¿Cuáles son los tipos y características de las causas de los terremotos y cómo distinguir la magnitud y la intensidad del terremoto?
El terremoto es un fenómeno natural en la tierra en la que vivimos. Está estrechamente relacionado con la estructura de la tierra misma, especialmente con la estructura de la superficie. La Tierra tiene un radio de aproximadamente 6400 km y se puede dividir simplemente en tres partes: corteza, manto y 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 radio del núcleo terrestre es de unos 3.500 kilómetros. Las densidades de gravedad de los tres son 27~30N/cm3, 33~55N/cm3 y 97~123N/cm3 respectivamente, y la densidad de gravedad promedio es de aproximadamente 55N/cm3. La temperatura dentro de la Tierra continúa aumentando a medida que aumenta la profundidad desde la superficie de la Tierra. La temperatura aumenta aproximadamente 30 °C por cada kilómetro de profundidad, pero su tasa de crecimiento disminuye a medida que aumenta la profundidad. Se estima que la temperatura a una profundidad de 20 km bajo tierra es de aproximadamente 600 ℃; a 100 km es de aproximadamente 1000 ℃ ~ 1500 ℃ a 700 km es de aproximadamente 2000 ℃; La presión dentro de la Tierra también aumenta con la profundidad desde la superficie. Algunos 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 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 una mutación: un terremoto.
2. Tipos de terremotos
2.1. Formación de los terremotos
Los terremotos generalmente son causados por tres mutaciones.
2.1.1 La primera mutación: Hay muchas opiniones en la comunidad científica de que la corteza global está compuesta por seis placas principales, a saber, el continente euroasiático, el océano Pacífico, el continente americano, el continente africano, India y Australia, y la placa Antártica. Dentro de los platos grandes, hay algunos platos más pequeños. Debido a la lenta deformación de la corteza terrestre, se producirán cambios repentinos como colisión e inserción entre placas, provocando que la corteza terrestre se estremezca. Este es uno de los terremotos tectónicos, que se produce en los bordes de cada placa o en las islas costeras. Taiwán y Japón están situados en la unión de grandes placas y, por tanto, son zonas propensas a sufrir terremotos.
2.1.2 La segunda mutación: Debido a las grandes diferencias entre las capas internas y externas de la Tierra y las grandes diferencias regionales, las placas internas también producirán tensiones desiguales en los lugares donde se encuentra la estructura geológica. desiguales o débiles, los estratos ocurrirán primero. El desplazamiento o el agrietamiento causan un terremoto. 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 también tiene una amplia gama de impactos. El primer tipo de terremotos ocurre principalmente en los bordes de los continentes y muchos ocurren en el océano o en el fondo del mar. Su poder destructivo es menor que el del segundo tipo de terremotos.
Estos últimos ocurren mayoritariamente dentro de continentes y suelen denominarse terremotos intraplaca. Tienen un amplio rango de distribución y una gran incertidumbre. Aunque la probabilidad de ocurrencia es baja, la intensidad en ocasiones es muy alta si ocurre en un. área densamente poblada, Las grandes ciudades y sus alrededores son extremadamente destructivos. Por ejemplo, el terremoto de Tangshan de 1976 casi arrasó en apenas unas pocas docenas de segundos una ciudad industrial que tardó casi un siglo en construirse.
2.1.3 El tercer tipo de mutación: las erupciones volcánicas en determinados puntos débiles de la corteza terrestre también pueden provocar terremotos, llamados terremotos volcánicos. Este es el tercer tipo de terremoto tectónico.
Los tres tipos de terremotos anteriores son terremotos destructivos causados por cambios lentos en la corteza terrestre y acumulación de energía hasta cierto punto. La energía y el impacto del tercer tipo de terremoto son mucho menores que los de los dos primeros.
También hay un terremoto de colapso: hay dos razones para su formación, una es que el agua subterránea erosiona los estratos de roca para formar cuevas, la otra es que cuando el antiguo pozo de arena alcanza una cierta extensión, se produce localmente; Se producirá un colapso estratigráfico que provocará el colapso del suelo. Por ejemplo, se produjeron múltiples terremotos 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, hubo explosiones y terremotos en embalses.
A continuación se presenta la ocurrencia y desarrollo de los terremotos tectónicos.
La corteza terrestre está compuesta por varias capas de rocas. Una gran cantidad de hechos muestran que durante el largo tiempo geológico, la corteza terrestre cambia constantemente y grandes áreas se elevan, se hunden o se inclinan.
Debido a que la tierra deforma las capas de roca que originalmente estaban en estado horizontal bajo su influencia (Figura 25.2-2a), cuando la fuerza solo puede doblar las capas de roca sin perder su integridad continua, las capas de roca son solo pliegues (Figura 25.2-2b). ); pero cuando la resistencia de la roca en la parte frágil 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 en un estado complejo de tensión in situ. A medida que el movimiento de la corteza continúa cambiando, el efecto de la tensión in situ se fortalece gradualmente. , y los cambios estructurales también se intensifican, provocando tensiones locales. Cuando la fuerza excede el límite de resistencia en algún lugar de la formación rocosa y se producen fracturas repentinas y movimientos violentos, se provocarán vibraciones, que se transmitirán al suelo en forma de ondas elásticas. y el suelo se moverá en consecuencia. A esto se le llama 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 la causa de los terremotos, pero básicamente es lo mismo que los terremotos ocurren cuando las capas superiores de roca de la corteza o manto terrestre se estresan hasta sus límites y las rocas se rompen.
Entonces, ¿cómo se produjo la enorme fuerza que provocó los cambios tectónicos en la corteza terrestre? Generalmente se cree que esto puede deberse a la energía térmica liberada durante el proceso de transformación de elementos radiactivos en los materiales internos de la Tierra, la atracción gravitacional de los cuerpos celestes (especialmente el Sol y la Luna) sobre la Tierra y la energía de revolución durante la rotación de la tierra.
Ya sabemos por lo anterior que la ocurrencia de terremotos está estrechamente relacionada con las estructuras geológicas, entonces, ¿qué lugares son más propensos a sufrir terremotos? En términos generales, los terremotos se concentran principalmente en ambos extremos y esquinas de las zonas de fallas activas, en la intersección de dos zonas de fallas activas y en zonas de transición de levantamientos y depresiones a gran escala donde los movimientos de las fallas modernas varían dramáticamente. Estas áreas tienen tensiones concentradas y estructuras frágiles y, a menudo, son propensas a fuertes terremotos.
Los terremotos tectónicos producidos por la segunda mutación representan la gran mayoría del número total de terremotos. La profundidad focal suele ser de decenas de kilómetros bajo tierra y se propaga a la superficie a través de ondas sísmicas (incluidas ondas longitudinales extendidas, ondas de corte y ondas superficiales), lo que hace que el suelo produzca vibraciones. 1. Teoría del rebote elástico
La energía del movimiento de las rocas se acumula en forma de deformación elástica en la falla y en las formaciones rocosas cercanas durante mucho tiempo, provocando un desplazamiento relativo de los macizos rocosos a ambos lados de la falla. Debido a la erosión y la viscosidad de la superficie de la falla, como resultado, el macizo rocoso sufre un desplazamiento relativo y el plano de la falla. Debido a la fuerza del sasafrás y la viscosidad del plano de falla, el desplazamiento relativo del macizo rocoso se genera en forma de deformación elástica (corte) cuando el macizo rocoso continúa estresado y alcanza un cierto nivel, un cierto punto en la superficie. La falla comenzará a romperse. La energía de deformación elástica de los puntos adyacentes se libera repentinamente, la falla se expande rápidamente a lo largo de la falla y ambos lados de la falla se deslizan o saltan repentinamente en direcciones opuestas para generar terremotos de desplazamiento relativo.
3.1.2. Teoría de la viscosidad
Piense en los terremotos como deslizamientos a lo largo de planos de falla existentes, es decir, en un momento determinado, los planos de falla unidos liberan energía de repente. El deslizamiento hacia adelante continúa bloqueándose nuevamente. Cuando se deslizan hacia adelante, se libera el esfuerzo cortante y al mismo tiempo se generan vibraciones elásticas, es decir, terremotos
3.1.3 Teoría del cambio de fase
La fase instantánea no puede ser. causado bajo el estado de equilibrio de temperatura y presión, la tensión no se puede liberar y el cambio de fase rápido instantáneo solo es posible en un estado estable. El flujo de material del manto puede llevar combinaciones minerales formadas bajo ciertas condiciones de temperatura y presión a otro entorno de temperatura y presión, provocando cambios de fase instantáneos en la superficie de desintegración de fases, provocando así terremotos
3.4, Teoría del impacto de magma
Los cambios físicos y químicos del magma existente en las profundidades de la corteza terrestre le dan al magma una fuerte fuerza explosiva para expandirse hacia afuera. Cuando la fuerza de la roca circundante local se debilita debido al movimiento de la corteza terrestre, el magma tiene que expandirse hacia afuera. . hinchar. Cuando el movimiento de la corteza hace que la resistencia local de la roca circundante se debilite, el magma atravesará la roca circundante y se insertará en la parte más débil de la corteza, provocando terremotos.
3.2 Causas de los terremotos
3.2.1 Con respecto a las causas de los terremotos, los filósofos y pensadores de la antigüedad y los tiempos modernos en el país y en el extranjero tienen varias explicaciones, y la contribución de China en este sentido es incomparable. Hace ya 2.700 años, en la dinastía Zhou Occidental, el padre de Boyang creía que "el sol está suprimido y no puede salir, y el yin está suprimido y no puede vaporizar, por lo que hay terremotos". Ésta es la "teoría filosófica del yin y el yang".
3.2.2. Desde la antigüedad, debido al atraso de la ciencia, el ser humano siempre ha atribuido los desastres sísmicos a los efectos naturales del poder divino 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 hay varios elefantes parados sobre una tortuga que transporta la tierra y que se producirán terremotos cuando los elefantes se muevan. Se cree ampliamente que el terremoto en Japón fue causado por un bagre gigante que se dio la vuelta bajo tierra, y que suprimirlo traerá paz al mundo. La antigua leyenda griega dice que cuando Poseidón estaba enojado, golpeó el fondo del mar con su tridente, 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 terrestre está formada por varias placas gigantes. Estas placas se separan entre sí o chocan y se subducen. Los terremotos suelen ocurrir en los límites de las placas. La actividad volcánica es una zona particularmente activa. Sin embargo, el mecanismo por el cual se producen los terremotos dentro de las placas no está claro.
El 3.2.4 de 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 una sección de 430 kilómetros de la falla de San Andrés en la costa oeste de América del Norte se desplazó hacia ambos lados. 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 fracturan y dislocan, y las rocas deformadas rebotan y vuelven a su forma original.
3.3 La ciencia moderna explica las causas de los terremotos de la siguiente manera:
Debido a que la Tierra está en constante movimiento y cambio, gradualmente acumula una enorme energía en algunas partes frágiles de la corteza terrestre. Un terremoto ocurre cuando formaciones rocosas se rompen repentinamente o se rompe una falla existente. La mayoría de los terremotos ocurren en la corteza terrestre. Los terremotos se dividen en 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, y la energía Se liberan todos a la vez, provocando que la tierra tiemble, 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 ocurren después de una erupción volcánica debido a una gran pérdida de magma, una disminución de la presión subterránea o la falta de tiempo para reponer el magma en las profundidades del subsuelo, lo que resulta en una cavidad, causando que la capa de roca suprayacente se fracture o colapse. El número de estos terremotos es muy pequeño y representa sólo alrededor del 7% del número total de terremotos.
3.3.3 Los terremotos de hundimiento son terremotos locales causados por el hundimiento de cuevas o chivos subterráneos. Los terremotos de hundimiento son el resultado de la gravedad. Son de pequeña escala y menos numerosos, y representan sólo alrededor del 3% del número total de terremotos.
3.3.4 Los terremotos artificiales y los terremotos inducidos se refieren a los terremotos causados por voladuras artificiales, minería, construcciones militares y pruebas nucleares subterráneas. Los terremotos causados por ciertas actividades de fallas causadas por actividades de producción humana se denominan terremotos inducidos, que 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., también pueden inducir terremotos. Desde que se construyó el embalse de Xinfengjiang en Guangdong, China para retener agua en octubre de 1959, hasta 1987 se han registrado un total de 337 terremotos, incluido un terremoto de magnitud 6,1 en 1962, que provocó un terremoto de 82 metros de longitud en el hormigón. presa de grietas. En la foto aparece la Falla de San Fidelis, un nido de terremotos. La intensidad del terremoto se determina en función de fenómenos macroscópicos como los sentimientos de las personas durante el terremoto, la dinámica de las reliquias culturales, el daño de los edificios y el desempeño de los fenómenos naturales.
La magnitud refleja el tamaño del terremoto en sí y sólo está relacionada con la energía liberada por el terremoto, mientras que la intensidad indica el nivel del suelo. La magnitud de un terremoto sólo está relacionada con la energía liberada por el terremoto, mientras que la intensidad indica el impacto y el daño al suelo. Los terremotos tienen una sola magnitud y la intensidad varía de un lugar a otro. La intensidad no solo está relacionada con la magnitud del terremoto, sino también con muchos factores, como la profundidad focal, la distancia del epicentro y las condiciones medias por las que pasan las ondas sísmicas (como las propiedades de las rocas, la estructura de la capa de las rocas, etc.).
La relación entre la intensidad del epicentro, la magnitud y la profundidad focal se muestra en la siguiente tabla:
Terremoto
Magnitud
Foco
Magnitud
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
En términos generales, los terremotos con puntos focales poco profundos y grandes magnitudes tienen áreas de daño pequeñas. Pequeño, pero el daño es relativamente grave en áreas sísmicas extremas. Los terremotos con una fuente profunda tienen un área de impacto relativamente grande, pero la intensidad del epicentro no será demasiado alta. [2]
Escala de intensidad del terremoto de China[1]
Intensidad
Percepción humana
Casas generales
Otros fenómenos
Hacer referencia a indicadores físicos
Las viviendas más dañadas
Índice medio de daños por terremoto
Aceleración (horizontal) (cm/ s2)
Velocidad (horizontal) (cm/s)
Uno
Sin sensación
Dos
En la habitación Algunas personas todavía sintieron la vibración
Las puertas y ventanas temblaron levemente
Tres
Algunas personas todavía sintieron las vibraciones en la habitación
p>Las puertas y ventanas temblaron levemente Temblando
Los objetos colgados temblaron levemente
Cuatro
La mayoría de las personas estaban adentro, algunas personas estaban afuera, y algunas personas se despertaron mientras dormían
Los objetos colgados se balanceaban obviamente y los utensilios hacían ruido
五
Es común en interiores, algunas personas están al aire libre, y la mayoría de las personas se despiertan mientras duermen
Puertas, ventanas, techos, marcos se sacuden y hacen ruidos, el yeso cae, aparecen pequeñas grietas en el yeso
Inestable. Objeto volcado
31 (22-44)
6 (2-4)
6
Seis
Pánico,
Daños: caída de mampostería individual, pequeñas grietas en la pared
0-0.1
Grietas en las orillas de los ríos y suelo blando, arena saturada hizo erupción agua , ventanas de ladrillo ligeramente agrietadas, volteadas.
63 (45-89)
8 (5-9)
7
La mayoría de la gente huyó presa del pánico
Daños leves: La casa quedó parcialmente dañada y agrietada, pero el uso no se vio afectado
0.11-0.30
La orilla del río se derrumbó, la capa de arena saturada fue rociada con agua. , y aparecieron grietas en el suelo blando. La mayoría de las ventanas de ladrillo sufrieron daños moderados
125 (90-177)
13 (10-18)
Ocho
Sacudidas Golpes, dificultad para caminar
Daños moderados
0,31-0,50
Suelo seco y duro con grietas, la mayoría de las ventanas de ladrillo gravemente dañadas
250 ( 178-353)
25 (19-35)
Nueve
Las personas no pueden sentarse firmemente y las personas que caminan pueden caerse
Daños graves : Hay grietas en la pared, colapso parcial, difíciles de reparar
0.51-0.70
Hay muchas grietas en la capa de suelo seco y duro, puede haber grietas en el lecho de roca, deslizamientos de tierra, ladrillos Colapso de ventanas
0.51-0.70
Hay muchas grietas en el suelo seco y duro, pueden aparecer grietas en el lecho de roca, deslizamientos de tierra y ventanas de ladrillos colapsan.
500 (354-707)
50 (36-71)
DIEZ
El ciclista caerá, posición Las personas inestables lo harán se lanzan unos pasos y sienten como si los estuvieran lanzando
Colapso: La mayoría de las casas se derrumban sin posibilidad de reparación
0,71 a 0,90
Deslizamientos de tierra y terremotos. Se produjeron fracturas, los arcos sobre el lecho de roca fueron destruidos y la mayoría de las ventanas de ladrillo fueron destruidas o colapsadas desde sus raíces
1000 (708-1414)
100 (72-141)
XI
Destrucción
0.91-1.00
La ruptura por terremoto dura mucho tiempo, los deslizamientos de tierra y los daños a las bóvedas de roca son comunes
Doce
La ruptura del terremoto duró mucho tiempo, y los deslizamientos de tierra y los daños a la bóveda del lecho rocoso fueron comunes
Doce
La ruptura del terremoto duró Los deslizamientos de tierra y los daños a las bóvedas de roca son comunes
Tres años
Las rupturas de los terremotos duran mucho tiempo y la mayoría de las casas se derrumban sin posibilidad de reparación.
Doce
La tierra tembló y las montañas y ríos cambiaron dramáticamente
5 Efectos del terremoto
Las consecuencias directas e indirectas del terremoto. Los eventos se llaman efecto sísmico, que refleja la intensidad y el patrón de daño de los terremotos. Los efectos de los terremotos incluyen el desplazamiento de la superficie y las fracturas causadas por terremotos; daños a los edificios y al suelo causados por terremotos (como inclinación del suelo, asentamiento desigual, licuefacción del suelo, deslizamientos de tierra, etc.) y fluctuaciones anormales de la superficie del agua (como olas de lagos y tsunamis). . Dentro de ciertos límites, los efectos sísmicos suelen estar relacionados con los efectos sísmicos. La gama de efectos sísmicos suele estar relacionada con la energía real liberada por el terremoto, la distancia desde el epicentro, las propiedades de la roca y el suelo y el comportamiento sísmico del edificio. Por lo tanto, el impacto de los terremotos es el poder destructivo de los terremotos, las condiciones geológicas y las actividades humanas son el resultado de la interacción de los tres.
6. Peligros y precursores de los terremotos
Los peligros de los terremotos se reflejan principalmente en los daños y colapsos de edificios e instalaciones de ingeniería causados por los terremotos, así como en las víctimas y pérdidas económicas resultantes. .
En primer lugar, sobre la base de la planificación del desarrollo nacional y la construcción de proyectos importantes, debemos realizar evaluaciones de seguridad sísmica de las regiones y sitios de construcción para que las ciudades y la construcción de proyectos puedan evitar áreas desfavorables propensas a desastres sísmicos. Elija un sitio seguro y aclare los estándares de fortificación sísmica para proyectos importantes y otros proyectos. En segundo lugar, es necesario proporcionar la base para el diseño sísmico y la fortificación de nuevos proyectos y edificios, especialmente proyectos importantes y proyectos vitales como plantas de energía nuclear, embalses y presas, suministro de agua, suministro de energía, comunicaciones y transporte. El diseño sísmico y la fortificación cumplen con los estándares, pero también son buenos. En el trabajo de predicción de terremotos, se deben tomar medidas de refuerzo para los edificios que no cumplen con los requisitos de resistencia a los terremotos y se utilizarán durante mucho tiempo. El proyecto de línea de vida de la ciudad es la base para el mantenimiento. las funciones normales de la ciudad. Los proyectos de líneas de vida son el elemento vital para mantener las funciones normales de la ciudad, y no debemos ser descuidados en el diseño y la predicción de resistencia a terremotos.