geological-processes-and-landforms
מדע רעידות אדמה: איך הם משחזרים את פני השטח של הפלנטה
Table of Contents
הבנת רעידות אדמה: הכוחות שלוכדים את הפלנטה
רעידות אדמה הן בין התופעות הטבעיות החזקות והדינמית ביותר על פני כדור הארץ, מסוגלות לעצב נופים בתוך שניות ולהשפיע על האבולוציה הגיאולוגית במשך מיליוני שנים.הם מתרחשים בשל שחרור פתאומי של אנרגיה שנצברה קרום כדור הארץ, תוך ביטוי כגלים סיסמיים שמקרינה בכל הכיוונים, מעבר להרס המיידי שהם יכולים לגרום – כגון רעידות אדמה, קרע פני השטח, נזק מבני – האינטראקציות הבסיסיות של צורות החיזוי הפנימיות, והשפעותיהם של כדור הארץ, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, ועל השפעות הרסניות, ועל ההשפעות המדידה, ועל השפעות סלעיות, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני האדמה, ועל השפעות הרסניות האדמה, ועל השפעותיהם, ועל השפעותיהם, על פני האדמה, ועל השפעותיהם, על פני האדמה, על פני האדמה, ועל השפעותיהם, על פני האדמה, ועל השפעותיהם, על פני האדמה, ועל השפעות הרסניות, על פני השטח המורכבות, על פני השטח, על פני השטח, על פני האדמה, על פני השטח, על פני האדמה, על פני השטח, על פני השטח, על פני האדמה, על פני האדמה, על פני השטח, ועל
מה גורם לרעידות אדמה?
בלב רוב רעידות האדמה שוכנת התנועה והאינטראקציה של צלחות טקטוניות, הזחלים הנוקשות מסיבית המרכיבים את מעטפת חיצונית של כדור הארץ או אתוספרה.הליטוספירה שבורה למספר רב ורבות יותר לוחות קטנים שצופים מעל פני השטח, יותר מנוקדים יותר מתחת למטרה.
כאשר הלחץ המצטבר מתגבר על ההתנגדות החיכוך לאורך שברים הידועים כפגמים, הסלעים פתאום להחליק, שחרור אנרגיה גמישה מתוחה.שחרור זה מייצר גלי סיסמית לנוע דרך הפנים של כדור הארץ ומעבר פני השטח שלה.תהליך בסיסי זה מתואר על ידי ה-FLT:0elastic reboundal Rebounda FLT:1, הציע לראשונה לאחר רעידת האדמה בסן פרנסיסקו 1906, אשר מסביר כיצד סלעים deformally עד rupture to arerererererererereretretretrerereretrerereretretretreto unrupture to rerupture.
לוח טקטוני פלאים
פעילות רעידת האדמה מתרכזת לאורך גבולות הצלחת טקטוניים, אשר מסווגים באופן רחב לשלושה סוגים, כל אחד מהם קשור למאפיינים סיסמית נפרדים:
- (באזורים אלה, לוחות נעים זה לזה, לעתים קרובות מוביל צלחת אחת מתחת למהלך שנקרא ניכוי.הגבולות האלה מייצרים כמה רעידות האדמה הגדולות והעמוקות ביותר, לעתים קרובות קשורות לצונאמי חזק. רעידת האדמה טוּווֹוֹווֹווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּווּק ביפן, עם גודל של 9.0, מדגמי אדמה הרסנית.
- (FLT:0) גבולות של דיוורנט: כאן, צלחות מתרחקות, בדרך כלל במחסניות באמצע האוקיינוסים שבו מגמה עולה כדי ליצור קרום האוקיינוסים חדשים, רעידות אדמה בגבולות שונים נוטה להיות רדודה ופחות אינטנסיבית אבל הם רצופים.
- גבולות טרנספורפורמנטליים:0 (Transform) של פלאטס (FLT:1) שקופים זה לזה בזווית האופקית לאורך תקלות של שביתה-Slipslips.גבול כזה מייצר רעידות אדמה תכופות של גודל משתנה.הסן אנדראס פונו בקליפורניה הוא האשמה הגדולה ביותר, הידוע לפעילות רעידת האדמה שלו שמציבה סיכון משמעותי לאזורים מאוכלסים.
רעידות אדמה געשיות
מלבד אינטראקציות צלחת טקטוניות, רעידות אדמה יכולות גם להיות מופעלות על ידי פעילות געשית. כמו magma מכריח את דרכו דרך הקרום, זה מפעיל לחץ על סלעים סביב, גרימת fracturing ו רעידות אדמה קטנות לעתים קרובות נקראות רעידות אדמה געשיות. אלה quakes בדרך כלל להתרחש בהתפרצויות נחילות ומשמשות כמבשרים קריטיים להתפרצויות געשיות, ומאפשרות געשיות לפקח על תחזיות והתפרצויות התפרץ על ידי צפון וושינגטון, אשר לפני רעידת אדמה קטנה של המאה ה קדמות.
רעידות אדמה
בעשורים האחרונים, פעילות אנושית הוכרה כגורמים לסיסמיתות המושרה – המשקעים המופעלים או הושפעו מגורמים אנתרוגניים.
- (FLT:0) ⁇ המושרה של סרומיר: ⁇ 1:1 ,החשכה של מאגרים גדולים מאחורי סכרים יכולה להגביר את הלחץ על תקלות יסוד בשל ההסתננות והמשקל המוסף. רעידת האדמה של קוינאה 1967 בהודו, שהביאה כמעט 200 הרוגים, קשורה למילוי מאגר סכר קונה.
- (FLT:0Wastewater הזרקת מים ופירוק הידראולי: ⁇ FLT) 1:1 הזריקה העמוקה של פסולת מפעילויות הפקת נפט וגז יכול לפתות תקלות ולגרום לרעידות אדמה.אוקלהומה חווה עלייה משמעותית במשקעים בשנות ה -2010 המיוחסים לשיטות כאלה, מה שמוביל לאמצעי רגולציה כדי להפחית את הסיכון.
- (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]]] [ה]] [ה]] [השטח] והכרייה התת-קרקעית יכולים לגרום לקריסה ופיצולי מתח שגורמים לרעידות אדמה קריסות, במיוחד באזורים עם חללים נרחבים כגון מכרות פחם או משטחים קרסטיים.
סוגי רעידות אדמה
רעידות אדמה מסווגות על בסיס מכניקת תקלות, עומק ומקור.הסוגים העיקריים כוללים:
- (FLT:0) רעידות אדמה טקטוניות: 1FLT:1cio אלה מקורם של חלקים פתאומיים לאורך תקלות עקב כוחות טקטוניים מייצגים את רוב האירועים הסיסמיים ברחבי העולם.
- (ב) רעידת אדמה וולקנית: FLT:1 Associated עם תנועת מאגמה בתוך מערכות געשיות, אלה הם בדרך כלל רדודים וקטנים, אך יכולים להתרחש בחבורים גדולים לפני התפרצויות.
- (ב) רעידת האדמה:0) רעידת האדמה של ה-Collert; 1FLT (בקיצור:0) נוצרו על ידי קריסת חללים תת-קרקעיים פתאומיים כגון מכרות או מערות טבעיות, אלה בדרך כלל נמוכים, אך עלולים לגרום לנזק מקומי.
- רעידת אדמה:0 (Explosion רעידות אדמה: FLT:1) הנובעים מבדיקות גרעיניות תת-קרקעיות או מפיצוצים תעשייתיים, החתימות הסיסמיתות שלהם שונות מ רעידות אדמה טבעיות ומשמשות במעקב אחר עמידה בהסכמי איסור הבדיקה.
גלים סיסמית'ים: כיצד רעידות אדמה מתפרסות
כאשר רעידת אדמה מקלקלת את האשמה, האנרגיה המשוחררת עוברת דרך כדור הארץ בצורת גלים סיסמיים.הבנת הגלים האלה היא קריטית לאיתור רעידות אדמה ולהעריך את הנזק הפוטנציאלי שלהם. גלים סיסמית מחולקים באופן רחב לגלי גוף, אשר עוברים דרך הפנים של כדור הארץ, וגלי פני השטח, אשר נעים לאורך החיצוני של כדור הארץ.
גלי גוף
(ב) [ה]ב"ד]: [הגלי] [ה] [ה] הם גלים דחיסים מהירים ביותר, המסוגלים לנוע דרך מוצקים, נוזלים וגזים. p-waves גורמים לחלקיקים להתבודד לאחור ולעמוד בכיוון של התפשטות גלים, בדומה לגלי קול.
(ב) גלים (גלי שני) (גלי מילואים: 1) אלה גלי הגלים נעים חלקיקים לחדור לכיוון של התגרות ויכולים לנסוע רק דרך מוצקים.הם מגיעים לאחר P-waves והם אחראים על רבים של רעד ההרסני שחווה במהלך רעידות אדמה בשל הצטמצמות הגדולות והמהירות איטית יותר שלהם.
גלים Surface Waves
גלי פני השטח נעים לאורך פני האדמה ובדרך כלל גורמים לרעיד הקרקע החמורה ביותר ולנזקים במהלך רעידת אדמה.
- (ב) גלי אהבה:0 (ראה:ב) 1 (ב) גלים אלה מעוררים כישוף אופקי של הקרקע, נעה בצד, אשר יכול להשפיע באופן חמור על שלמות מבנים ותשתיות.
- (FLT:0) גלי ריילייגל: 1FLT: 1) הפחתת תנועה מתגלגלת בדומה לגלי האוקיינוס, גלי ריילי גורמים הן תנועה אנכית ואופקית, לתרום למורכבות של דפוסים רועדים.
ידע מפורט של התנהגויות הגל הסיסמיות מאפשר לסימולוגים להגיע למוקדי רעידת אדמה, לקבוע נטיות פגומות, ולפרו מבנים תת-קרקעיים.
רעידת אדמה: מגניטדה ואינטנסיכות
רעידות אדמה ניתנות לשתי מדדים קשורים אך נפרדים: גודל, המדאיג את האנרגיה המשוחררת, ועוצמה, המתארת את ההשפעות במקומות ספציפיים.
מגוגן
גודל רעידת האדמה משווה את האנרגיה הכוללת ששוחררה במהלך קרע פגם.המקור (FLT:0Richter scalephFLT:1, שפותח בשנת 1935, משתמש בסולם הינארימי שבו כל יחידה עולה תואמים עלייה פי עשרה בגל הסיסמית'י של אמפליטון וכ-32 פעמים יותר אנרגיה שחרור.
כדי לייצג טוב יותר רעידות אדמה גדולות, הסימולוגים משתמשים כעת בסולם גודל גודל (Mw)MocioFLT:1, אשר חישוב גודל המבוסס על הפרמטרים הפיזיים של קרע אשמה - האזור, החלקה הממוצעת, ואת הקשיחות של הסלעים המעורבים.המידה של הרגע מספק מדד מדויק ועקבי יותר בכל גודל רעידת האדמה והוא תקן היום.
אינטנסיביות
עוצמת משקל היא ההשפעות של רעידת האדמה במקומות ספציפיים, כולל נזק מבני, עיוות קרקע ותפיסת האדם.ה-FLT:0Modified Mercalli Intensity (MMI) scaleFLT:1 משתמש במספרים רומיים שאני עובר XII, עם אני מציין רעד בלתי נמנע ו XII המייצג את ההרס הכולל.
מפות אינטנסיביות הן חיוניות עבור המשיבים חירום להעריך אילו אזורים סבלו הכי הרבה נזק.לדוגמה, במהלך רעידת האדמה של צפוןרידג' 1994 (Mw 6.7), האזור האפיניטארי חווה אטימות גבוהות ככל IX, המקביל לרעש אלים ולנזק חמור יותר על רעידת אדמה ניתן למצוא על פני כדור הארץ:0USGS Measuring רעידות אדמה ממושכות 1:1.
השפעת רעידות אדמה על פני כדור הארץ
רעידות אדמה משחזרות באופן דרמטי את פני כדור הארץ, הן מידיות והן על פני לוחות זמנים גיאולוגיים.השפעותיהם כוללות רעד קרקע, קרע פני השטח, סכנות משניות, שינויים טופוגרפיים ארוכי טווח.
משטחים ושטיפה
רעידות אדמה הן הסכנה העיקרית מ רעידות אדמה, המסוגלות להתנגש בניינים, גשרים ותשתיות קריטיות.החומרה תלויה בגודל רעידת אדמה, עומק, מרחק מהמרכז, ותנאים גיאולוגיים מקומיים.
קרע פני השטח מתרחש כאשר השבר עובר אל פני כדור הארץ, ומייצר עקירות גלויות כגון צלקות, סדקים, ומפרקים. רעידת האדמה בסן פרנסיסקו 1906 יצרה קרע פני השטח מעל 300 ק"מ לאורך סן אנדריאס פו, עם עקירות אופקיות עד 6 מטרים, שינוי מתמיד של נופים ואזורים עירוניים.
מפולות וסוליל ליקפוזה
באזורים הרריים או הרריים, רעידות סיסמיות יכולות לערער על מדרונות, לגרום למפלות אדמה שבריות, נהרות סכרים, ותבניות ניקוז. רעידת האדמה של נצנצ'ואן ב-2008 הובילה ל-5,000 מפולות אדמה, שמשנות באופן משמעותי את הטופוגרפיה של האזור וסיבוכים מאמצי החילוץ.
Soil Liquefaction הוא סיכון נוסף שבו אדמה רוויה, רופפת לאבד כוח במהלך רועד, מתנהג כמו נוזל.תופעה זו גורמת לבניינים לשקוע, להט או לקריסה.לא ספק, במהלך רעידת האדמה Niigata 1964 ביפן, כמה קומפלקסים דירות מכובשים הצידה עקב לימוזינה, הדגשת הסיכונים בתנאים מסוימים של אדמה.
Tsunamis
רעידות אדמה תת-קרקעיות, במיוחד באזורי פיתוי, יכולות לפסול במהירות כמויות גדולות של מים ימיים, לייצר צונאמיים – גלי ים ים ממאמצמים המסוגלים לנסוע אלפי קילומטרים. רעידת האדמה באוקיינוס ההודי של 2004 (Mw 9.1) הפיק צונאמי שגרם ליותר מ-230,000 הרוגים ב-14 מדינות, אחד מאסונות הטבע הקטלניים ביותר בהיסטוריה.
כמו כן, רעידת האדמה בטוקו בשנת 2011 ביפן עוררה צונאמי מעל 40 מטרים בגובה, קהילות חוף הרסניות וגרמה לתאונה הגרעינית של פוקושימה.אירועים אלה מדגישים את החשיבות הקריטית של זיהוי צונאמי ומערכות אזהרה למזער את אובדן החיים.
שינויים טופוגרפיים
רעידות אדמה גדולות יכולות לשנות את גובה הקרקע לצמיתות.טיטוני מעלה יכול להעלות רכסי הרים או לרומם עמקים, בעוד שכניעה יכולה ליצור אגן או דיכאון. רעידת האדמה גורקה 2015 בנפאל על חלקים מרוממים של עמק קתמנדו על ידי כ 1 מטר, המשפיעים על הידרולוגיה מקומית ותשתיות.
יותר ממיליוני שנים, פעילות סיסמית חוזרת לאורך תקלות תורמת להיווצרות הדרגתית של תכונות גיאולוגיות בולטות כמו חגורות הרים, עמקי קרע וצלקות פגומות, מה שממחיש את תפקידה היסודי של רעידות אדמה בעיצוב הנוף של כדור הארץ.
רעידות אדמה היסטוריות ושיעורים למדו
רעידות אדמה קודמות מספקות תובנות בלתי הולמות לסיכון סיסמי, המשפיעות על ההבנה המדעית, שיטות ההנדסה והמוכנות לאסון.
רעידת האדמה של 1755 ליסבון
ב-1 בנובמבר 1755, רעידת אדמה מסיבית שערכה ב- Mw 8.5 פגעה בליסבון, פורטוגל, מה שגרם לצונאמי קטלני ולשריפות נרחבות שזעזעו את העיר.אסון זה השפיע עמוקות על המדע והפילוסופיה האירופית, מה שהביא את המחקרים השיטתיים הראשונים של תופעות סיסמיות והתפתחות קודי בנייה סיסמיים מוקדמים.האירוע סימן נקודת מפנה בהכרה בצורך בבנייה ובתכנון חירום של רעידות אדמה.
רעידת האדמה בסן פרנסיסקו 1906
ב-18 באפריל 1906, רעידת האדמה של Mw 7.9 לאורך סן אנדריאס פונו גרמה ליותר מ-3,000 מקרי מוות והרס העירוני הנרחב.זה הוביל לניסוח של התיאוריה הנשגבת של הארי פילדינג ריד, מושג יסוד המסביר כיצד הלחץ מצטבר ופתאום שוחרר לאורך תקלות.האסון גם עורר התקדמות בתכנון העירוני, בבניית קודים, ומכשיר סיסמית בארצות הברית.
רעידת האדמה של ורדיביה 1960
רעידת האדמה של ואלדיביה בשנת 1960 בצ'ילה נותרה רעידת האדמה המתועדת הגדולה ביותר, עם גודל של 9.5.האירוע הפיק צונאמי רחב פסיפיק שגרם נזק רחוק ככל הוואי, יפן והפיליפינים. רעידת האדמה הזו שיפרה את ההבנה של אזורי הפחתת מגה-תרוסים והובילה להקמת מערכת האזהרת הפסיפית Tsunami, שיפור המוכנות העולמית.
חיזוי ואזהרה מוקדמת
למרות ההתקדמות בסאולוגיה, תחזית רעידת האדמה המדויקת – זיהוי הזמן המדויק, המקום והגודל של אירוע – נותר מעבר ליכולת המדעית הנוכחית.עם זאת, תחזיות אבולוציוניסטיות המבוססות על התנהגות לקויה וקיימות היסטורית מספקות הערכות סיכון יקרות ערך.לדוגמה, USGS מעריך כי 72% סיכוי של גודל 6.7 או רעידת אדמה גדולה יותר באזור מפרץ סן פרנסיסקו לפני 2043, הכנת מאמצי כנות.
עם זאת, מערכות התראה מוקדמות יכולות לזהות גלי P הראשונים מ רעידת אדמה ולשלוח התראות שניות לפני שגלי S הרסניים יותר מגיעים.מדינות כמו יפן, מקסיקו וארצות הברית (עם שקדאלרט) יישמו מערכות כאלה, המאפשרות תגובות אוטומטיות כמו האטת רכבות, סגירת שסתום גז ועצימות מעליות, צמצום נפגעים ונזק.
היערכות ומיטוגציה
בעוד רעידות אדמה לא ניתן למנוע, ההשפעות שלהם ניתן להפחית באופן משמעותי באמצעות הנדסה, תכנון וחינוך.
בניית קודים ו-Refitting
קודי בנייה סיסמית מודרניים מחייבים מבנים חדשים לעמוד ברמות הצפויות של רעידות אדמה.חדשנות כוללים מערכות בידוד בסיס המפרקות מבנים מתנועת קרקע, מכשירים של פירוק אנרגיה סופגים כוחות סיסמיים וחומרים גמישים המונעים כשלון מחריף.
החלת מבנים ישנים, במיוחד אלה שנבנו עם מנדריות בלתי מאוישת או טכניקות מיושנות, חיוני להפחית את הפגיעות.לאחר רעידת האדמה של צפוןרידג' 1994, לוס אנג'לס יישמו תוכניות רטרוספקטיביות אגרסיביות עבור בניינים בדירה, שיפור משמעותי עמידות.
תכנון קרקע
מדיניות שימוש הקרקע יעילה יכולה להגביל את הפיתוח באזורים מסוכנים כגון קווי אשמה, אדמה לימוזינה, ומדרונות לא יציבים. בקליפורניה, חוק רעידת האדמה Alquist-Priolo מגביל בנייה ליד תקלות פעילות, עוזר למנוע כשלי בנייה קטסטרופליים.
קהילה וחינוך
קמפיינים ציבוריים של מודעות ציבורית ומקדחות אדמה להכין קהילות להגיב ביעילות במהלך אירועים סיסמיים, ערכות חירום, תוכניות פינוי וידע של מיקומים בטוחים במהלך רעד יכול להציל חיים.בתי ספר ומקומות עבודה לנהל באופן קבוע "דרופ, כיסוי, ו"הול על" תרגילים כדי להשריש הרגלים מגן.
השקעה בתשתיות מתחדשות, מערכות התראה מוקדמות חזקות ומיפוי סיכונים מקיף מפחית באופן קולקטיבי את מחיר רעידת האדמה האנושי והכלכלי, ומאפשר לחברות לחיות בבטחה רבה יותר על פני כדור הארץ הדינמי שלנו.