Seismologi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 oktober 2019; kontroller kräver 16 redigeringar .

Seismologi (från annan grekisk σεισμός  - jordbävning och λόγος  - undervisning ) är en vetenskap som studerar utbredningen av seismiska vågor i jordens tarmar , seismiska fenomen, deras orsaker, deras associerade fenomen och jordens struktur. Seismiska vågor är den huvudsakliga informationsbäraren inom seismologi. De registreras vid seismiska stationer. Seismiska vågor karaktäriserar inte bara fokus för en jordbävning, utan också det medium genom vilket de utbreder sig [1] .

Det ligger i skärningspunkten mellan många vetenskaper - geologi , geofysik , fysik , kemi [2] , biologi [3] , historia och andra. I början av 1900-talet uppstod ingenjörsseismologi - en gren av seismologin som studerar processerna för jordbävningars påverkan på tekniska strukturer och jordar i deras fundament [1] .

Vetenskapliga anvisningar i seismologi

Seismologi bedriver forskning inom följande huvudområden:

  1. Studiet av seismiska fenomens natur letar med andra ord efter ett svar på frågan: varför, hur och var uppstår de.
  2. Tillämpning av kunskap om seismiska fenomen och för skydd mot dem genom att förutsäga möjliga seismiska stötar på en viss plats för att bygga strukturer och strukturer som är resistenta mot deras effekter och andra objekt och tekniska processer
  3. Studiet av jordens inre struktur och de elastiska egenskaperna hos dess ingående lager.

Praktiskt värde

Tack vare seismologin avslöjades jordens struktur och de viktigaste gränssnitten i dess tarmar etablerades - skorpan , manteln och kärnan . Det visade sig att förutom data om källorna till seismiska fenomen, bär seismiska vågor information om det medium genom vilket de fortplantar sig.

Seismologi har gjort det möjligt att förstå karaktären av seismiska fenomen, att utveckla ny teknik för konstruktion av strukturer som är resistenta mot underjordiska stötar och mycket mer. Det tog mer än hundra år att koppla samman jordbävningarnas natur med de seismiska vågorna som exciterades av dem, och ungefär femtio år att få en allmän uppfattning om jordens inre struktur och arten av utbredningen av seismiska vågor i dess tarmar [4] .

Historik

Inledande skede

Även under antiken gjordes de enklaste seismologiska observationerna som reducerades främst till en beskrivning av följderna av jordbävningar [1] .

Jordbävningar har förklarats av övernaturliga orsaker sedan urminnes tider i många civilisationer. Till exempel trodde de gamla japanerna att dessa var havskattgungor , på vilka de japanska öarna vilade enligt deras idéer. En tidig förklaring, som sedan användes i många århundraden, gavs av Aristoteles , som föreslog att vindarna var skyldiga till jordbävningar, och letade efter en väg ut ur grottor i jordens tarmar, där de tidigare hade trängt in från atmosfären [ 5] . Den forntida kinesiske forskaren Zhang Heng i Xi'an år 132 e.Kr e. uppfann en anordning för att upptäcka jordbävningar [6] .

På 1700-talet föreslog John Michell att jordbävningar orsakades av att elastiska vågor passerade genom jordskorpan [7] . I ett försök att förklara jordbävningar i termer av Newtonsk mekanik, analyserade han ögonvittnens vittnesbörd och publicerade 1760 boken "Antaganden om orsakerna till jordbävningar och observationer av detta fenomen." Mitchell drog med rätta slutsatsen att jordbävningar är "vågor som orsakas av rörelser av stenar mil under jordens yta." Enligt ögonvittnesskildringar av jordbävningen i Lissabon 1755 uppskattade Mitchel hastigheten på seismiska vågor till 1930 km/h. Han föreslog också att platsen för mitten av en jordbävning på jordens yta (det som nu kallas epicentrum) kan bestämmas genom att jämföra data om ankomsttiden för vibrationer på ett eller annat ställe. Denna metod har blivit grunden för moderna metoder för att bestämma epicentrum, även om Mitchell använde fel knep för att beräkna epicentrum för jordbävningen i Lissabon baserat på bevis på tsunamins riktning [4] .

Ett nytt språng i utvecklingen av seismologi skedde i mitten av 1800-talet tack vare Robert Mallet . Han har samlat in data om historiska jordbävningar och genomfört fältexperiment i två decennier. Mallett sammanställde en katalog över världens seismicitet, bestående av 6831 jordbävningar. För var och en av dem angavs datum, plats, antal stötar, möjlig riktning, varaktighet av svängningar och deras konsekvenser. Mallett använde en ny fotograferingsteknik för att dokumentera förstörelsen. Sponsrad av Royal Society genomförde han en expedition till Italien, som ett resultat av vilken han 1862 publicerade tvådelarna The Great Neapolitan Earthquake of 1857: Basic Principles of Seismological Observations [4] [7] . I detta arbete, efter att ha delat upp området som drabbats av jordbävningen i 4 zoner enligt nedslagets art, introducerade Mallett därmed den första skalan av jordbävningsintensitet [7] .

Vetenskaplig seismologi

En serie förödande jordbävningar i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet bidrog till att man i Europa, Ryssland, USA och Japan började systematiska observationer av jordbävningar. De första katalogerna över instrumentellt inspelade jordbävningar sammanställdes, kartor över distributionen av deras källor konstruerades. Detta gjorde det möjligt att etablera ett samband mellan jordbävningar och omvandlingen av materia på ytan och inuti jorden. Orsakerna till förstörelsen av byggnader blev tydliga, och det blev möjligt, inte intuitivt, utan på vetenskaplig grund, att bygga tekniska strukturer i seismiskt farliga zoner [8] . Grunden till teorin om seismiska vågor lades av verk av O. Cauchy, S. Poisson, J. Rayleigh, G. Kirchhoff m.fl.. I slutet av 1800-talet konstruerades seismografer. Sedan den tiden har seismologi formats som en exakt vetenskap. Tack vare seismogram blev det möjligt att bestämma platsen för jordbävningskällor, bygga hodografer av seismiska vågor, som bestämmer beroendet av tidpunkten för vågens ankomst till stationen på dess avstånd från jordbävningens epicentrum. Baserat på dessa data drogs slutsatser om jordens struktur [1] .

År 1899 föreslog den tyske geofysikern, seismologen Emil Wiechert , att de longitudinella P- och tvärgående S -seismiska vågorna som registrerats på seismogrammet är av djupt ursprung. De är med andra ord kopplade till källor i jordens tarmar. Ytterligare några år gick, och denna synpunkt var allmänt accepterad. Den allmänna bilden av excitationen och utbredningen av seismiska vågor i planetens tarmar blev tydlig. 1906 tolkade Wiechert de mellanliggande våggrupperna på seismogrammet som reflekterade från jordens yta, och engelsmannen Dixon Oldham (Olgrem), baserat på arten av utbredningen av S-vågor, föreslog förekomsten av en inre kärna i planet [1] . Den delades senare upp i en yttre "flytande" kärna och en inre "fast" kärna. Samma 1906 lade G.F. Reid , medan han studerade förskjutningen längs San Andreas-förkastningen efter jordbävningen 1906 i San Francisco , fram hypotesen om elastisk rekyl för att förklara orsakerna till jordbävningen, vilket blev en teori , där 70 år senare var det få som tvivlade [9] .

1907 bevisade den tyske geofysikern och seismologen Karl Zoepritz att studiet av seismiska vågors amplituder gör det möjligt att bedöma jordens inre struktur.

1909 upptäckte den kroatiske geofysikern och seismologen Andrej Mohorovicic gränsen mellan jordskorpan och den underliggande manteln [1] .

År 1913 gjorde framsteg inom området geologisk forskning och instrumentell seismisk data det möjligt för den amerikanske seismologen Beno Guttenberg att formulera en allmän uppfattning om jordens inre struktur [4] .

1935 föreslog den amerikanske seismologen C. Richter en magnitudskala för jordbävningar. År 1936 upptäckte den danske seismologen I. Leman närvaron av en solid inre kärna i jorden. I början av 1940-talet byggde britten G. Jeffreys och australiensaren C. Bullen restidskurvor för seismiska vågor. Baserat på dem skapades de första modellerna av jordens struktur [1] .

1969 började de studera månens seismologi  - se Moonquake .

1976 levererades seismometern till Mars yta av Viking-2 AMS . Seismogram av åtta händelser erhölls, varav sju orsakades av vindbyar, och en - från 6 november 1976  - troligen [10] var ett Marsbävning med magnituden 2,8 på Richterskalan [11] . Ytterligare studier av Mars seismologi planeras med hjälp av InSight- uppdraget [10] .

Seismologi i Ryssland

Seismologi har på många sätt sin bildning i det ryska imperiet att tacka entusiasten och populariseraren av denna vetenskap Alexander Petrovich Orlov . Enligt en artikel av professor B.K. Polenov publicerad i ESBE var A.P. Orlov "under lång tid den enda specialisten inom detta geologiområde i Ryssland " [12] . Orlov sökte outtröttligt skapandet av permanenta seismologiska stationer för att övervaka seismisk aktivitet i Ryssland, och han främjade denna idé under hela sitt liv. Till stor del, genom hans ansträngningar, på 1880 -talet skapades en seismisk kommission under Imperial Russian Geographical Society [13] . Denna händelse kan med rätta betraktas som födelsedagen för rysk seismologi.

Information om jordbävningar som inträffade på Rysslands territorium finns i historiska dokument från 1600- och 1700-talen. Det stora territoriet och mångfalden av geografiska zoner stimulerade forskarnas intresse för landets naturfenomen och geologi. Till och med Lomonosov förstod att en jordbävning inte bara är en katastrof, utan också en källa till kunskap. Verken av forskarna A. P. Orlov , I. V. Mushketov och många andra lade grunden för inhemsk seismologi. År 1893 avslutade och publicerade Mushketov Orlovs postuma verk, Catalog of Earthquakes in the Russian Empire. 1887 och 1911 inträffade förödande jordbävningar i staden Verny (nuvarande Almaty i Kazakstan). 1895 inträffade en kraftig jordbävning i staden Krasnovodsk (nuvarande Turkmenbashi i Turkmenistan). År 1902 inträffade förödande jordbävningar i Andijan ( Uzbekistan ) och Shamakhi ( Azerbajdzjan ). Konsekvenserna av underjordiska effekter har lagt fram uppgiften att studera deras natur och de platser där de inträffar. Deras iscensättning är förknippad med namnet på akademiker B. B. Golitsyn . Han utvecklade ett system för galvanometrisk registrering av seismiska vibrationer, avancerat i början av 1900-talet. Lade de metodologiska grunderna för hushålls- och världsseismometri. Tack vare Golitsyns vetenskapliga arbeten tog rysk seismologi i början av 1900-talet en ledande plats inom världsvetenskapen, och hans seismometrar blev prototypen på modern utrustning för att studera jordbävningar och seismisk utforskning av mineraler .

År 1900 inrättades Permanent Seismic Commission (PCSC) vid Ryska vetenskapsakademin , som inkluderade B. B. Golitsyn, och direktören för Pulkovo-observatoriet , akademiker O. A. Backlund, blev ordförande.

1904 blev Rysslands seismiska kommission en del av International Seismological Association. Företrädare för Ryssland i den permanenta kommissionen för International Seismological Association var G. V. Levitsky, professor vid Yuryev University.

1905, vid ett möte i PCSC, på förslag av en underkommitté under ledning av B. B. Golitsyn, planerades det att inrätta nya permanenta seismiska stationer av den andra kategorin, inklusive en seismisk station i Jekaterinburg, som planerades att skapas kl. det magnetiska meteorologiska observatoriet. En seismisk station öppnades i Derbent.

År 1906 skapade akademiker B. B. Golitsyn den första seismografen som omvandlar mekaniska vibrationer till elektriska.

1917, på grund av den allmänna förödelsen och bristen på fotografiskt material, stoppade seismiska stationer i Ryssland praktiskt taget sitt arbete.

1946, som ett resultat av sammanslagningen av SIAN och ITG av USSR Academy of Sciences, bildades Geophysical Institute ( GEOPHIAN ).

Ett nytt skede av seismisk forskning är förknippat med de katastrofala konsekvenserna av jordbävningen i Ashgabat (nuvarande Turkmenistans huvudstad) 1948. Arbete har påbörjats i landet för att söka efter jordbävningsprekursorer och studera mekanismen för deras förekomst. År 1965 skapades det Unified System of Seismic Observations of the USSR (ESSN) [14] . År 1990 inkluderade ESSN mer än 450 seismiska stationer som tillhörde omkring 30 seismologiska institutioner i Sovjetunionen [15] . Jordbävningskataloger började publiceras årligen. Nya instrument för observationer har utvecklats och prognosplatser har skapats i Garm (Tadzjikistan) och Ashgabat.

Ett speciellt bidrag till den tidens seismiska forskning gjordes av:

1958 etablerades Tsunamivarningstjänsten i Sovjetunionen . Dess uppgifter var att förmedla varningar om möjligheten av tsunamier, meddelanden om att de avbröts till befolkningen och organisationer i områden som ligger i tsunamifarliga områden, samt att studera tsunamifenomenet.

År 1962 publicerade Council for Seismology vid USSR Academy of Sciences den första jordbävningsatlasen i Sovjetunionen.

1964 utvecklades en 12-gradig skala MSK - 64 för att bedöma styrkan i manifestationen av seismiska vibrationer på jordens yta.

Pionjärarbete med jordbävningsförutsägelser i Sovjetunionen på 1960- och 1970-talen. avslöjade sambandet mellan förekomsten av jordbävningar och fluktuationer i hastigheterna för seismiska vågor för Garm- regionen i Tadzjikiska SSR . Som ett resultat förutspåddes i synnerhet en jordbävning med magnituden 7,0, som inträffade den 1 november 1978 i detta område [18] .

1997, vid Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences, under ledning av Valentin Ivanovich Ulomov , förbereddes en uppsättning kartor över den allmänna seismiska zonindelningen i norra Eurasien .

Seismisk övervakning av Rysslands territorium och angränsande regioner utförs av den ryska vetenskapsakademins (GS RAS) geofysiska tjänst. Den etablerades 1994 och omfattar cirka trehundra seismiska stationer. Dess uppgifter inkluderar att registrera jordbävningar och studera deras natur. Stationerna i GS RAS registrerar jordbävningar som inträffar på planeten och på Rysslands territorium, sammanställer sina kataloger, nödvändiga för genomförandet av åtgärder för att minska konsekvenserna av eventuella starka jordbävningar. Seismisk aktivitetsövervakningsresultat visas på webbplatsen för HS Urgent Reporting Service [4] [8] .

Uppgifter

Med hjälp av seismologi studeras jordens inre struktur. Därför är det mycket viktigt att veta hur avvikelser från likformighet påverkar utbredningen av seismiska vågor. I huvudsak erhålls alla direkta data om jordens interna struktur till vårt förfogande från observationer av utbredningen av elastiska vågor som exciteras under jordbävningar.

Jordbävningar kan betraktas som specifika oscillerande rörelser av jordskorpan, kännetecknade av en kort varaktighet av perioder (från tiotals minuter för jordens egna svängningar till bråkdelar av sekunder). Seismicitet hänvisar till jordbävningarnas geografiska fördelning, deras samband med strukturen på jordytan och fördelning efter storlek (eller energi).

Det finns också gruvseismologi, som handlar om att övervaka seismicitet i området för den utvecklade malmkroppen och att förutsäga och förhindra bergsprängningar för att säkerställa säkerheten vid gruvdrift.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Yanovskaya, 2015 .
  2. ↑ Batyr Karryev. Här kommer jordbävningen: hypoteser, fakta, orsaker och konsekvenser ... — SIBIS. — 461 sid. Arkiverad 2 februari 2017 på Wayback Machine
  3. ↑ Nepomniachtchi Nikolai Nikolaevich. Katastrofer och katastrofer . — OLMA Media Group, 2010-01-15. — 259 sid. — ISBN 9785373030083 . Arkiverad 2 februari 2017 på Wayback Machine
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Katastrofer i naturen: jordbävningar - Batyr Karryev - Ridero . ridero.ru Hämtad 10 mars 2016. Arkiverad från originalet 24 juli 2018.
  5. ↑ Gere, Shah, 1988 , sid. 25.
  6. ↑ Gere, Shah, 1988 , sid. 83.
  7. ↑ 1 2 3 Abey, 1982 , sid. elva.
  8. ↑ 1 2 Batyr Karryev. Här kommer jordbävningen: hypoteser, fakta, orsaker och konsekvenser ... — SIBIS. — 461 sid. Arkiverad 30 juni 2016 på Wayback Machine
  9. ↑ Abie, 1982 , sid. 98, 102.
  10. ↑ 1 2 Marsbävningar kommer att avslöja lockande ledtrådar till planetens tidiga år , Nature  (26 april 2018). Arkiverad från originalet den 27 april 2019. Hämtad 6 augusti 2018.
  11. ↑ Galkin I.N. Utomjordisk seismologi. - M .: Nauka , 1988. - S. 138-146. — 195 sid. — ( Planeten jorden och universum ). — 15 000 exemplar.  — ISBN 502005951X .
  12. ↑ Polenov B.K. Orlov, Alexander Petrovich // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  13. ↑ Yastrebtsev E. Orlov, Alexander Petrovich // Rysk biografisk ordbok  : i 25 volymer. - St Petersburg. - M. , 1896-1918.
  14. ↑ Presidiets resolution av den 15 januari 1965
  15. ↑ Mikhail Alexandrovich Sadovsky: essäer, memoarer, material. N. V. Kondorskaya. Att minnas M. A. Sadovsky . - Moskva: Nauka, 2004. - S. 113. - 271 sid. - 530 exemplar.  — ISBN 5-02-033294-1 . Arkiverad 19 juni 2020 på Wayback Machine
  16. ↑ E. M. Butovskaya . Datum för åtkomst: 20 december 2016. Arkiverad från originalet 21 december 2016.
  17. ↑ N. A. Vvedenskaya . Datum för åtkomst: 20 december 2016. Arkiverad från originalet 21 december 2016.
  18. ↑ Gere, Shah, 1988 , sid. 114-115.

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
 Geologi
teoretisk
Dynamisk
historisk
Applicerad
Övrig
Kategori Geologi