додати матеріал


Природа і прояв Геотектонічні процесів сейсмічна та вул

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Московська Державна Технологічна Академія
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсова робота


студентки:
Тема: Природа і прояви Геотектонічні процесів: сейсмічна і вулканічна активність
 
Спеціальність: Курс: 4
Група:
Факультет: Технологічного менеджменту
Предмет: Геофізика і Геохімія Біосфери
 
 
 
 
 
Склав :_________ / /
 
Прийняв ___________ / /

 
 
 

Москва 2003




-2 -
Зміст:
 
1. Введення.
2. Фон сейсмічної активності.
3. Вивчення сейсмічної активності.
4. Вулкани і вулканічна активність.
5. Поширення вулканічної активності.
6. Вулканічна небезпека.
-3 -

Введення

Сейсмологія вивчає землетруси, їх механізми і наслідки, поширення сейсмічних хвиль, а також всі види рухів земної кори, які реєструються сейсмографами на суші і на дні океанів і морів. Найбільш активні землетрусу спостерігаються в ослаблених зонах вздовж кордонів тектонічних плит. При цьому порушуються три типи сейсмічних хвиль: поздовжні (P), поперечні (S) і поверхневі (хвилі Лява і Релея). Сильні землетруси можуть також порушувати вільні коливання всієї Землі.
Сейсмічні методи використовуються для вивчення внутрішньої будови Землі в цілому і її структури на різних глибинах. Слід зазначити, що на основі результатів сейсмічних досліджень встановлено, що Земля складається з ядра, мантії та земної кори. Використання цифрових сейсмографів зіграло величезну роль у вивченні земних надр і дозволило реєструвати землетрусу. За даними про зміни швидкостей хвиль була складена тривимірна схема будови мантії. Структура верхньої мантії, що визначається за швидкостями сейсмічних хвиль, різна для районів серединно-океанічних хребтів і материків і відповідає розподілу теплового потоку. Схожа картина в змінах швидкостей хвиль відзначається і в нижній мантії, проте вони не корелюють з макрорельєф поверхні Землі.
У деяких районах земної кулі магма під час вулканічних вивержень виливається на земну поверхню у вигляді лави. Багато вулканічні острівні дуги, мабуть, пов'язані з системою глибинних розломів. Центри землетрусів розташовуються приблизно на глибині до 700 км від рівня земної поверхні, тобто вулканічний матеріал надходить з верхньої мантії. На острівних дугах він часто має андезитовий складу, а оскільки андезити за своїм складом схожі з континентальної земною корою, багато геологи вважають, що континентальна кора в цих районах нарощується за рахунок надходження мантійного речовини.
Вулкани, які діють вздовж океанічних хребтів (наприклад, Гавайського), вивергають матеріал переважно базальтового складу. Ці вулкани, ймовірно, пов'язані з мелкофокуснимі землетрусами, глибина яких не перевищує 70 км. Оскільки базальтові лави зустрічаються як на материках, так і уздовж океанічних хребтів, деякі геологи припускають, що безпосередньо під земною корою існує шар, з якого надходять базальтові лави
-4 -
II. Фон сейсмічної активності.
Визначення рівня фону сейсмічної активності - це один із самих складних питань. Саме з ним пов'язані помилки і протиріччя, іноді зустрічаються у нашій інформації, особливо на початку нашої діяльності. Приклад «першого млинця грудкою» вийшов 2 лютого 2000 р. Головне проблема тут полягає в тому, що для точного виділення «фону», необхідно зафіксувати хоча б кілька вивержень, тоді стане ясно, що таке «вище фону». Тому, тільки поступово набираючись досвіду, можливо, отримати точне визначення.
В даний час чергові оператори ділять всю можливу сейсмічну активність на дві категорії: 1) фонова; 2) вище фону. Розподіл проводитися на якісному рівні з урахуванням накопиченого досвіду. Поняття «фонова» означає, що подібна сейсмічна активність вже була в практиці реєстрації, і вона, по-перше, не супроводжувала прояви вулканічної активності представляють реальну небезпеку (Попільні викиди, лавові потоки, лавини з розпеченого матеріалу) і, по-друге, не стала передвісником подібної вулканічної небезпеки. Поняття «вище фону» включає всі, що залишилися і в тому числі ще жодного разу незареєстровані випадки прояву сейсмічної активності. Всі оцінки спираються на дані двох баз. Перша - це база вулканічних землетрусів. Головними фіксуються параметрами для кожного землетрусу виступають час в осередку, координати епіцентру, глибина гипоцентра та енергетична оцінка сили землетрусу (поки клас з s-хвилі). Ця кількісна база дозволяє робити кількісні оцінки і, отже, є єдиним варіантом отримання оцінок вулканічної небезпеки формалізованим шляхом і, може бути, в майбутньому в автоматичному режимі. Але до цього ще дуже далеко, і головна проблема - це недостатня кількість станцій. (Необхідно як мінімум 4-5 станцій, необов'язково трьох-або чотирьохканальних, на одному вулкані з віддаленням від кратера від 1 до 10 км). Тому в даний час велику роль відіграє друга «якісна» база спостережень. Головною її опорою є архів зареєстрованих сейсмічних сигналів зіставлених у часі з даними візуальних спостережень за вулканічною активністю, а останнім часом ще додалися й супутникові спостереження. У цій базі фіксуються по можливості деякі кількісні параметри, такі як час, амплітуда і тривалість сигналів, але положення джерела сигналу завжди оцінюється з великою часткою умовності. Тому й оцінки носять імовірнісний, якісний характер. Але великий накопичений досвід дозволяє в цілому робити правильні висновки про вулканічної небезпеки на подібного роду даних сейсмологічних спостережень. Фіксування кількісних значень дозволяє встановлювати кореляційні зв'язки між зареєстрованими сигналами та проявами вулканічної активності, наприклад: залежність висоти попільних викидів від амплітуди сигналу і, отже, оцінювати масштаби виверження в цілому. Такі дані є часто єдиним джерелом інформації про вулканічної небезпеки, коли інші спостереження неможливі. Наведемо деякі значення по визначенню «фонової сейсмічності», які використовуються черговим геофізиком в даний час для різних вулканів. При цьому для всіх вулканів, коли реєструються сейсмічні сигнали свідоцтва про вулканічної активності (друга «якісна» база фіксує тремтіння, сейсмічні події, які супроводжують Попільні викиди, пірокластичні потоки і т.д.), то сейсмічність вважається «вище фонової». Якщо на вулкані реєструються тільки землетрусу безпосередньо з будівлі або під будівлею (зазвичай до глибини 5 км), які можливо обробити і зафіксувати в першій кількісної базі, то верхня межа рівня фону для різних вулканів визначається умовно наступним чином:
-5 -
  1. Вулкани Авачинська і Коряцький - 5 землетрусів більше 4 класу за добу або 2 землетрусу більше 5 класу за добу. Для району Авачинська-Коряцький групи вулканів повний каталог існує з 1994 року, але ніяких проявів вулканічної активності за цей період зафіксовано не було, тому точно визначити, що таке «вище фону» неможливо. Але зате 6 річний досвід дозволив спростувати помилкові тривоги, що вже досягнення.
  2. Вулкан Ключевський - 10 землетрусів більше 4 класу за добу або 5 землетрусів більше 5 класу за добу або 3 землетрусу більше 6 класу за добу. Для Ключевського вулкана повна база вулканічних землетрусів існує в КОМСП з 01.01.1999 р. Але поки що тільки в 1999 р на цьому вулкані були зафіксовані невеликі (2-3 км) Попільні викиди, незважаючи на високу щодо інших вулканів сейсмічну активність. Залучення даних отриманих до 1999 р. багато в чому допоможе більш точно визначити рівень фону.
  3. Вулкан Безіменний - 5 землетрусів більше 4 класу за добу або 2 землетрусу більше 5 класу за добу. У 1999-2000 р. зафіксовано 3 виверження, що дозволило визначити такий поріг. Можливо такий, щодо інших знижений, поріг може бути наслідком високої активності вулкана або відносно невеликих розмірів (?).
  4. Вулкани Шевелуч, Каримський, Горілий, Мутновської - теж активні вулкани, але регіональна мережа дозволяє реєструвати землетрусу тільки більше 5.5-6 класу, що недостатньо. Тому визначення «фону» на даних бази вулканічних землетрусів неможливо. В даний час сейсмічність для цих вулканів визначається практично по одній станції, і головний упор робиться на «якісну» базу.
  5. Для інших активних вулканів видалення до найближчої станції складає більше 20 км, що не дозволяє стежити за сейсмічною активністю цих вулканів.
III. Вивчення сейсмічної активності.
Сейсмічний процес є один з видів Геотектонічні процесів, що мають властивість автомодельности. Землетруси є проявом самоорганізованого енергообміну блочно-ієрархічної гірської породи з зовнішнім середовищем. Нові уявлення про сейсмічні процеси вимагають радикальної зміни методів лабораторного експерименту. Як приклад нового підходу до експерименту обговорюються результати один і двуосного навантаження в режимі сталості швидкості деформації бетонної моделі, яка, завдяки наявності імітаторів структури тектонічного розриву, розчленовувати на агрегат блоків. У тому ж режимі навантажування блокова модель випромінювала квазіперіодичних акустичні імпульси, що супроводжуються частковим скиданням навантаження і стрибками локальних деформацій. Ці імпульси пропонується розглядати як аналоги сильних землетрусів, а їх квазіперіодичних послідовність як аналог сейсмічного процесу.
Методологія лабораторного сейсмічного експерименту грунтується на існуючих уявленнях про природу сейсмічного процесу. До недавнього часу ці подання були пов'язані з поняттями суцільності лінійної пружності геофізичної середовища - гірської породи.По суті справи поняття про сейсмічні процеси практично не використовувалося - вчені сейсмологи займалися дослідженням самого землетрусу, трактуючи його як освіта та розвиток тріщини, що порушує суцільність среди.Однако, за останнє десятиліття роботи, присвячені новій блочно-ієрархічної моделі геофізичного середовища, істотно змінили методологічну основу сейсмології. Зараз більшість сейсмологів визнають, що сейсмічний процес є один з видів Геотектонічні процесів, що розвиваються у часі і складаються з послідовності різних етапів, пов'язаних один з одним і характеризуються певної часової послідовністю. Є підстави думати, що сейсмічні цикли входять в загальну ієрархію геофізичних циклів, бо свідчить про те, що автомодельності властива широкому класу геолого-геофізичних самоорганізованих процесів.
Природно, що настільки радикальні зміни у розумінні завдань сейсмології повинні були б
-6 -
відбитися і на лабораторних дослідженнях в цій області. Однак поки що істотних змін не відбулося. Як і раніше тут панує ідея, що землетрус є утворення тріщини в суцільному масиві гірської породи, тоді як, за новими уявленнями, землетруси відбуваються в блокової середовищі, гірській породі, розчленованої тріщинами. Гірська порода, в якій розвивається сейсмологічний процес не руйнується, вона залишається незмінною складної блочно-ієрархічної системою в цілому, не змінює своїх властивостей. Землетруси є одним із проявів самоорганізованого процесу енергомассобмена гірської породи з навколишнім зовнішнім середовищем. У розчленовану тріщинами блокову гірську породу ззовні втікають рідини і гази, з надр земних надходить енергія у вигляді тепла, пружності, що виникає при Геотектонічні рухах і т.п.
Середа, гірська порода, пристосовується в процесі енергомассобмена, самостійно змінюючи свою структуру, окремі блоки дещо зміщуються один відносно одного, консолідуються в агрегати з декількох (іноді дуже багатьох) блоків, що реагують на зовнішні впливи, як єдине ціле; навпаки, вже існуючі агрегати блоків можуть руйнуватися, розпадаючись на декілька більш дрібних. Важливою обставиною є те, що всі ці процеси пристосування, які відбуваються в геофізичної середовищі, відбуваються поблизу від деякого положення рівноваги, що визначається таким собі середнім станом її енергоємності. Цей стан для такої величезної тіла, яким є Земля, практично з часом не змінюється (постійно принаймні протягом мільйонів років). Про це свідчить сталість місце розташування сейсмічних вогнищ, що виявляється з історичних даних (приблизно за 2 тисячоліття).
Співробітниками Інституту О. І. Гушенко, А. О. Мострюковим і В. А. Петровим розроблено комплекс програм і розраховані карти полів напружень земної кори Альпійського складчастого поясу на ділянці від Греції до Афганістану і вперше виявлена ​​«блочность» структури сучасного поля напружень, що відображає , мабуть, складний процес переробки тектонічного плану регіону і, безсумнівно, що визначає характер сейсмічного процесу.
Виходячи з викладеного, випливає, що нові уявлення про сейсмічні процеси вимагають радикальної зміни методів лабораторного сейсмічного експерименту. Не вдаючись у подробиці, які можуть бути розроблені тільки при виконанні самих експериментів, зупинимося на найважливіших умовах. Досліди повинні ставитися так, щоб зразок, руйнуючись, не розвалювався. Цього можна домогтися, або поміщаючи його в міцну обойму, або прикладаючи зусилля до малої частини поверхні зразка дуже великого розміру. Можна сказати, що вивчення має починатися саме тоді, коли зразок вже розчленований трещінамі.Еслі, наприклад, вивчається зразок (вже роздавлений) укладений в обойму, то, послідовно змінюючи навантаження, треба стежити за акустичними, електромагнітними і ін ефектами в часі. Можливо, дослідити вплив поровій рідини при постійному навантаженні і т.д. і т.п. У цих випадках ми маємо справу з середовищем, структура якої сформувалася в процесі руйнування суцільного зразка.
Можливий також інший підхід. У обойму закладається заздалегідь роздроблений матеріал. У цьому випадку, об'єктом вивчення є процес консолідації (ущільнення) матеріалу і його поведінка на наступних стадіях навантаження (деформування); руйнування, повторна консолідація і т.д.У Як приклад експериментів за першим варіантом пропонуємо результати досліджень, проведених в Обсерваторії Борок лабораторією 512 ИФЗ АН на керованому пресі. У бетонному блоці з розмірами 30 * 20 * 10 см плексігласовий пластинами імітувалося часто зустрічається в природі структура зчленування лаштунків глибинного розлому (варіант тектонічної перемички).
Експерименти проводилися в режимі жорсткого одно-двуосного навантажування з постійною швидкістю деформації 10-6 ступеня сек -1. Кожну секунду фіксувалися: величина загального навантаження (F), зближення пунсонів преса (Cont.) величина прямо пропорційна інтегральної деформації моделі; акустична емісія, зсув берегів іміторованих тріщин і локальні деформації в десяти точках моделі.
У процесі систематичного накопичення інтегральної деформації бетонний блок за рахунок зростання хвостових тріщин відриву розтріскувався як мінімум на чотири одномасштабних частини, що
-7 -
контролювалося випромінюванням акустичної емісії. Як було встановлено в експерименті, і в закритичній стані модель (агрегат блоків) випромінювала акустичні імпульси, основною особливістю яких є їх регулярна повторюваність. Період повторюваності імпульсів в серії експериментів становив від 40 до 120 сек. І явно залежав від заданої швидкості інтегральної деформації. Кожне виникнення імпульсу супроводжувалося стрибкоподібним зміщенням берегів імітованих тріщин, величини якого в перерахунку на деформацію становили 10-4 ступеня. Поведінка кривих ---- і ---- свідчить, що перед випромінюванням імпульсу опір середовища різко зростає. У процесі випромінювання відбувається часткова втрата стійкості, що підтверджується і стрибками деформацій, а потім йде складний процес відновлення несучої здатності агрегату блокой.Отлічіе експериментів при одноосьовому навантаженні полягає в тому, що квазіперіодичних акустичне випромінювання виникає раніше, ніж при двуосном навантаженні, тобто вже на стадії пружнопластичного навантаження (Рис.2). Оцінений енергії акустичних імпульсів за методикою С. Д. Виноградова 5 дала результат 1.0-10.0 ерг. За формулою М. А. Садовського періоди повторюваності імпульсів повинні бути в межах 45-100 сек., Що відповідає даним эксперимента.Следовательно, можна припустити, що зареєстроване явище перебуває в загальному, ряду властивостей блокової середовища.
У земних умовах за геологічними і інструментальним даними порядок швидкості деформування земної кори оцінюється як 10-6 ступеня рік-1. Оскільки в експерименті ми ставили швидкість 10-6 ступеня сек-1, то в першому наближенні можна вважати, що секунда в експерименті еквівалентна році в природних умовах, тобто акустичні імпульси є аналогами землетрусів з магнітудами 7 і вище, для яких періоди повторюваності перевищують 40 років. У більшості випадків після основного імпульсу спостерігаються серії афтершоків, в окремих випадках - форшокі.
Таким чином, можна зробити висновок про те, що саме такі імпульси, їх послідовності і стадії деформування середовища в проміжках між спалахами акустичної емісії і повинні бути об'єктами лабораторних ісследованій.Здесь важливим може виявитися не тільки спостереження за перерахованими вище параметрами, але і детальну розшифровку високочастотного акустичного фону - аналога сейсмічного фону регіонів.
При всьому різноманітті Геотектонічні моделей, побудованих в плані класичних уявлень так званих «фіксістов» і «мобілістов», фундаментальні питання загальної геодинаміки, геоморфології та питання історичної геології, в принципі, поки що не отримали рішення. До цього часу науці невідома природа структур океанічних западин і материків, мають разючу відмінність один від одного.
Поряд з тим, існують питання динамічного властивості. Вченим абсолютно не ясно, куди рухаються і рухаються чи материки взагалі, а якщо рухаються, то за рахунок дії яких сил і джерел енергії. Широко поширене припущення про те, що причиною руху земної кори служить теплова конвекція, по суті, непереконливо, бо виявилося, що такого роду припущення йдуть врозріз з основними положеннями багатьох фізичних законів, експериментальних даних і численних спостережень, включаючи дані космічних досліджень про тектоніці і будову інших планет. Реальних схем теплової конвекції, що не суперечать законам фізики, і єдиного логічно обгрунтованого механізму руху речовини, однаково прийнятних для умов надр зірок, планет і їх супутників, до цих пір не знайдено.
Нижче ми розглянемо несуперечливу схему утворення та еволюції земної кори, так само як, твердих оболонок інших планет і їх супутників, побудовану поза зв'язку і без залучення механізму теплової конвекції, наявність якої, фактично, виявляється зовсім необов'язковим для нормального розвитку небесних тіл будь-якого ієрархічного рівня.
З поєднання різного роду атомів хімічних елементів, спонтанно виникають у надрах пра-Земляного космогенного вихору (а так само, в надрах іншого небесного об'єкта кулястої форми), утворюється «перегріте» речовина (магма). Вся ця субстанція формується з «новоявлених» атомів відразу ж по виходу їх з південного дзеркала адіабатичне магнітної пастки, що представляє торцеву частину космогенного вихору, і звідти дана субстанція починає свій шлях вже в новому своїй якості. Орієнтуючись по ходу простягання силових ліній геомагнітного поля, вся маса «перегрітого» речовини, поступово переходить в сферичну частину
-8 -
магнітного диполя, проникаючи в неї, і тут, як би розтікаючись по сфері, речовина, що утримується магнітним каркасом, повільно тече від одного геомагнітного полюса до іншого, порівнюючи з
напрямком магнітних меридіанів. Природно, що якась частина речовини, що становить сферу, може опинитися поблизу поверхні.
На ранній, до-геологічної стадії розвитку Землі з цієї частини речовини формувалися товщі, відносно швидко остигає верхньої мантії, поверх якої з часом утворилися ще дві, значно більш холодні оболонки - кристалічна кора та перенасичена водяною парою атмосфера. З останньої, поступово конденсуючись, випадала вода, утворюючи товщі єдиного Світового океану. Таким чином, до кінця до-геологічної стадії розвитку Землі, вся поверхня нашої планети виявилася повністю покритою водою.
Разом з тим, в області південного сопла, в районі сучасного материка Антарктида, тривала досить активна вулканічна діяльність. Цілі моря лави викидаються з надр вихрового освіти (ядра) планети, видавлюючи на поверхню своєрідного розтруба - так званого південного сопла, і тут з цієї субстанції формувалися структури підстави (фундаменту), єдиного на той час пра-материка, самотньо підноситься над рівнем Світового океану , що відразу ж визначило існуючу і понині асиметрію полюсів [рис.1]
[2] [3].
Саме тут, біля південного полюса, в умовах простору, обмеженого водою Світового океану, формувалися «докембрійські» товщі кристалічних порід пра-материка, що мають ряд специфічних відмінностей від структур, що утворилися в наступний час за межами поверхні південного сопла. Саме тут, в надзвичайно складних і неповторних фізико-динамічних і кліматичних умовах, порівнянних з умовами гігантського котла з киплячою кашею, могли сформуватися натічні форми рельєфу, що представляють нині так звані докембрійські купола, великі блюдцеобразние депресії та іншого роду «екзотичні» елементи тектоніки «докембрію », що вражають вчених своїм достатком і неповторністю вигляду. Саме тут, в умовах небачено високою магматичної активності та підвищеної міграції вельми агресивних гарячих газів і високотермальних водних розчинів, насичених калієм, натрієм, радіоактивними елементами та ін., Формувалися товщі гранітів і «древніх» осадово-метаморфічних комплексів - свідоцтв яскравою і неповторною епохи раннього розвитку континентів Землі, епохи становлення їх підстав (фундаментів).
Протягом відрізка часу, тривалістю близько 700-800 млн. років, в області південного полюса Землі по черзі нашаровувалися структури материкових підстав масивів - лідерів і аутсайдерів. Лідери - Канадська платформа, Східно-Сибірська та Східно-Європейська. Аутсайдери - всі інші. Завершився процес - освітою масиву Східна Антарктида [рис. 4].
Однаковість фізико-хімічних, динамічних, кліматичних та інших умов, які існували в області південного полюса на всьому протязі відрізку часу, поки формувалися основи (фундаменти) материкових платформ-лідерів, а потім і аутсайдерів, призвело в кінцевому підсумку до однаковості деяких геологічних ознак, за якими зараз намагаються ідентифікувати так звані докембрійські комплекси.
Під впливом двох протилежно спрямованих широтних сил А і А '(Коріоліса сили і «хвиль натягу») і так званої Непереборною сили - В, визначальною межполярное, з півдня на північ, протягом речовини мантії [рис. 1], пра-материк розколювався на окремі блоки фундаментів материкових платформ. Знову формуються структури отчленяется від південного пра-материка і, в міру того, спливали разом з буря їх перебігом мантії в напрямку північного полюса. Загальна послідовність такого руху визначалася умовою збереження динамічного балансування обертового геоїда. Пра-материк при цьому розколювався на три частини (гілки), і кожен уламок, відповідно до принципу забезпечення балансування планети, змушений був рухатися по своїй індивідуальної траєкторії, загальний вид якої має схожість з лінією Архімедова спіралі. Таким шляхом сформувалося три ланцюжка («гілки») материкових масивів, умовно названих - лівої, центральної і правої [рис.2] [3] [4]. Ліву гілку склали Північноамериканська (Канадська) платформа (включаючи о. Гренландію) і Південноамериканська. Праву гілку утворили східносибірських платформа, Китайсько-Корейська і Австралійська. І, нарешті, Східноєвропейська, Індостанська і «паралельна» їй
-9 -
Африканська платформи, а так само структури Східної Антарктиди - склали одну загальну гілка - центральну.
У південній півкулі траєкторії руху материкових платформ, складових гілки, розходяться віялом, слідуючи від південного полюса в північно-західному напрямку (ліва гілка) і на
північний схід (центральна і права гілки). У північній півкулі лінії всіх трьох гілок сходяться від екватора до північного полюса, закручуючись в одному напрямку [рис.1] [2] [3].
Залежно від характеру простягання ділянки криволінійної траєкторії, по якій рухається материковий масив, змінюється величина кутової швидкості та напрямок нормального (синхронного) обертання масиву. А від цього змінюється загальний вигляд та характер взаємодії масиву зі структурами, його оточуючими. Як правило, на стадії початкового роз'єднання материкових підстав в області південного полюса, їх обертання відбувається з різною швидкістю кутовий і в різних напрямках (тобто, відбувається взаємодія за принципом різновеликих обертових зубчастих шестерень). А це означає, що найбільш суттєві структурні зміни виникають, спочатку, в суміжних областях самих підстав. У результаті чого у всіх раніше взаємодіючих масивів відбувалася відповідна підгонка профілю (виблоковка) суміжних країв і перетворення їх до виду протилежних профілів, тобто, коли виступ одного блоку точно входить у виїмку іншого (див. контури материкових платформ на рис. [2] [ 3] [4].
Після того, як закінчиться роз'єднання материкових підстав кожен масив переходить в режим автономного плавання (межполярного дрейфу). Однак загальний характер дрейфу залежить від впливу безлічі побічних факторів, обумовлених дією різного роду законів механіки, в тому числі законами гідродинаміки (руху текучих середовищ та їх взаємодії з твердими тілами). Наприклад, загальний характер зміни швидкості руху основи материкового блоку залежить не тільки від місця його положення на геосфері, але і від величини загальної маси материка, від розмірів частин його складових, від величини «коренів» (зануреної частини материка, визначальною величину «парусність» ) дрейфуючого масиву і т.д.
Разом з тим від величини швидкості дрейфу («поступального» руху) залежить величина кутовий швидкості власного (синхронного) обертання дрейфуючого масиву. А напрям такого обертання залежить від приналежності масиву до конкретної гілки материкових платформ, тобто від характеру простягання їх траєкторій, і т.д. У свою чергу характером руху і обертання материкового масиву, визначається процес стиснення прибережних структур і утворення гірських складок уздовж активної (фронтальною) кромки периметра блоку. І, водночас, визначається процес утворення структурних порушень, пов'язаних з розтягуванням або зрушенням (відколи, зміщення, розриви, і т.д.), на тильній стороні периметра обертового масиву.
Повне уявлення про ці та інші види руху материкових масивів (що випливають з даної концепції), може служити реальною базою для визначення (прогнозу) місць концентрації механічних напруг і, значить, визначення вогнищ землетрусів, для будь-якого регіону земної кулі. А повне знання законів освіти і розвитку літосфери Землі, може сприяти більш точному визначенню умов утворення і характеру залягання корисних копалин, та сприяти вирішенню інших фундаментальних проблем геології і геофізики.
-10 -
 
IV. Вулкани і вулканічна активність
Вулкани, окремі височини над каналами й тріщинами земної кори, якими із глибинних магматичних вогнищ виводяться на поверхню продукти виверження. Вулкани зазвичай мають форму конуса з вершинним кратером (глибиною від декількох до сотень метрів і діаметром до 1,5 км). Під час вивержень іноді відбувається обвалення вулканічної споруди з утворенням кальдери - великої западини діаметром до 16 км і завглибшки до 1000 м При підніманні магми зовнішній тиск слабшає, пов'язані з нею гази й рідкі продукти вириваються на поверхню, і відбувається виверження вулкана. Якщо на поверхню виносяться древні гірські породи, а не магма, і серед газів переважає водяна пара, що утворився при нагріванні підземних вод, то таке виверження називають фреатический.

До діючих належать вулкани, які впадають в історичний час або виявляли інші ознаки активності (викид газів і пари та ін.). Деякі вчені вважають діючими ті вулкани, про які достеменно відомо, що вони вивергалися протягом останніх 10 тис. років. Наприклад, до діючих слід відносити вулкан Ареналь в Коста-Ріці, оскільки при археологічних розкопках стоянки первісної людини в цьому районі був виявлений вулканічний попіл, хоча вперше на пам'яті людей його виверження відбулося в 1968, а до цього жодних ознак активності не виявлялося.

Вулкани відомі не тільки на Землі. На знімках, зроблених з космічних апаратів, виявлені величезні древні кратери на Марсі й безліч діючих вулканів на Іо, супутнику Юпітера.

 
 
V. Поширення вулканічної активності
Розподіл вулканів на поверхні земної кулі найкраще пояснюється теорією тектоніки плит, відповідно до якої поверхня Землі складається з мозаїки рухливих літосферних плит. При їхньому зустрічному русі відбувається зіткнення, і одна з плит занурюється (підсувається) під іншу в так званій зоні субдукції, до якої приурочені епіцентри землетрусів. Якщо плити розсуваються, між ними утворюється рифтова зона. Прояви вулканізму пов'язані з цими двома ситуаціями.
Вулкани зони субдукції розташовуються на межі посуваються плит. Відомо, що океанські плити, які утворюють дно Тихого океану, занурюються під материки й острівні дуги. Області субдукції відзначені в рельєфі дна океанів глибоководними жолобами, паралельними березі. Вважають, що в зонах занурення плит на глибинах 100-150 км формується магма, при піднятті якої до поверхні відбувається виверження вулканів. Оскільки кут занурення плити часто близький до 45 °, вулкани розташовуються між сушею і глибоководним жолобом приблизно на відстані 100-150 км від осі останнього й у плані утворюють вулканічну дугу, що повторює обриси жолоба і берегової лінії. Іноді говорять про «вогненне кільце» вулканів навколо Тихого океану. Однак це кільце переривчасте (як, наприклад, у районі центральної й південної Каліфорнії), тому що субдукція відбувається не повсюдно.
Вулкани рифтових зон існують в осьовій частині Серединно-Атлантичного хребта й уздовж Східно-Африканської системи розламів.
Є вулкани, пов'язані з «гарячими точками», що розташовуються всередині плит у місцях підйому до поверхні мантійних струменів (багатої на гази розпеченої магми), наприклад, вулкани Гавайських островів. Вважається, що ланцюг цих островів, витягнутий у західному напрямку, утворився в процесі дрейфу на захід Тихоокеанської плити при русі над «гарячою точкою».
-11 -
Зараз ця «гаряча точка» розташована під діючими вулканами о. У напрямку на захід від цього острова вік вулканів поступово зростає.
Тектоніка плит визначає не тільки місце розташування вулканів, але й тип вулканічної діяльності. Гавайський тип вивержень переважає в районах «гарячих точок» (вулкан Фурнез на Реюньон) і в рифтових зонах. Плініанського, пелейский і вулканскій типи характерні для зон субдукції. Відомі й винятки, наприклад, стромболіанскій тип спостерігається в різних геодинамічних умовах.
Вулканічна активність: повторюваність і просторові закономірності.
Щорічно викидається приблизно 60 вулканів, причому й у передував рік відбувалося виверження приблизно третини з них. Є відомості про 627 вулканах, вивергались за останні 10 тис. років, і про 530 - в історичний час, причому 80% з них приурочені до зон субдукції. Найбільша вулканічна активність спостерігається в Камчатському і Центрально-Американському регіонах, більш спокійні зони Каскадного хребта, Південних Сандвічевих о-вів і південного Чилі.
Вулкани і клімат. Вважають, що після вивержень вулканів середня температура атмосфери Землі знижується на кілька градусів за рахунок викиду дрібних часток (менше 0,001 мм) у вигляді аерозолів і вулканічного пилу (при цьому сульфатні аерозолі і тонкий пил при виверженнях потрапляють у стратосферу) і зберігається такою протягом 1-2 років. По всій імовірності, таке зниження температури спостерігалося після виверження вулкана Агунг на о.Балі (Індонезія) у 1962.
  VI. Вулканічна небезпека
Виверження вулканів загрожують життю людей і завдають матеріальної шкоди. Після 1600 р. в результаті вивержень і пов'язаних із ними селів і цунамі загинуло 168 тис. чоловік, жертвами хвороб і голоду, що виникли після вивержень, стали 95 тис. чоловік. Внаслідок виверження вулкана Монтань-Пеле в 1902 р. загинуло 30 тис. чоловік. В результаті сходу селів із вулкана Руїс у Колумбії в 1985 р. загинули 20 тис. чоловік. Виверження вулкана Кракатау в 1883 р. призвело до утворення цунамі, яке забрало життя 36 тис. чоловік.
Характер небезпеки залежить від дії різних факторів. Лавові потоки руйнують будинки, перекривають дороги і сільськогосподарські землі, які на багато сторіч виключаються з господарського використання, поки в результаті процесів вивітрювання не сформується новий грунт. Темпи вивітрювання залежать від кількості атмосферних опадів, температурного режиму, умов стоку й характеру поверхні. Так, наприклад, на більш зволожених схилах вулкана Етна в Італії землеробство на лавових потоках відновилося тільки через 300 років після виверження.
Унаслідок вулканічних вивержень на дахах будинків накопичуються потужні шари попелу, що загрожує їхнім обваленням. Попадання в легені дрібних часток попелу призводить до загибелі худоби. Завись попелу в повітрі становить небезпеку для автомобільного та повітряного транспорту. Часто на час попелопадів закривають аеропорти.
Попільні потоки, що становлять собою розпечену суміш завислого дисперсного матеріалу і вулканічних газів, переміщаються з великою швидкістю. У результаті від опіків і ядухи гинуть люди, тварини, рослини та руйнуються будинки. Давньоримські міста Помпеї і Геркуланум потрапили в зону дії таких потоків і були засипані попелом під час виверження вулкана Везувій.
-12 -
Вулканічні гази, виділювані вулканами будь-якого типу, піднімаються в атмосферу і зазвичай не заподіюють шкоди, однак частково вони можуть повертатися на поверхню землі у вигляді кислотних дощі. Іноді рельєф місцевості сприяє тому, що вулканічні гази (сірчистий газ, хлористий водень або вуглекислий газ) поширюються біля поверхні землі,
знищуючи рослинність або забруднюючи повітря в концентраціях, що перевищують граничні припустимі норми. Вулканічні гази можуть завдавати і непрямої шкоди. Так, що містяться в них з'єднання фтору захоплюються попільними частками, а при випаданні їх на земну поверхню заражають пасовища й водойми, викликаючи важкі захворювання худоби. Таким же чином можуть бути забруднені відкриті джерела водопостачання населення.
Величезні руйнування викликають також грязе-кам'яні потоки й цунамі.
Прогноз вивержень.
           Для прогнозування вивержень складаються карти вулканічної небезпеки з показом характеру й ареалів поширення продуктів минулих вивержень, і ведеться моніторинг провісників вивержень. До таких провісників належить частота слабких вулканічних землетрусів; якщо зазвичай їхня кількість не перевищує 10 за одну добу, то безпосередньо перед виверженням зростає до декількох сотень. Ведуться інструментальні спостереження за навіть незначними деформаціями поверхні. Точність вимірювань вертикаль переміщень, що фіксуються, наприклад, лазерними приладами, складає ~ 0,25 мм, горизонтальних - 6 мм, що дозволяє виявляти нахил поверхні всього в 1 мм на півкілометра. Дані про зміну висоти, відстані й нахилів використовуються для виявлення центру спучування, що передує виверження, або прогинання поверхні після нього. Перед виверженням підвищуються температури фумарол, іноді змінюється склад вулканічних газів і інтенсивність їх виділення.
Передвісники явища, що передували більшості досить повно задокументованих вивержень, подібні між собою. Однак з упевненістю прогнозувати, коли саме відбудеться виверження, дуже важко.
Вулканологічні обсерваторії. Для попередження можливого виверження ведуться систематичні інструментальні спостереження в спеціальних обсерваторіях. Найстаріша вулканологічна обсерваторія була заснована в 1841-1845 на Везувію в Італії, потім з 1912 р. почали діяти обсерваторія на вулкані Кілауеа на о.Гавайі і приблизно в той же час - кілька обсерваторій у Японії. Моніторинг вулканів проводиться також у США (в т.ч. на вулкані Сент-Хеленс), Індонезії в обсерваторії біля вулкана Мерапі на о.Ява, в Ісландії, Росії Інститутом вулканології РАН (Камчатка), Рабауле (Папуа - Нова Гвінея), на островах Гваделупа і Мартініка у Вест-Індії, розпочаті програми моніторингу в Коста-Ріці і Колумбії.
Методи оповіщення.
              Попереджати про можливу вулканічну небезпеку і вживати заходів щодо зменшення наслідків повинна цивільна влада, якій вулканологи надають необхідну інформацію.
Система оповіщення населення може бути звуковою (сирени) або світловою (наприклад, на шосе біля підніжжя вулкана Сакурадзіма в Японії миготливі сигнальні вогні попереджають автомобілістів про випадання попелу). Встановлюються також попереджуючі прилади, що спрацьовують при підвищених концентраціях небезпечних вулканічних газів, наприклад сірководню. На дорогах у небезпечних районах, де йде виверження, розміщають дорожні загородження.
-13 -
Зменшення небезпеки, пов'язаної з вулканічними виверженнями.
            Для зниження вулканічної небезпеки використовуються як складні інженерні споруди, так і зовсім прості способи. Наприклад, при виверженні вулкана Міякедзіма в Японії в 1985 р. успішно застосовувалося охолодження фронту лавового потоку морською водою. Влаштовуючи штучні проломи в застиглій лаві, що обмежувала потоки на схилах вулканів, вдавалося
змінювати їхній напрямок. Для захисту від грязе-кам'яних потоків - лахарів - застосовують огороджувальні насипи й дамби, що спрямовують потоки у певне русло. Для запобігання виникненню лахара кратерне озеро іноді спускають за допомогою тунелю (вулкан Келуд на Ява в Індонезії). У деяких районах встановлюють спеціальні системи спостереження за грозовими хмарами, які могли б принести зливи й активізувати лахари. У місцях випадання продуктів виверження споруджують різноманітні навіси та безпечні притулки.
Однією з невирішених проблем прояви вулканічної активності є визначення джерела тепла, необхідного для локального плавлення базальтового шару або мантії. Таке плавлення має бути узколокалізованним, оскільки проходження сейсмічних хвиль показує, що кора і верхня мантія зазвичай перебувають у твердому стані. Більш того, теплової енергії має бути достатньо для плавлення величезних обсягів твердого матеріалу. Наприклад, в США в басейні р.Колумбія (штати Вашингтон і Орегон) обсяг базальтів понад 820 тис. км 3; такі ж великі товщі базальтів зустрічаються в Аргентині (Патагонія), Індії (плато Декан) і ПАР (піднесеність Велике Кару). В даний час існують три гіпотези. Одні геологи вважають, що плавлення обумовлено локальними високими концентраціями радіоактивних елементів, але такі концентрації в природі здаються малоймовірними; інші припускають, що тектонічні порушення у формі зрушень і розломів супроводжуються виділенням теплової енергії. Існує ще одна точка зору, згідно з якою верхня мантія в умовах високих тисків знаходиться в твердому стані, а коли внаслідок тріщиноутворення тиск падає, вона плавиться і по тріщинах відбувається виливання рідкої лави.
Список використовуваної літератури:
  1. Садовський М.А., Болховітінов Л.Г., Писаренко В.Ф. Про властивості дискретності гірських пород.Ізв. АН СРСР, Фізика Землі, N 12, 1982, с. 3-18.
  2. Садовський М.А., Голубєва Т.В., Писаренко В.Ф., Шнірман М.Г. Характерні розміри гірської породи і ієрархічні властивості сейсмічності. Изв. АН СРСР, Фізика Землі, N 2, 1984, с. 3-15.
  3. Садовський М.А., Голубєва Т.В., Наркунская Г.С., Писаренко В.Ф. та ін Структура геофізичного середовища і сейсмічний процес. СБ Прогноз землетрясеній.Доніш. Душ. -М., 1986, N6, с. 323-336.
  4. Гущенко О.І., Мострюков А.О., Петров В.А. Структура поля сучасних регіональних напруг сейсмоактивних областей земної кори Східної частині Середземноморського рухомого поясу. ДАН т.312, N 4, 1990, с. 830-835.
  5. Виноградов С.Д., Мірзоєв К.М. Про енергії пружних імпульсів при руйнуванні зразків з неоднорідних матеріалів. Изв. АН СРСР. Фізика Землі, N 1,1978, с. 37-45.

 



&
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Курсова
80.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Природа і прояв Геотектонічні процесів сейсмічна і вулканічна активність
Організація дорожнього руху на перехресті вул Карла Маркса та вул 10 років Незалежності Казахстану
НАФТА як прояв інтеграційних процесів у північноамериканському регіоні в зовнішній політиці Канади
Сейсмічна активність Землі
Сейсмічна розвідка Латеральна міграція нафти
Прояв характеру
Прояв обдарованості
Прояв емоцій у конфлікті
Прояв РДА в дошкільному віці
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru