Жер сілкінуді зерттеу әдістері

Кіріспе

 

     Рефераттық жұмыстың  тақырыбы: « Жер сілкінуді зерттеу әдістері». Рефераттық жұмыс үш негізгі бөлімнен тұрады. Жалпы жердің даму   (катастрофалық) табиғи құбылыстардың бірі—жер сілкіну.

     Оның жойқын күшін адамзат тарихындағы белгілі басқа  қатерлі оқиғалардың ешқайсысымен салыстыруға болмайды. Ерте кезден сақталған тарихи деректер бойынша, бар болғаны бірнеше секунд ішінде үлкен бір қаланың немесе кішігірім мемлекеттің түгелдейдерлік жоқ болып кеткендігі белгілі. Жер шарында тәулік сайын (ортаесеппен) 200-ден астам, ал бір жылда 100 мыңға жуық жер сілкінісі болып тұрады. Олардың арасында жылына 9 балдық– 10—15, 8 балдық— 50—100, 7 балдық— 300—500-ге жуық жерсілкінісі байқалады.

     Сейсмологияда қолданылатын негізгі ұғымдар: жер сілкіну ошақтары немесе гипоцентр (жер сілкіну фокусы деп те аталады), оның жер бетіндегі проекциясы эпицентр, сілкіну күші бірдей нүктелерді (бір - біріне) қосатын сызықтары изосейст, сілкіну күші ең жоғары (мах) аймақтары плейстосейст деп аталады .

      Жер сілкіну күші сейсмикалық кесте (шкала) арқылы анықталады. 1902 ж. бұл кесте италияндық Меркалли мен Қанканидің жұмыстарымен толықтырылып, XII балдық жаңа кесте түрінде қолданыла бастайды. Кейінірек бұл кесте неміс ғалымы А. Зибергтің жұмыстарында аздаған өзгерістерге ұшырап, МСS (Меркалли — Канкани—Зиберг) деген атпен белгілі болды. Ал Американ ғалымдары Вуд және Ньюмен ұсынған “ММ” (модификациялық өзгерістерге ұшыраған Меркалли кестесі) іс жүзінде көп пайдаланылмайды.

     Жер сілкіну әрекеттері сейсмикалық станцияларда арнаулы құралдар (сейсмографтар) арқылы жазылып (сейсмограммалар түрінде), жан-жақты зерттеледі.

XX ғасырдың басында сейсмикалық  құралдар жасауда және сейсмикалық  станциялар құруда Россия алдыңғы қатарлы мемлекеттердің бірі болып саналды. Дегенмен Орта Азия мен Қазақстан территориясында “Ташкент атты сейсмикалык станция 1901 жылдан бастап жұмыс істейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Жер сілкінуді зерттеу әдістері

 

       XIX ғасырдың ортасына қарай жер сілкіну құбылыстарының белгілі бір аудандарда ғана қайталанып отыратындығы айқындалды. Бұл жағдай ғалымдарға жер сілкіну каталогын (тізімін) жасау жұмыстарымен айналысуға мүмкіндік туғызады. Ресей территориясын, Элицентр қамтитын ең алғашқы каталог авторларының қатарында И. В. Мушкетов пен А. П. Орловтың есімдерін атауға болады. XIX ғасырдың соңында жер сілкіну құбылыстарын тіркеуге арналған арнаулы құрал-жабдықтар жасалына бастады (Ресейде — Б. Б. Голицын, П. М. Никифоров; Германияда — А. В. Вихерт) және геофизиканың бір саласы сейсмология (грекше “сейсма” — сілкіну) жер сілкіну әрекеттерін зерттейтін өзінше бір жаңа ғылыми бағыт болып қалыптасты.

      Сейсмологияда қолданылатын негізгі ұғымдар: жер сілкіну ошақтары немесе гипоцентр (жер сілкіну фокусы деп те аталады), оның жер бетіндегі проекциясы эпицентр, сілкіну күші бірдей нүктелерді (бір - біріне) қосатын сызықтары изосейст, сілкіну күші ең жоғары (мах) аймақтары плейстосейст деп аталады .

      Жер сілкіну күші сейсмикалық кесте (шкала) арқылы анықталады. XIX ғасырда жасалған ең алғашқы салыстырмалы кестенің авторлары Италия ғалымы Де Росси мен Швейцария ғалымы Форрель (1880 ж.) болып саналады. 1931 ж. Жапония ғалымы Вадати жер сілкінудің магнитудалық шамасын анықтауға арналған өз кестесін ұсынады. 1935 ж. белгілі сейсмолог, американ (Калифорния) ғалымы Ч. Рихтер (Вадати кестесінің негізінде) оның жетілдірілген және толықтырылған вариантын жасайды. Магнитуданы есептеп шығару үшін, жер сілкіну ошағының тереңдігін және оның эпицентрден қашықтығын білу керек. Әрине, мұндай жұмыстарды жүргізу өте сезімтал аппаратураны қажет етеді.

  Ч. Рихтер мен австриялық ғалым Б. Гутенбергтің берген анықтамасы бойынша, магнитуда (“М>>) деп, сейсмикалық толқынның (эпицентрден 100 км-лік қашықтықта стандарттық сейсмограф көмегімен жазылып, алынған) максимал (“мах”) амплитудасының ондық логарифм шамасын (мм-дің мыңнан бір бөлігі) айтады.

      Басқаша айтқанда магнитуда дегеніміз жер сілкінудің салыстырмалы энергетикалық өлшемі. Онын, шамасы сейсмограммада жазылған толқынның амплитудасы мен периодын өлшеу арқылы анықталады. Әдетте толқын амплитудасы шамамен он есе артқан кезде, жер сілкіну магнитудасы бір шамаға артып отырады.

     Рихтер кестесінің (теория жүзінде) не жоғарғы, не төменгі шегі болмайды. Бұл кесте бойынша Гималайда (1950 ж.) және Лиссабонда (1755 ж.) болған жер сілкі-нулер ең күшті (М^8,9) апатты оқиғалар қатарына жатады.

 Жер сілкінудіқ магнитудалық шамасын (М) көрсететін Рихтер кестесі

 Рихтер кестесі бойынша жер сілкінудің (энергетикалық) күші тек магнитудалық өлшем (жер сілкіну ошағында бөлінген энергияға пропорционал шама) арқылы анықталады. Кейде жер сілкіну әрекетінің қарқындылығын магнитудалық ұғыммен шатастырады. Сондықтан түсініктірек болу үшін бұл үғымдардың мазмұнына толығырақ тоқталуға тура келеді. Магнитуда шамасы (әрбір жер сілкінісі үшін) тұрақты бір санмен анықталатын объективті шама. Ал жер сілкіну әрекетінің қарқындылығы (интенсивтігі) жер бетінде байқалатын формациялық өзгерістердің көлемімен және оның жер бетінде өмір сүретін адамдардың физиологиялық сезім мүшелеріне тигізетін әсері арқылы сипатталатын субъективті өлшем. Де Росси мен Форрель (1880 ж.) ұсынған кесте бойынша жер сілкіну әрекетінің қарқындылығы I-ден X- ға дейінгі аралықтағы рим санымен белгіленеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Жер сілкінуді зерттеудің он екі балдық шкаласы.

 

1902 ж. бұл кесте италияндық Меркалли мен Қанканидің жұмыстарымен толықтырылып, XII балдық жаңа кесте түрінде қолданыла бастайды. Кейінірек бұл кесте неміс ғалымы А. Зибергтің жұмыстарында аздаған өзгерістерге ұшырап, МСS (Меркалли — Канкани—Зиберг) деген атпен белгілі болды. Ал Американ ғалымдары Вуд және Ньюмен ұсынған “ММ” (модификациялық өзгерістерге ұшыраған Меркалли кестесі) іс жүзінде көп пайдаланылмайды.

1964 ж. үш сейсмолог ғалымның (С.  В. Медведев —1 ТМД, В. Шпонхойер  — ФРГ, В. Қарник — ЧССР) фамилияларының бас әріптерінен  құралған халықаралықі кесте (МSК - 64) қабылданып, қазіргі кезге дейін қолданылып келеді. Бұл кесте бойынша, I мен IV балға дейінгі аралықта жер сілкіну әрекетінің қарқындылығы адамдардың (физиологиялық) алған әсері (эмоциясы) негізінде, V тен IX балға дейінгі аралықта құрылыс орындарының қирау дәрежесіне қарай анықталады, алі X- нан XII-балға дейінгі аралықта байқалатын жер бетінің деформациялық ірі өзгерістері (ығысу, ыдырау. қатпарлану, жылжу, жылысу, опырылу, жарылу) жер сілкіну әрекетінің ең жоғарғы дәрежедегі көрсеткіші болып саналады.

Сонымен, ТМД территориясында қолданылатын XII балдық макросейсмикалық кестенің (М5К-64) негізгі мазмұны мына төмендегідей:

I балл. Арнаулы сейсмикалық құралдар мен аспаптар арқылы рана байқалады (әлсіз дірілдер).

II балл. Толық тыныштық жағдайда  кейбір сезімтал адамдар ғана  сезеді (әлсіз дірілдер мен тітіркенулер).

III балл. Халықтың шағын бөлігі ғана сезеді. Жоғарғы этаждарда анық сезіледі. Үйдің жанынан өте шыққан жүк автомашинасының туғызған діріліндей әсер қалдырады (өте әлсіз сілкіну).

IV балл. Халықтың көпшілігі сезеді. Үй ішінде терезенің әйнегі  дірілдеп, ыдыс-аяқтар сыңғырлайды;  люстралар ақырындап тербеліп, есіктер  сықырлайды; ұйқыдағы адамдардың  оянуы мүмкін; ауыр жүк автомашинасы  үйдің қабырғасын соғып өткендей  әсер қалдырады (әлсіз сілкіну).

V балл. Үй ішіндегі барлық адам, ал көшедегі адамдардын, басым  көпшілігі сезінеді; үй іші шайқалып, есіктер ашылып-жабылып, жеңіл  заттар құлап түседі; қабырғада  кішігірім жарықшақтар пайда  болып, сылақтары түсіп жатады; ұйқыдағы адамдар түгелдей оянып  кетеді (орта дәрежедегі сілкінулер).

VI балл. Халық түгел сезінеді. Қорқыныш  сезімі пайда болып, үрей туғызады. Үй ішіндегі кейбір заттар  орнынан козғалып, ыдыс-аяқтар сынуы  мүмкін; маятниктті сағаттар тоқтап  қалады; қабырғалардың жапсарлары  ажырап, сылақтары кесек бөлшектер  түрінде опырылып құлап түсуі  мүмкін. Құдықтардағы су деңгейі  өзгерістерге ұшырайды (үрей туғызатын  сілкінулер).

VII балл. Үй ішіндегі кейбір заттар  құлайды. Үйдегі адамдардың барлығы  да көшеге жүгіріп шығады. Сазды  кірпіштен салынған нашар үйлердің  қабырғаларында терен жарықтар  пайда болып, кейбіреулері жартылай  болса да қирайды. Ал таза  кірпіштен немесе темір-бетонды  ірі панельден тұрғызылған үйлердін, қабырғала-рында кішігірім жарықтар  пайда болып, сылақтары опырылып  құлап түседі. Кейбір жағдайда түтін мұржалары бұзылып, құлап жатады. Машина айдап келе жатқан адамдарға да сезіледі (күшті сілкінулер).

VIII балл. Үй ішіндегі ауыр заттарға  дейін түгел құлайды. Ірі панельден  тұрғызылған қабырғалар қаркастан  бөлініп, ажырап қалады. Сапалы  үйлер азды-көпті бүлініп, ал  сапасыз нашар құрылыстар жартылай  қирап, құлап жатады. Тау беткейлерінде  бірнеше сантиметрлік жарықтар  пайда болып, қорым тастарға толады. Ескерткіштер орындарынан қозғалып немесе төңкеріліп қалады (аса күшті сілкінулер).

IX балл. Үй құрылыстары (сапасына  қарай) кейде жартылай қисайып,  кейде түгелдей бұзылады. Жер  бетінде кішігірім (бірнеше см-лік)  жарықтар мен жарықшақтар пайда  болады. Жер астынан жүргізілген  құбырлар әр түрлі деформациялык  өзгерістерге ұшырайды. Су бетінде  алып толқындар (цунамдар) пайда  болып, жағалауда орналасқан халықты  апатқа ұшыратады (ерекше күшті  сілкінулер).

X балл. Бірен-саран ғана сапалы  үйлер жартылай болса да сақталып, қалғандары түгелдей дерлік бұзылады, ал кейбіреулері фундаментінен  ұшып кетеді. Темір жол рельстері  майысып, сағыздай иіледі. Таулы  жерлерде опырылып құлау, жылысу-жылжу  әрекеттері байқалады. Өзен сулары  арнасынан шығып, жағаға қарай  ұмтылады. Жер беті ірілі-ұсақты (1 м-ге дейін) жарықтармен тілімденеді.  Жасанды плотиналар мен тасты  бөгеттер бұзылып, кейде жаңа  көл орындары пайда болады (жойқын  күшті сілкінулер).

XI балл. Үй құрылыстары түгелімен  бұзылып, қирады. Таулы аудандарда  пайда болған ірі жарықтар  мен жарылыстарды (бірнеше м-лік)  бойлап, тау жыныстарының ірі  блоктары тік немесе көлденең  бағытта жылжып орын ауыстырады. Көпірлер қирап, жер асты құбырлары  мен темір жол рельстері сан  бұралып, түгелдей істен шығады (катастрофалық апатты сілкінулер).

XII балл. Барлық құрылыс орындары  түгелдей қирап қорым төбешіктерге  айналады. Өзендер арнасын өзгертіп, су толқындары аспанға атылып жатады; сарқырамалар мен көлдер пайда болады. Жер қыртысының ірі блоктары тік және көлденең бағыттағы жарықтар бойымен жылжып орын ауыстырады. Соның нәтижесінд жер бетінің бедер пішіндері көп өзгерістерге ұшырап орасан зор опырылыстар мен копарылыстар байқаладц (ен, күшті катастрофалық апатты сілкінулер).

Жер сілкінудің жер бетіне тигізетін  әсері жер сілкіну ошағының тереңдігі (неғұрлым терең болса, соғұрлым оның әсері әлсіз) мен дүмпу күшінің  шамасына тәуелді болады. Толығырақ  айтсақ, жер сілкіну ошағы тереңдеп, ара қашықтығы өскен сайын  дүмпу күшініі жер бетіне тигізетін  әсері де азая түседі. Сонымен бірге, дүмпу күшінің әсері жер бетінің  геологиялық және гидрогеологиялық ерекшеліктеріне де байланысты. Егер жердің беткі қабаты толық кристалданған  берік жыныстардан тұратын болса  немесе топырақ суларының деңгейі  тереңірек орналасса, онда жер сілкіну  әсері шамалы болады. Жер сілкінудің эпицентрінен алыстаған сайын көлденең бағыттагы тербелістер басым  болады. Мұндай тербелістер сейсмикалық  серпімді толқындар деп аталады; олар қума толқындар (Р), көлденен. толқындар (S) және беткейлік (/) толқындар болып  үш түрге ажыратылады.

Сонымен жер сілкіну ошағында жиналған қуатты энергия көзі сейсмикалық  серпімді толқындар түрінде жан-жаққа  таралып, үлкен аймақты қамтиды.

Қума толқын Р (ағылшынша “Ргітагу”  — бастапқы немесе бірінші), көлденең толқын S (ағылшынша “Sесопсіагу” —  екінші ретте), беткейлік толқын L (ағылшынша  “lопg” — ұзын) әріптерімен белгіленеді.

Қума толқындар көлденең толқындарға  қарағанда орта есеппен 1,7 есе жылдам тарайды. Олар сейсмикалык толқынның  негізгі таралу бағытына сәйкес келетін  тербелмелі қозғалыстар болып саналады; олардың (Р) жер қыртысында таралу жылдамдығы — 5—6 км/с. Мұндай толқындар табиғи ортаның қысылып-сығылу және созылып-ұлғаю  жағдайында біресе ұлғайып, біресе кішірейіп (көлемі жағынан алғанда) өзгеріске  ұшырап отырады.

Ал көлденең бағыттары тербелістер (S) серпімді толқынның негізгі таралу бағытына перпендикуляр келеді де, олардың тек пішіні ғана өзгеріп  отырады (таралу жылдамдығы 3—4 км/с). Ауа қабаты мен сұйық заттар мұндай толқындарды өткізбейді.

Беткейлік толқындар (I) синусоидалық күрделі тербелістер түрінде  жер бетіне жақын маңайда көлденең бағытта байқалады. Әдетте олар екі  ортаның шекаралық зонасында  ғана кездеседі. Мысалы, литосфера мен  атмосфера немесе гидросфера мен  атмосфера аралығында пайда болады. Олар (қума толқындармен және көлденең бағыттағы тербелістермен салыстырғанда) баяу таралып (эпицентрден қашықтаған сайын), тез әлсірейді.

Сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығы көбінесе тау жыныстарының құрамы мен  құрылыс ерекшеліктеріне тікелей байланысты. Тығыздығына қарай біркелкі кристалданған берік жыныстарда (борпылдақ жыныстармен салыстырғанда), сейсмикалық толқындар тез таралады.