Разпределението на земетресенията и тяхното геоложко положение
Разпределението на земетресенията и тяхното геоложко положение - раздел Геология, Обща геология Разпределението на земетресенията по земното кълбо е изключително неравномерно.
Разпределението на земетресенията по земното кълбо е изключително неравномерно (фиг. 18.7). Някои места се характеризират с висока сеизмичност, докато други са практически асеизмични. Зоните на концентрация на епицентъра са разширени пояси около Тихия океан и в рамките на алпийско-хималайския гънков пояс, простиращи се в ширина от Гибралтар през Алпите, Динаридите, Кавказ, Иранските планини до Хималаите. Много по-тесни и по-слабо изразени сеизмични пояси съвпадат с аксиалните зони на средноокеанските хребети. Известни са къси зони на сеизмичност както в Източна Африка, така и в южната част на Северноамериканската платформа. Всички други древни платформи и абисални басейни на океаните са асеизмични.
Закономерното разпределение на земетресенията е добре обяснено в рамките на съвременната теория за тектониката на литосферните плочи. Най-голям брой земетресения са свързани с конвергентни и дивергентни граници на литосферните плочи и пояси на техния сблъсък. Силно сеизмичният пояс около Тихия океан е свързан със субдукция и субдукция на студени и тежки океански плочи под по-леки, континентални. Точките на инфлексия на океанските плочи са маркирани от дълбоководни ровове, зад които са островни дъги като Алеутска, Курилска, Японска и други с активен съвременен вулканизъм и маргинални морета или само вулканични пояси, като например в Южна и Централна Америка. Появата на счупвания в горната част на потъващата плоча показва напрежения, действащи в посока на слягане. Това се доказва от решението на фокалните механизмимножество земетресения. Тъй като океанската плоча се задълбочава, където пресича астеносферата с нисък вискозитет, има по-малко хипоцентрове и те се намират вътре в плочата. По този начин субдуциращата плоча, изпитваща съпротивление, е изложена на напрежения, освобождаването от които води до образуването на земетресения, чиито многобройни хипоцентрове се сливат в една наклонена зона, достигаща в редки случаи дълбочина 700 km, т.е. границите на горната и долната мантия. Тази зона е описана за първи път през 1935 г. от японския сеизмолог К. Вадати и американския геофизик X. Бениоф от Калифорнийския технологичен институт, който състави резюме на тези зони през 1955 г., влезе в историята, тъй като оттогава най-мощните натрупвания на източници на земетресения в света, наклонени, преминавайки под континентите, се наричат зони на Бениоф.
Дълбочината на зоните Ben'of варира значително в различните места. Под островите Тонга тя завършва на дълбочина от почти 700 км, докато под Западно Мексико дълбочината не надвишава 120-140 км. Вътрешната структура на зоните на Бениоф е доста сложна. Трябва да се подчертае, че например под японската островна дъга може да се проследи двойна сеизмична фокална зона, разделена от зона със слаба сеизмичност. Под западната граница на Южна Америка зоната на Бениоф има криволичещи очертания в участъка, ту се изравнява, ту се спуска по-стръмно (фиг. 18.8).
Наскоро сеизмичната активност в източния край на Северна Евразия, т.е. в рамките на Камчатка, Курилската и Японската островна дъга, се е увеличила значително. През 1991-1993г имаше 5-6 силни земетресения с М = 6,5, през 1994 г. - 14, през 1995 г. - 20, през 1996 г. - 1912 г., като много земетресения бяха много силни. Всички те са свързани с процесите на неравномерна субдукция на океанската плоча (фиг. 18.9).
Ориз. 18.8. Зони на Бениоф. Хипоцентър от 1954 до 1969 г.: 1, Алеутска дъга, 2, Северна марианска дъга, 3, Южна Илзу-Бонин дъга, 4, Северна Изу-Бонин дъга, 5, Нови Хебридска дъга, 0, оста на изкопа, B, вулкани
В субширотния колизионен пояс, простиращ се от Гибралтар до Хималаите и отвъд, разпределението на хипоцентровете е неравномерно и сложно, следвайки младия, неоген-кватернерен структурен модел на Алпийския гънков пояс и съседните области. Хипоцентровете на земетресенията са предимно в горната част на земната кора, плиткоогнищни, а по-дълбоките, 100-200 км, се срещат спорадично. Отделни наклонени сеизмични фокусни зони, по-скоро "лъчи" с дълбочина на хипоцентъра до 150 км, са известни в южната част на Апенинския полуостров, в района на зоната Вранча в румънските Карпати. Слабо изразени сеизмични фокусни зони с малка степен са разположени в планините Загрос, северно от Месопотамския залив, наклонени на север; в хребетите на Западен Хиндукуш и в Хималаите. В Памир се наблюдават почти вертикални сеизмични фокални „гвоздеи“, простиращи се на дълбочина от десетки километри.
Като цяло, сеизмичността на колизионния пояс отразява добре настройката на общата субмеридионална компресия, която включва мозайка от разнородни структурни елементи - гънкови системи и твърди, по-крехки микроконтиненти. Например, в кавказкото пресичане на този пояс, разпределението на земетресенията с малък фокус е силно повлияно от движението на север на древната арабска плоча. Този твърд клин, притискащ се в системите на гънки на алпийския пояс, причинява образуването на зони на срязване, които контролират сеизмичността и изтласкват масите на запад (фиг. 18.10). В резултат на този процес се формира Северноанадолската дясна смяна, скоито са свързани с многократни опустошителни земетресения, включително последното в района на град Измит в Западна Турция, довело до множество жертви. Арабският клин бавно, но постоянно, със скорост 2,5 cm/година, притиска алпийския пояс и той сякаш пука, реагирайки на нарастващите напрежения с разряд под формата на земетресения.
Много разширен тесен сеизмичен пояс от слаби и изключително плитки, до 10 km дълбочина, земетресения съвпада с аксиалната, рифтова зона на средноокеанските хребети с обща дължина над 60 хиляди km. Чести, но слаби земетресения се случват в среда на непрекъснато разширение, което е типично за разминаващите се граници на литосферните плочи, тъй като разпространението и натрупването на океанска кора се случват в рифтовата зона на океанските хребети.
Същите настройки на тектонично разширение характеризират континенталните разриви в Източна Африка, в Европа - Рейнския грабен, в Азия - Байкалският разрив, източнокитайските разриви. Трябва да се отбележи, че редица катастрофални земетресения
излъчвани на привидно напълно неподходящи места за земетресения. Например Агадир (Мароко), 1960 г.; Лисабон (Португалия), 1975 г.; Йемен (южно от Арабския полуостров), 1982 г. и редица други. Тези земетресения са свързани с активирането на разломни зони.
Индуцирана сеизмичност. Техногенното въздействие на човека върху геоложката среда стана толкова значимо, че станаха възможни земетресения, провокирани от човешки инженерни дейности. Концепцията за "предизвикана сеизмичност" включва както възбудени, така и инициирани сеизмични явления.
Под възбудена сеизмичност се разбира определено въздействие върху ограничени участъци от земната кора, което е в състояние да причиниземетресения. Инициираната сеизмичност предполага наличието на вече узрял сеизмичен източник, въздействието върху който играе ролята на „спусък“, ускоряващ събитието.
Ако възникнат земетресения в резултат на индуцирана сеизмичност, това означава, че горната част на земната кора е в нестабилно състояние или, както се казва, в метастабилно състояние и е достатъчно някакво въздействие върху нея, за да предизвика разреждане на натрупаните напрежения, т.е. земетресение.
Причините, създадени от човека, са тези, които създават прекомерно натоварване или, обратно, липса на натиск. Големите резервоари са особено характерни за първите. Първото подобно земетресение с М = 6,1 е станало в САЩ през 1936 г. в района на язовир Хувър, където досега не са регистрирани земетресения. В Калифорния през 1975 г. се случи земетресение от около 7 бала, след като беше построен висок (235 м) язовир и беше създаден голям резервоар близо до град Оровил. През 1967 г., четири години след създаването на резервоара, в района на язовир Койна в Индия се случи разрушително земетресение с М = 6,3. В средата на 60-те години. 20-ти век сравнително силно земетресение (М = 6,2) стана близо до язовир Крамаста в Гърция.
Колкото по-голям е резервоарът, толкова по-голяма е вероятността от силно земетресение. Отбелязва се, че при подобни земетресения се наблюдават значителен брой предни и вторични трусове. В допълнение към масата на водата като прекомерно натоварване на земната кора, важна роля играе намаляването на якостните свойства на скалите поради проникването на вода през пукнатини.
Добивът на нефт и газ, изпомпването на вода от земните недра води до промяна на налягането на водата в резервоара, което от своя страна влияе върху преразпределението на напреженията, съживяването на движенията по разломите, появата на новипукнатини. По правило земетресенията, причинени от тези явления, са с малка сила. През 1976 и 1984 г. обаче има много силни земетресения с М = 7 и 7,3. в Узбекистан, в района на гигантското газово находище в Газли. Преди това в тази област бяха прогнозирани само слаби сеизмогенни движения. След началото на експлоатацията през 1962 г. до 1976 г. бяха изпомпани 300 милиарда m 3 газ и налягането в резервоара започна да се променя неравномерно. Наблюдава се форшокова активност. Основните удари са настъпили в тези зони, където промяната на хидродинамичните условия е най-силна. Въздействието на производството на нефт върху активирането на сеизмични събития се проведе в северната част на Сахалин; в Западен Туркменистан (Кумдагското земетресение от 1983 г. с М = 6) и др.
Силни земетресения могат да възникнат и в резултат на инжектирането на някакъв вид течни промишлени отпадъци в слоевете, както се случи в района на Денвър през 1962 г. с M>gt; 5, когато налягането в резервоара рязко се увеличи на дълбочина от около 5 km. Сеизмичен отговор имат и подземните ядрени експлозии, които се извършват интензивно напоследък.
Естествени геоложки процеси като земни приливи, промени в скоростта на въртене на Земята, далечни земетресения, слънчева активност, дори промени в атмосферното налягане и фазите на Луната, влияят върху сеизмичната активност, особено плитката. Интерес в това отношение представляват приливните деформации на земната повърхност, свързани с гравитационното взаимодействие на Земята, Луната и Слънцето. Интензивността на това взаимодействие е минимална на полюсите и максимална на екватора. Вълните, причинени от това явление, постоянно се движат по повърхността на Земята от изток на запад.
Проблемът с индуцираната сеизмичност днес става един от най-важните и му се отделя много внимание както в приложните,и във фундаменталната сеизмология. Това е особено вярно във връзка с бързото разрастване на градските агломерации, огромния добив на нефт, газ и вода от находищата, изграждането на язовири и резервоари, което води до увеличаване на сеизмичния риск.