Тектонические землетрясения


Тектонические землетрясения. Древние греки считали вполне естественным связывать извержения эгейских вулканов с землетрясениями Средиземноморья. Со временем выяснилось, что большинство разрушительных землетрясений на самом деле вызвано не вулканической деятельностью, а связано с деформацией самой внешней оболочки Земли, особенно земной коры, имеющей в континентальных областях толщину около 35 км. Такие землетрясения называются тектоническими. Они возникают при быстром высвобождении энергии деформации, накопленной в упругих горных породах.

Тектонические землетрясения часто происходят в районах с большими перепадами высот: например, вдоль разлома Боконо в Венесуэльских Андах, в Гиндукуше, в Гималаях и точно так же вдоль высоких подводных хребтов в океанах (фиг. 1.1). Кроме того, как указано в разделе 1.2, землетрясения происходят вдоль глубоководных океанических желобов, ограничивающих тектонические плиты.

Для полноты картины заметим, что многие тектонические землетрясения происходят и там, где нет высоких гор и больших перепадов рельефа. Примеры этого — внутриплитовые Нью- Мадридские землетрясения 1811 —1812 гг. в центральной части США и землетрясение Дашти-Баяз (на северо-востоке Ирана) 31 августа 1968 г.
Теория упругой отдачи. Полевые наблюдения, проведенные после Калифорнийского землетрясения 1906 г., ясно показали, что деформированные массивы пород, располагающиеся по западную сторону разлома Сан-Андреас, сдвинулись относительно пород восточного блока на северо-запад. Смещение соседних точек по разлому достигло максимальной величины 6 м вблизи Олима (район Пойнт-Рейс)

Рид изучил результаты триангуляционных съемок, выполненных Береговой и Геодезической службой США в районе, который был пересечен разрывом, возникшим в 1906 г. Эти съемки, сделанные в 1851 —1865, 1874—1892 гг. и сразу же после землетрясения, показали, что 1) изменение высот вдоль разлома Сан-Андреас было небольшим и несистематическим; 2) возникли значительные горизонтальные смещения, параллельные линии разлома; 3) отдаленные точки по разные стороны разлома испытали за 50-летний период относительное смещение на 3,2 м, причем западный блок сместился к северу.

Основываясь на геологических и геодезических данных, а также на результатах своих собственных лабораторных экспериментов, Рид выдвинул для объяснения механизма землетрясений теорию упругой отдачи. Она предполагает, что земная кора во многих местах медленно смещается под действием глубинных сил. Дифференцированные движения вызывают упругие деформации, которые достигают таких величин, что породы уже не могут выдержать. Тогда возникает разрыв (скол), и деформированный блок породы мгновенно возвращается по нему под действием упругих напряжений в положение, при котором деформация частично или полностью снимается. Эта теория механизма землетрясений была проверена при разных обстоятельствах и потребовала только небольших дополнений.

Деформация, медленно накапливающаяся в коре, создает запас упругой энергии (как, например, в сжатой пружине), и в каком-то участке деформированной области (в фокальной точке землетрясения) происходит внезапная подвижка по образовавшемуся разрыву, которая распространяется затем во все стороны по поверхности разрыва в виде ряда беспорядочных дислокаций, обусловленных неодинаковой прочностью пород на пути их распространения. Это неравномерное продвижение дислокаций приводит к возникновению высокочастотных волн, проходящих через Землю и вызывающих сейсмические колебания, которые и производят разрушения на поверхности. Характерная скорость распространения разрыва равна 2—3 км/с, а нерегулярные скачки этого процесса происходят в течение долей секунды. Сотрясения грунта вдали от разрыва включают в себя все виды волновых колебаний (продольные, поперечные и поверхностные волны) с разными частотами и амплитудами.

Типы разрывов. Смещение по разрыву может при землетрясении быть полностью горизонтальным, как вдоль разлома Сан- Андреас при Сан-Францисском землетрясении 1906 г.; но часто происходят и крупные вертикальные подвижки, например такие, как при землетрясении Дикси-Валли (Невада) в 1954 г. (фото 1.3) и при землетрясении Сан-Фернандо (Калифорния, 1971 г.), где в некоторых местах по разломам образовались уступы высотой 3 м.

Классификация разрывов проста и основана только на их геометрии и на направлении относительного смещения. Падение (угол падения) разрыва — это угол, образуемый его поверхностью с горизонтальной плоскостью, а его простирание — это направление линии разрыва, выходящего на земную поверхность, относительно направления на север.
Сдвигами называют разрывы, по которым горные породы смещаются латерально, параллельно простиранию этих разрывов. Если наблюдатель, находящийся на одной стороне разрыва, видит, что другая сторона движется слева направо, то такой разрыв называется правосторонним (или правым) сдвигом. Подобным же образом определяется левосторонний (левый) сдвиг.