¿Cuáles son los tipos y características de las causas de los terremotos y en qué se diferencian la magnitud y la intensidad de los terremotos?
1. Introducción
El terremoto es un fenómeno natural en el planeta en el que vivimos, la tierra, y está estrechamente relacionado con la estructura de la propia tierra, especialmente con su estructura superficial. El radio de la Tierra es de unos 6.400 kilómetros y se puede dividir simplemente en tres partes: la corteza, el manto y el núcleo (Figura 25.2-1). El espesor medio de los dos primeros es de unos 30-40 kilómetros y 2.850 kilómetros respectivamente, y el núcleo se encuentra dentro de un radio de unos 3.500 kilómetros. Las densidades de gravedad de estos tres son 27~30N/cm3, 33~55N/cm3 y 97~123N/cm3 respectivamente. La densidad de gravedad promedio es de aproximadamente 55N/cm3. La temperatura dentro de la tierra aumenta con la profundidad desde la superficie. La temperatura aumenta aproximadamente 30 °C por cada kilómetro de profundidad, pero la tasa de crecimiento disminuye con la profundidad. Se calcula que la temperatura a una profundidad de 20 km bajo tierra es de aproximadamente 600 ℃; a una profundidad de 100 km es de aproximadamente 1000 ℃ ~ 1500 ℃; a una profundidad de 700 km es de aproximadamente 2000 ℃; La presión dentro de la Tierra también aumenta con la profundidad desde la superficie. Los datos muestran que la presión fuera del manto terrestre es de aproximadamente 90 kN/cm2 (equivalente a 9 t/cm2), y la presión fuera del núcleo terrestre es de aproximadamente 14000 kN/cm2. La presión interna es de aproximadamente 37000 kN/cm2. Estas diferencias provocarán inevitablemente una deformación local de la corteza terrestre. Cuando la deformación se acumula hasta cierto punto, provocará cambios repentinos: terremotos.
2. Tipos de causas de los terremotos
2.1. Formación de los terremotos
Los terremotos generalmente son causados por tres tipos de mutaciones.
2.1.1 La primera mutación: Muchos argumentos científicos han demostrado que la corteza global está compuesta por seis placas principales, a saber, el continente euroasiático, el océano Pacífico, el continente americano, el continente africano, el continente indo- Placas australiana y antártica. Cada sector principal también se puede dividir en sectores más pequeños. Debido a la lenta deformación de la corteza terrestre, se producen cambios repentinos como colisión e inserción entre las placas, lo que da como resultado vibraciones de la corteza terrestre. Este es uno de los terremotos tectónicos. Todo ocurre en los bordes de cada placa o en las costas. islas. La isla de Taiwán de nuestro país y Japón están ubicadas en la unión de grandes placas, por lo que son áreas propensas a sufrir terremotos.
2.1.2 La segunda mutación: Debido a las enormes diferencias en las estructuras internas y externas de la Tierra, también hay grandes diferencias entre regiones, y también se producen tensiones desiguales en el interior de las placas. o estructuras geológicas débiles. Los terremotos ocurren cuando el suelo se mueve o se rompe. Este es otro tipo de terremoto tectónico.
Estos dos tipos de terremotos son los más importantes, representan la gran mayoría del número total de terremotos y la energía liberada afecta a un amplio rango. El primer tipo de terremotos ocurre principalmente en los bordes de los continentes y muchos ocurren en el océano o el fondo marino. El impacto destructivo de este tipo de terremoto es menor que el del segundo tipo de terremoto.
Este último ocurre mayoritariamente dentro de continentes, y suele denominarse terremoto intraplaca. Tiene un área de distribución amplia y una alta incertidumbre, aunque la probabilidad de ocurrencia es baja, en ocasiones su intensidad es muy alta. en una población Las grandes ciudades densas y sus alrededores son extremadamente destructivas. Por ejemplo, el terremoto de Tangshan en 1976 casi arrasó con una ciudad industrial que tardó casi cien años en construirse en sólo unas pocas docenas de segundos.
2.1.3 La tercera mutación: las erupciones volcánicas en determinados puntos débiles de la corteza terrestre también pueden provocar terremotos, los llamados terremotos volcánicos. Este es el tercer tipo de terremoto tectónico.
Los tres tipos de terremotos anteriores son terremotos destructivos causados por los cambios lentos de la corteza terrestre y la acumulación de energía hasta cierto punto. En comparación con los dos primeros, la energía y el impacto del tercer tipo de terremoto son mucho menores.
También hay un terremoto de colapso: es causado por dos razones: una es que las formaciones rocosas son invadidas por agua subterránea para formar cuevas; la otra es que los antiguos pozos de arena, cuando crecen lo suficiente, desaparecerán. Forma Los estratos locales colapsaron, provocando vibraciones en el suelo. Por ejemplo, muchos terremotos ocurrieron en la ciudad de Zigong, provincia de Sichuan, entre 1954 y 1985. Su energía era pequeña, su foco era poco profundo y su alcance de impacto también era pequeño. Además, se producen terremotos de explosión y terremotos de embalses.
A continuación se presenta principalmente el proceso de ocurrencia y desarrollo de los terremotos tectónicos.
La corteza terrestre está formada por varias capas de rocas. Una gran cantidad de hechos muestran que la corteza terrestre cambia continuamente durante un largo período de tiempo geológico. Vastas áreas se elevan, se hunden o se inclinan.
Debido a que la tierra deforma la capa de roca horizontal original (Figura 25.2-2a) bajo su acción, cuando la fuerza solo puede doblar la capa de roca sin perder su continuidad e integridad, la capa de roca solo se doblará (Figura 25.2-2b); la resistencia de las partes frágiles de la formación rocosa no puede resistir la acción de una fuerza fuerte, la formación rocosa se fracturará y dislocará (falla, Figura 25.2-2c). Durante este cambio en el estado estructural de las capas de roca de la corteza terrestre (llamado cambios tectónicos), las capas de roca de la corteza terrestre se encuentran bajo un estado complejo de estrés in situ. A medida que el movimiento de la corteza continúa cambiando, los efectos del estrés in situ se fortalecen gradualmente. , y los cambios estructurales también siguen. Cuando la tensión local excede el límite de resistencia de una determinada capa de roca y se produce una fractura repentina o una dislocación violenta, se producirá vibración al suelo en forma de ondas elásticas. el suelo se moverá en consecuencia. Esto es un terremoto. Los terremotos liberan la tensión acumulada durante los movimientos tectónicos. Las ondas sísmicas son sólo una pequeña parte de la energía del terremoto y la mayor parte se convierte en energía térmica. Existen otras teorías sobre las causas de los terremotos, pero básicamente son consistentes en que cuando las capas de rocas en la corteza terrestre o manto superior llegan a sus límites debido a la fuerza, las rocas se rompen y causan terremotos.
Entonces, ¿cómo se produce la enorme fuerza que provoca cambios en la estructura de la corteza terrestre? Generalmente se cree que esto puede deberse a la energía térmica liberada durante el proceso de transformación de los elementos radiactivos en los materiales internos de la Tierra. y cuerpos celestes (especialmente el sol y la luna), la fuerza gravitacional sobre la tierra y la energía de rotación generada durante la rotación de la tierra, etc.
Como sabemos por lo anterior, la ocurrencia de terremotos está estrechamente relacionada con las estructuras geológicas, entonces, ¿qué partes tienen más probabilidades de producir terremotos? En términos generales, muchos terremotos ocurren en ambos extremos y esquinas de una gran falla activa. zonas La ubicación, la intersección de dos zonas de fallas activas y la zona de transición entre grandes levantamientos y depresiones donde el movimiento diferencial de las fallas modernas cambia dramáticamente. Estos lugares son áreas con geoestrés relativamente concentrado y estructuras relativamente frágiles, y a menudo son propensas a fuertes terremotos.
Los terremotos tectónicos causados por la segunda mutación representan la gran mayoría del número total de terremotos. La profundidad focal suele estar a decenas de kilómetros bajo tierra y se propaga a la superficie a través de ondas sísmicas (incluidas las ondas longitudinales extendidas). , ondas de corte y ondas superficiales). Hacen vibrar el suelo. [1] Enseñanza en línea de Zhangjiagang
3. Hipótesis y causas de los terremotos
3.1 Hipótesis de los terremotos
3.1.1 Teoría del rebote elástico
La energía generada por el movimiento de la corteza se acumula en forma de energía de deformación elástica en la falla y en las formaciones rocosas cercanas durante mucho tiempo, provocando el desplazamiento relativo de los bloques de roca en ambos lados de la falla debido a la fricción y la viscosidad de la falla. la superficie de la falla, el macizo rocoso El desplazamiento relativo del bloque se expresa en forma de deformación elástica (corte). Cuando el bloque de roca continúa estresado y alcanza un cierto nivel, un cierto punto de la falla comienza a fracturarse y desplazarse. , y la energía de deformación elástica de sus puntos adyacentes sigue con una liberación repentina, la dislocación se expande rápidamente a lo largo de la falla, y los dos lados de la falla repentinamente se deslizan o saltan en direcciones opuestas para producir un desplazamiento relativo y ocurre un terremoto.
3.1.2. Teoría de la viscosidad
Piense en los terremotos como stick-slip a lo largo de planos de falla existentes, es decir, en un momento determinado, los planos de falla bloqueados liberan energía de repente. y se deslizan hacia adelante, continuando volviéndose a bloquear. Cuando se deslizan hacia adelante, la tensión de corte se libera y al mismo tiempo se genera una vibración elástica, que es un terremoto.
Teoría del cambio de fase<. /p>
En el estado de equilibrio de temperatura y presión, no pueden ocurrir cambios de fase instantáneos y no se puede liberar la tensión. Los cambios de fase rápidos instantáneos solo son posibles en un estado estable. El flujo de materiales del manto puede generar combinaciones minerales formadas bajo ciertas condiciones. condiciones de temperatura y presión a otro entorno de temperatura y presión, y se produce un cambio de fase instantáneo en la superficie de discordancia de fase, lo que resulta en terremotos
Teoría del impacto del magma
La naturaleza. del magma que existe en las profundidades de la corteza terrestre Los cambios físicos y químicos le dan al magma un fuerte poder explosivo para expandirse hacia afuera. Cuando la fuerza de la roca circundante local se debilita por el movimiento de la corteza terrestre, el magma atravesará la roca circundante y se insertará en la parte más débil de la corteza terrestre. corteza, provocando terremotos.
3.2 Causas de los terremotos
3.2.1 Filósofos y pensadores de diversos grupos étnicos han dado diversas explicaciones sobre las causas de los terremotos. también incomparable. Ya hace 2.700 años, en la dinastía Zhou Occidental, el padre de Boyang creía que "el Yang está reprimido y no puede salir, y el Yin está reprimido y no puede evaporarse, por lo que habrá terremotos". rico en filosofía.
3.2.2. Desde la antigüedad, debido al atraso científico, el ser humano siempre ha atribuido los desastres sísmicos al poder natural de Dios.
Muchos pueblos creen que la tierra está sostenida por algunos animales, y cuando estos animales se mueven, se producirán terremotos. Por ejemplo, algunas tribus de la India creen que los elefantes parados sobre tortugas llevan la tierra sobre sus espaldas y que se producirán terremotos cuando los elefantes se muevan. En Japón se dice ampliamente que los terremotos son causados por bagres gigantes que giran bajo tierra, y que si se suprime el bagre, el mundo estará en paz. Según una antigua leyenda griega, Poseidón golpeó el fondo del mar con su tridente cuando estaba enojado, provocando terremotos y tsunamis.
3.2.3. Desde los años 60, los científicos han ido proponiendo gradualmente la teoría de la tectónica de placas. La litosfera de la superficie de la Tierra está compuesta por varias placas enormes. Estas placas se separan entre sí o chocan y se subducen. Los límites de las placas suelen ser terremotos. Zonas de actividad volcánica especialmente activa. Sin embargo, el mecanismo de los terremotos dentro de las placas aún no está claro.
3.2.4. En 1996 se produjo un fuerte terremoto de magnitud 8,3 en San Francisco, Estados Unidos, que causó graves daños. Después del terremoto se descubrió que los dos lados de la falla de San Andrés, de 430 kilómetros de longitud, en la costa occidental de América del Norte, se habían desplazado. A través de una investigación, el sismólogo estadounidense Reed propuso la teoría del rebote elástico. Esta teoría sostiene que las rocas se deforman debido a los movimientos sísmicos. Cuando la deformación excede un cierto nivel, las rocas se rompen violentamente y se mueven posteriormente, las rocas deformadas rebotan y vuelven a su forma original.
3.3 La ciencia moderna tiene la siguiente explicación para las causas de los terremotos:
A medida que la tierra se mueve y cambia constantemente, poco a poco va acumulando una enorme energía, provocando formaciones rocosas en algunas zonas frágiles del planeta. la corteza terrestre. Una ruptura o dislocación repentina de una falla existente se llama terremoto. La mayoría de los terremotos ocurren en la corteza terrestre. Los terremotos se dividen en cuatro tipos: terremotos tectónicos, terremotos volcánicos, terremotos de hundimiento y terremotos inducidos.
3.3.1 Terremoto tectónico significa que bajo la acción del movimiento tectónico, cuando la tensión local alcanza y excede el límite de resistencia de la capa de roca, la capa de roca se deformará repentinamente o incluso se romperá, liberando toda la energía. a la vez, provocando sacudidas sísmicas, este tipo de terremoto se llama terremoto tectónico y representa más del 90% del número total de terremotos.
3.3.2 Los terremotos volcánicos se refieren a los terremotos que se producen después de una erupción volcánica debido a la pérdida de una gran cantidad de magma, la disminución de la presión subterránea o la falta de tiempo del magma a gran profundidad para reponerlo. , provocando la aparición de cavidades, lo que provoca que las capas de roca suprayacentes se fracturen o colapsen. No hay muchos terremotos de este tipo y representan sólo alrededor del 7% del número total de terremotos.
3.3.3 Los terremotos de hundimiento son terremotos locales causados por el colapso de cuevas subterráneas o chivos de minas. Los terremotos de hundimiento son todos el resultado de la gravedad. Son de pequeña escala y menos frecuentes, y representan sólo alrededor del 3% del número total de terremotos.
3.3.4 Los terremotos artificiales y los terremotos inducidos son terremotos causados por voladuras artificiales, minería, construcciones militares y pruebas nucleares subterráneas. Debido a que las actividades de producción humana desencadenan ciertas actividades de falla, los terremotos causados se denominan terremotos inducidos. Incluyen principalmente terremotos de embalses, terremotos inducidos por bombeo de pozos profundos e inyección de agua, terremotos inducidos por pruebas nucleares, actividades mineras, irrigación, etc. Desde que se construyó el embalse de Xinfengjiang en Guangdong, mi país, para almacenar agua en octubre de 1959, hasta 1987 se han registrado 337 terremotos, incluido un terremoto de magnitud 6,1 en 1962, que provocó una grieta de 82 metros de largo en la presa de hormigón. La imagen muestra el nido del terremoto de la Falla de San Federico.
4: La diferencia y conexión entre intensidad y magnitud
4.1 La magnitud de un terremoto es el tamaño de un terremoto comúnmente referido en sismología
4.2. es La magnitud refleja el tamaño del terremoto en sí y solo está relacionada con la energía liberada por el terremoto, mientras que la intensidad representa el suelo. El grado de impacto y daño causado por un terremoto tiene solo una magnitud y la intensidad varía de un lugar a otro. . La intensidad no sólo está relacionada con la magnitud del terremoto, sino también con varios factores como la profundidad de la fuente del terremoto, la distancia desde el epicentro y las condiciones medias por las que pasan las ondas sísmicas (como la naturaleza del roca, la estructura de la capa de roca, etc.).
La relación entre la intensidad del epicentro, la magnitud y la profundidad focal se muestra en la siguiente tabla:
Terremoto
Magnitud
Epicentro
Intensidad
p>
Profundidad de enfoque
5
10
15
20
Por debajo del nivel 3
5
4
3,5
3
4
6,5
5,5
5
5
8
7
6,5
6
6
9,5
8,5
8
7,5
7
11
10
9,5
9
8
12
11.5
11
10.5
Generalmente, la fuente del terremoto es poco profunda aunque el área dañada. Los terremotos de gran magnitud son pequeños, el daño en áreas de terremotos extremos es Los terremotos más severos con epicentros más profundos y mayores magnitudes afectan un área más grande, pero la intensidad del epicentro no es demasiado alta.
[2]
Escala de intensidad del terremoto de China[1]
Intensidad
Sentimientos humanos
Casas en general
Otros fenómenos
Indicadores físicos de referencia
La mayoría de las condiciones de daños en las casas
Índice de daños promedio por terremoto
Aceleración (horizontal) (cm/ s2)
Velocidad (horizontal) (cm/s)
Uno
Sin sensación
Dos
Algunas personas quietas en la habitación tienen sentimientos
Las puertas y ventanas hacen un ligero ruido
Tres
Algunas personas quietas en la habitación tienen sentimientos
Las puertas y ventanas hacían ligeros ruidos
Los objetos colgantes se movían ligeramente
Cuatro
La mayoría de las personas en el interior, algunas personas afuera lo sintieron, y una pocas personas despertaron de sus sueños
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Los objetos colgados se balancean obviamente y los utensilios hacen ruido
五
Es una sensación común en los hogares , la mayoría de la gente lo siente al aire libre y la mayoría de la gente se despierta de sus sueños
Puertas y ventanas, techos, vigas del techo vibran, polvo cae, microgrietas en el yeso
Objetos inestables se voltean
31(22～44)
6(2 ~4)
Sexto
Escapó presa del pánico,
Daños: se cayeron ladrillos individuales, aparecieron pequeñas grietas en la pared
0～0.1
Grietas en la orilla del río y suelo blando, agua que se filtra de la capa de arena saturada durante el chorro de arena , leves grietas en la chimenea de ladrillo, giro en U
63(45～89)
8(5～9)
Siete
La mayoría de las personas escaparon rápidamente
Daños leves: la casa quedó parcialmente dañada y agrietada, pero no impidió el uso
0,11～0,30
La orilla del río se derrumbó, se emitió agua de la capa de arena saturada durante el chorro de arena, hubo muchas grietas en el suelo blando y la mayoría de las ventanas de humo de ladrillo sufrieron daños moderados
125(90～177)
13 (10～18)
Ocho
Las personas están sacudidas y con baches, lo que dificulta caminar
Grado de daño medio
0,31～0,50
El suelo duro y seco tiene grietas y la mayoría de las ventanas de humo de ladrillo están gravemente dañadas
250 (178～353)
25 (19～ 35)
Nueve
Las personas están inestables y las que se mueven pueden caer
Daños graves: grietas en las paredes, derrumbe parcial, difíciles de reparar
0.51～0.70
El suelo seco y duro tiene muchas grietas, el lecho de roca puede agrietarse, deslizamientos de tierra, colapso de ventanas de humo de ladrillos
500( 354～707)
50 (36～71)
DIEZ
Un ciclista se caerá y una persona en estado inestable caerá a varios pies de distancia. A lo lejos, se sintió como si lo vomitaran
Colapso: la mayoría de las casas colapsaron y no pudieron repararse
0.71～0.90
Se produjeron deslizamientos de tierra y fracturas por terremotos, y los puentes de arco sobre el lecho de roca resultaron dañados, la mayoría de las chimeneas de ladrillo resultaron dañadas. o colapsado desde las raíces
1000 (708～1414)
100 (72～141)
Once
Destrucción
0.91～1.00
La ruptura del terremoto dura mucho tiempo, deslizamientos de tierra, destrucción del puente de arco común sobre el lecho de roca
Doce
Cambios dramáticos en el suelo , cambios en montañas y ríos
5. Efectos de un terremoto
Las consecuencias directas e indirectas de un evento sísmico se denominan efectos sísmicos, que no solo reflejan la intensidad del terremoto, sino también la intensidad del mismo. el modo de manifestación de los daños causados por los terremotos incluyen desplazamientos de la superficie y fracturas causadas por terremotos (como inclinación del suelo, asentamiento desigual, licuefacción del suelo y deslizamientos de tierra, etc.) y fluctuaciones anormales en la superficie del agua. (como olas de lagos y tsunamis), etc. Dentro de un cierto rango, el efecto sísmico generalmente está relacionado con la energía real liberada por el terremoto, la distancia desde el epicentro, las propiedades de la roca y el suelo, el desempeño sísmico. del edificio y otros factores Por lo tanto, el efecto sísmico es también el poder destructivo del terremoto, las condiciones geológicas y las actividades humanas El resultado de la interacción entre los tres.
6. /p>
Las principales manifestaciones de los desastres sísmicos son el daño y el colapso de edificios e instalaciones de ingeniería bajo la acción de los terremotos, y las víctimas y pérdidas económicas resultantes.
La fortificación sísmica debe primero llevar a cabo la planificación del desarrollo territorial y la construcción de proyectos importantes basados en la evaluación de la seguridad sísmica de las regiones y los sitios de construcción, de modo que la construcción de ciudades y proyectos pueda evitar áreas propensas a desastres sísmicos. Ubicación desfavorable. Elija un sitio seguro y estipule claramente los estándares de fortificación sísmica para proyectos importantes y otros proyectos. En segundo lugar, los nuevos proyectos y edificios deben diseñarse y fortalecerse de acuerdo con la resistencia a los terremotos, especialmente los grandes proyectos y proyectos vitales como plantas de energía nuclear, embalses y presas, suministro de agua, suministro de energía, comunicaciones y transporte. Para el trabajo de predicción, se deben tomar medidas de refuerzo. Los proyectos de líneas de vida urbanas son el elemento vital para mantener las funciones normales de la ciudad. No debemos ser descuidados en términos de resistencia y predicción de terremotos. p>