Природа и проявление геотектонических процессов: сейсмическая и вулканическая активность

Курсовая работа

Московская Государственная Технологическая Академия

Москва 2003 год

Введение

Сейсмология изучает землетрясения, их механизмы и последствия, распространение сейсмических волн, а также все виды движений земной коры, которые регистрируются сейсмографами на суше и на дне океанов и морей. Наиболее активные землетрясения наблюдаются в ослабленных зонах вдоль границ тектонических плит. При этом возбуждаются три типа сейсмических волн: продольные (P), поперечные (S) и поверхностные (волны Лява и Рэлея). Сильные землетрясения могут также возбуждать свободные колебания всей Земли.

Сейсмические методы используются для изучения внутреннего строения Земли в целом и ее структуры на разных глубинах. Следует отметить, что на основе результатов сейсмических исследований установлено, что Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Использование цифровых сейсмографов сыграло огромную роль в изучении земных недр и позволило регистрировать землетрясения. По данным об изменениях скоростей волн была составлена трехмерная схема строения мантии. Структура верхней мантии, определяемая по скоростям сейсмических волн, различна для районов срединно-океанических хребтов и материков и соответствует распределению теплового потока. Сходная картина в изменениях скоростей волн отмечается и в нижней мантии, однако они не коррелируют с макрорельефом поверхности Земли.

В некоторых районах земного шара магма во время вулканических извержений изливается на земную поверхность в виде лавы. Многие вулканические островные дуги, по-видимому, связаны с системой глубинных разломов. Центры землетрясений располагаются примерно на глубине до 700 км от уровня земной поверхности, т.е. вулканический материал поступает из верхней мантии. На островных дугах он часто имеет андезитовый состав, а поскольку андезиты по своему составу сходны с континентальной земной корой, многие геологи считают, что континентальная кора в этих районах наращивается за счет поступления мантийного вещества.

Вулканы, действующие вдоль океанических хребтов (например, Гавайского), извергают материал преимущественно базальтового состава. Эти вулканы, вероятно, сопряжены с мелкофокусными землетрясениями, глубина которых не превышает 70 км. Поскольку базальтовые лавы встречаются как на материках, так и вдоль океанических хребтов, некоторые геологи предполагают, что непосредственно под земной корой существует слой, из которого поступают базальтовые лавы

II. Фон сейсмической активности.

Определение уровня фона сейсмической активности – это один из самых сложных вопросов. Именно с ним связаны ошибки и противоречия, иногда встречающиеся в нашей информации, особенно в начале нашей деятельности. Пример «первого блина комом» вышел 2 февраля 2000 г. Главная проблема здесь состоит в том, что для точного выделения «фона», необходимо зафиксировать хотя бы несколько извержений, тогда станет ясно, что такое «выше фона». Поэтому, только постепенно набираясь опыта, возможно, получить точное определение.

В настоящее время дежурные операторы делят всю возможную сейсмическую активность на две категории: 1) фоновая; 2) выше фона. Деление производиться на качественном уровне с учетом накопленного опыта. Понятие «фоновая» означает, что подобная сейсмическая активность уже была в практике регистрации, и она, во-первых, не сопровождала проявления вулканической активности представляющие реальную опасность (пепловые выбросы, лавовые потоки, лавины из раскаленного материала) и, во-вторых, не стала предвестником подобной вулканической опасности. Понятие «выше фона» включает все оставшиеся и в том числе еще ни разу незарегистрированные случаи проявления сейсмической активности. Все оценки опираются на данные двух баз. Первая – это база вулканических землетрясений . Главными фиксируемыми параметрами для каждого землетрясения выступают время в очаге, координаты эпицентра, глубина гипоцентра и энергетическая оценка силы землетрясения (пока класс по s-волне). Эта количественная база позволяет делать количественные оценки и, следовательно, является единственным вариантом получения оценок вулканической опасности формализованным путем и, может быть, в будущем в автоматическом режиме. Но до этого еще очень далеко, и главная проблема – это недостаточное количество станций. (Необходимо как минимум 4-5 станций, необязательно трех- или четырехканальных, на одном вулкане с удалением от кратера от 1 до 10 км). Поэтому в настоящее время большую роль играет вторая «качественная» база наблюдений . Главной ее опорой является архив зарегистрированных сейсмических сигналов сопоставленных во времени с данными визуальных наблюдений за вулканической активностью, а в последнее время еще добавились и спутниковые наблюдения. В данной базе фиксируются по возможности некоторые количественные параметры, такие как время, амплитуда и продолжительность сигналов, но положение источника сигнала всегда оценивается с большой долей условности. Поэтому и оценки носят вероятностный, качественный характер. Но большой накопленный опыт позволяет в целом делать правильные выводы о вулканической опасности на подобного рода данных сейсмологических наблюдений. Фиксирование количественных значений позволяет устанавливать корреляционные связи между зарегистрированными сигналами и проявлениями вулканической активности, например: зависимость высоты пепловых выбросов от амплитуды сигнала и, следовательно, оценивать масштабы извержения в ц