Магнитуда землетрясения М по определению Рихтера:
М = lg [А/Ао],
где Ао и А — максимальные амплитуды записи на определенном сейсмографе для стандартного и измеряемого события соответственно. Магнитуда связана с энергией землетрясения. Изменение магнитуды на единицу эквивалентно повышению (понижению) энергии землетрясения в 32 раза. К примеру, магнитуда М = 8,0 соответствует Е = 6,3∙ 1023 эрг; М = 7,0; Е = 2,0∙1022 эрг и т. д.
Гутенберг и Рихтер установили закон повторяемости землетрясений. Число мелко-фокусных землетрясений (Ъ<50 км) в год зависит от магнитуды в соответствии с формулой lg ΔN = -0,48 + 0,90∙(8 — М),
где ΔN — число землетрясений в год в интервале ΔМ = 0,1М. Смысл закона повторяемости землетрясений состоит в том, что землетрясения с высокой энергией происходят на Земле сравнительно редко, с меньшей — чаще, с еще меньшей — еще чаще. Средняя годовая энергия землетрясений, в целом по Земле, приходится в основном на землетрясения с магнитудой более 7.
Один из важнейших вопросов сейсмологии заключается в выяснении природы механизма землетрясения, т. е. физики процессов в его очаге. Несмотря на то, что этот вопрос стоит перед исследователями не один десяток лет, современные представления базируются, тем не менее, на идеях, заложенных 80 лет назад Дж. Рейдом.
Суть теории Рейда состоит в накоплении упругих деформаций при постепенном нарастании перемещения блоков, образовании разрыва и резкого смещения сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации. Разрыв, трещина, собственно очаг землетрясения, по Рейду, могут либо выходить на поверхность — и тогда мы наблюдаем сильное землетрясение, либо находиться под ней — во всех случаях слабых землетрясений. Несмотря на неоднократные попытки критики этих положений, другие известные модели очага землетрясения недалеко "ушли" от модели Рейда, ничего принципиально нового в модели очага землетрясения так и не было сделано.
Возникает естественный вопрос: возможно, теория Рейда полностью удовлетворяет существующую сейсмологическую практику и не находит противоречия? В действительности это совсем не так. Рассмотрим возражения Ф.Стейси, обсуждающего одно из положений теории Рейда: напряжения на разломе линейно растут со временем и землетрясение происходит тогда, когда достигается определенный предел. Если принять, рассуждает Стейси, интервал времени между землетрясениями равным 100 годам, предел напряжения перед землетрясением порядка 107 дин/см2, то получается скорость роста напряжения 3∙10-3 дин/(см2∙с), что в 1000 раз меньше скорости изменения напряжений при лунных приливах в земной коре 7 дин/(см2∙с). Тогда, казалось бы, лунный прилив должен абсолютно четко проявляться в периодичности появления землетрясений, чего в действительности не наблюдается.
Таким образом, фактический материал не допускает однозначного толкования наблюдаемых явлений. Гипотезы, описывающие очаг землетрясения, связывают излучение упругих волн с быстрой разгрузкой вследствие разрушения твердого тела в очаге.
Обратим внимание на следующие общепризнанные положения. Во-первых, сейсмическая энергия черпается за счет изменения упругой энергии сдвига в очаге. Во-вторых, очаг землетрясения достаточно локализован, и энергия излучаемых волн пропорциональна объему очага. (Некоторое различие величин накопленной энергии в единице объема для разных по глубине и протяженности очагов не имеют принципиального значения, учитывая огромный диапазон изменения энергий землетрясений.) В-третьих, повторяемость землетрясений свидетельствует об установившемся или квазиустановившемся процессе деформирования.
Источники:
Л.В.Тарасов «Физика в природе», М., Просвещение, 1988, глава 17.
В.Н.Родионов, И.А.Сизов, В.М.Цветков «Основы геомеханики», М., Недра, 1986.
В.В.Кузнецов «Физика земных катастрофических явлений», Новосибирск, «Наука», 1992.
• ВОПРОС № 51: Есть ли у вселенной край?
ОТВЕТ: Ответ на вопрос зависит от того, что называть краем Вселенной (это слово принято писать с заглавной буквы).