Основною причиною землетрусу є швидке зміщення ділянки земної кори як цілого в момент пластичної (тендітної) деформації пружно напружених порід у вогнищі землетрусу. Більшість осередків землетрусів виникає поблизу поверхні Землі. Саме зміщення відбувається під дією пружних сил в ході процесу розрядки - зменшення пружних деформацій в обсязі всієї ділянки плити і зміщення до стану рівноваги. Землетрус представляє собою швидкий (в геологічних масштабах) перехід потенційної енергії, накопиченої в пружно-деформованих (стисливих, що зсуваються або розтягуваних) гірських породах земних надр, в енергію коливань цих порід (сейсмічні хвилі), в енергію зміни структури порід у вогнищі землетрусу. Цей перехід відбувається в момент перевищення межі міцності порід у вогнищі землетрусу.
Межа міцності порід земної кори перевищується в результаті зростання суми сил, що діють на неї.
Ці ж сили призводять і до зростання потенційної енергії пружної деформації порід у результаті зсуву плит під їх дією. Щільність потенційної енергії пружних деформацій під дією перерахованих сил наростає практично у всьому обсязі плити (по-різному в різних точках). У момент землетрусу потенційна енергія пружної деформації у вогнищі землетрусу швидко (майже миттєво) знижується до мінімальної залишкової (мало не до нуля). Тоді як в околицях вогнища за рахунок зсуву під час землетрусу плити як цілого пружні деформації трохи збільшуються. Тому і трапляються часто в околицях головного повторні землетруси - афтершоки. Точно так само малі «попередні» землетрусу - форшокі - можуть спровокувати найбільше в околицях початкового малого землетрусу. Великий землетрус (з великим зрушенням плити) може викликати наступні індуковані землетрусу навіть на віддалених краях плити.
З перерахованих сил перші дві набагато більше 3-ей і 4-й, але швидкість їх зміни набагато менше, ніж швидкість зміни приливних і атмосферних сил. Тому точний час приходу землетрусу (рік, день, хвилина) визначається зміною атмосферного тиску і приливними силами. Тоді як набагато більші, але повільно мінливі сили в'язкого тертя і Архімедова сили задають час приходу землетрусу (з осередком в даній точці) з точністю до століть і тисячоліть. [1]
Глибокофокусні землетрусу, осередки яких розташовуються на глибинах до 700 км від поверхні, відбуваються на конвергентних межах літосферних плит і пов'язані з субдукцією.
Землетрус - швидкі зсуву, коливання земної поверхні в результаті підземних поштовхів. Невеликі землетруси можуть бути викликані сильними вибухами, обваленнями склепінь порожнеч підземних порожнин - гірських виробок, природних порожнин (карстових печер). Невеликі поштовхи може викликати також підйом лави при вулканічних виверженнях. Але найчастіше землетрусу (а великі землетруси завжди) обумовлені швидким зсувом ділянки земної кори як цілого в момент пластичної (тендітної) деформації пружно напружених порід у вогнищі землетрусу. Більшість осередків землетрусів виникає поблизу поверхні Землі. Саме зміщення відбувається під дією пружних сил за рахунок розрядки-зменшення пружних деформацій в обсязі всієї ділянки плити в ході його зсуву до стану рівноваги (до стану з мінімальними пружними деформаціями). Іншими словами, землетрус представляє собою швидкий перехід потенційної енергії, накопиченої в пружно-деформованих (стисливих, що зсуваються або розтягуваних) гірських породах земних надр, в енергію коливань цих самих надр (сейсмічні хвилі), в енергію зміни структури порід у вогнищі землетрусу. Цей перехід відбувається в момент перевищення межі міцності порід у вогнищі землетрусу.
Межа міцності порід земної кори перевищується в результаті зростання суми сил, що діють на неї:
1.Сила в'язкого тертя мантійних конвекційних потоків об земну кору;
2.Архімедовой сили, що діє на легку кору з боку більш важкої пластичної мантії;
3.Лунно-сонячних припливів;
4.Ізменяющегося атмосферного тиску.
Ці ж сили призводять і до зростання потенційної енергії пружної деформації порід у результаті зсуву плит під їх дією. Щільність потенційної енергії пружних деформацій під дією перерахованих сил наростає практично у всьому обсязі плити (по-різному в різних точках). У момент землетрусу потенційна енергія пружної деформації у вогнищі землетрусу швидко (майже миттєво) знижується до мінімальної залишкової (мало не до нуля). Тоді як в околицях вогнища за рахунок зсуву під час землетрусу плити як цілого пружні деформації трохи збільшуються. Тому і трапляються часто в околицях головного повторні землетруси - афтершоки. Точно так само малі «попередні» землетрусу - форшокі - можуть спровокувати найбільше в околицях початкового малого землетрусу. Великий землетрус (з великим зрушенням плити) може викликати наступні індуковані землетрусу навіть на віддалених краях плити.
З перерахованих сил перші дві набагато більше 3-ей і 4-й, але швидкість їх зміни набагато менше, ніж швидкість зміни приливних і атмосферних сил. Тому точний час приходу землетрусу (рік, день, хвилина) визначається зміною атмосферного тиску і приливними силами. Тоді як набагато більші, але повільно мінливі сили в'язкого тертя і Архімедова сили задають час приходу землетрусу (з осередком в даній точці) з точністю до століть і тисячоліть.
Щорічно на всій Землі відбувається близько мільйона землетрусів, але більшість із них такі незначні, що вони залишаються непоміченими. Дійсно сильні землетруси, здатні викликати великі руйнування, трапляються на планеті приблизно раз на два тижні. На щастя, більша їх частина припадає на дно океанів, і тому не супроводжується катастрофічними наслідками (якщо землетрус під океаном обходиться без цунамі).
Глибокофокусні землетрусу, осередки яких розташовуються на глибинах до 700 км від поверхні, відбуваються на конвергентних межах літосферних плит і пов'язані з субдукцією. Землетруси найбільш відомі з тих спустошень, які вони здатні зробити. Руйнування викликаються коливаннями грунту або гігантськими приливними хвилями (цунмі), що виникають при сейсмічних зсувах на морському дні. Інтенсивність є якісною характеристикою землетрусу і вказує на характер і масштаб впливу землетрусів на поверхню землі, на людей, тварин, а також на природні та штучні споруди у районі землетрусу. У світі використовується кілька шкал інтенсивності: в США - Модифікована шкала Меркалли (MM), в Європі - Європейська макросейсмічною шкала (EMS), в Японії - шкала Шіндо (Shindo).
12-бальна шкала Медведєва-Шпонхойера-Карніка була розроблена в 1964 році і отримала широке розповсюдження в Європі та СРСР. З 1996 року в країнах Європейського Союзу застосовується більш сучасна Європейська макросейсмічною шкала (EMS). МСК-64 лежить в основі СниП-11-7-81 «Будівництво в сейсмічних районах» і продовжує використовуватися в Росії і країнах СНД. Землетрус починається з розриву і переміщення гірських порід в якомусь місці в центрі Землі. Це місце називається вогнищем землетрусу або гіпоцентром. Глибина його звичайно буває не більше 100 км, але іноді доходить і до 700 км. Іноді вогнище землетрусу може бути і біля поверхні Землі. У таких випадках, якщо землетрус сильний, мости, дороги, будинки та інші споруди виявляються розірваність і зруйнованими. Ділянка землі, в межах якого на поверхні, над вогнищем, сила підземних поштовхів досягає найбільшої величини, називається епіцентром. В одних випадках пласти землі, розташовані по сторонах розлому, насуваються одна на одну. В інших - земля по одну сторону розлому опускається, утворюючи скидання. У місцях, де вони перетинають річкові русла, з'являються водоспади. Склепіння підземних печер розтріскуються і обвалюються. Буває, що після землетрусу великі ділянки землі опускаються і заливаються водою. Підземні поштовхи зміщують зі схилів верхні, пухкі шари грунту, утворюючи обвали і зсуви. Під час землетрусу в Каліфорнії в 1906 році утворилася глибока тріщина на поверхні. Вона простягнулася на 450 кілометрів. Зрозуміло, що різке переміщення великих мас землі в осередку повинно супроводжуватися ударом колосальної сили. За рік люди можуть відчувати близько 10 000 землетрусів. З них приблизно 100 бувають руйнівними. Сучасні точні прилади фіксують понад 100 землетрусів щорічно.
Для виявлення та реєстрації всіх типів сейсмічних хвиль використовуються спеціальні прилади - сейсмографи. У більшості випадків сейсмограф має вантаж з пружинним прикріпленням, який при землетрусі залишається нерухомим, тоді як інша частина приладу (корпус, опора) приходить в рух і зміщується щодо вантажу. Одні сейсмографи чутливі до горизонтальних рухів, інші - до вертикальних. Хвилі реєструються вібруючим пером на рухомій паперовій стрічці. Існують і електронні сейсмографи (без паперової стрічки).
Безпосередньо перед землетрусом поверхню Землі по обидві сторони майбутнього вогнища землетрусу (розлому) відчуває пружну деформацію, близьку до граничної і яку можна виміряти за допомогою теодоліта або лазерного променя. Іноді використовують також наклономери, щоб встановити, чи відбулося викривлення поверхні землі, і в якій мірі.
В даний час введено в практику моніторинг великих площ, тобто, безперервне спостереження за сейсмічною активністю. Поблизу великих розломів розміщені прилади, інформація від яких передається через супутники зв'язку в центри, де піддається обробці. Таким чином, виявляються навіть дуже малі рухи земної поверхні і точно встановлюються зони накопичення напружень.
Інший метод заснований на визначенні вмісту води в породах. У напружених породах відбувається збільшення об'єму пор, а тим самим і водосодержания. Оскільки у виникненні землетрусів грунтові води грають важливу роль, відомості про рівень води в колодязях на території сейсмічних областей мають велике значення.
Завдання передбачення і, тим більше, точного прогнозування землетрусів (подібного прогнозування погоди, як обчисленню на основі адекватної моделі) до цих пір не вирішена - не було працездатною, фізично обгрунтованої моделі підготовки і початку («запуску») землетрусу. Відповідно до цієї моделі при обчисленні прогнозу землетрусів повинні бути враховані ВСІ основні сили, що діють на земну кору. А саме: головні (але повільно мінливі) сили і «спускові» (швидко мінливі) сили, «переповнюють чашу» - перевищують межу міцності кори при їх «нашаруванні» на значно більші головні сили. Тобто, прогнозування точного часу приходу землетрусу базується на обліку вже досягнутого напруги в різних точках земної кори (результату дії головних, великих, але повільно мінливих сил Архімеда і сил в'язкого тертя мантійних конвекційних потоків) з урахуванням прогнозу погоди (у частині розподілу атмосферного тиску на земну поверхню) та розкладу місячно-сонячних припливів. Сучасні дослідження показали, що провокуючи дрібні поштовхи в зоні розлому, можна послабити тиск, здатне викликати сильний землетрус. Безліч слабких землетрусів, зменшуючи напруги, що накопичуються з часом, здатне звільнити стільки ж енергії, скільки одне руйнівне.
Одним із способів попередження сильних землетрусів служить закачування води у свердловини, розташовані вздовж лінії розлому, в якому було виявлено підвищений тиск. Вода діє подібно мастилі, зменшуючи тертя між породами в розломі і створюючи умови для їх плавною зрушення, супроводжуваної серією легких поштовхів. Іншим засобом порушення дрібних землетрусів є вибухи уздовж поверхні розлому. Також здавна відомо, що люди використовували більш чуйних тварин для попередження про можливу небезпеку землетрусу.
Землетрус - будь-яке раптове струс поверхні землі, що викликається проходженням сейсмічних хвиль через кору Землі. Землетруси можуть викликатися природними явищами - руйнуванням геологічних розломів, вулканічною діяльністю, зсувами, або подіями, викликаними людьми - вибухами родовищ і ядерними експериментами. Землетруси реєструються за допомогою сейсмометра, також відомого як сейсмограф - з силою 3 або менше є головним чином незначними, з силою 7 - викликають серйозні руйнування на великих територіях. Небагато природні явища здатні заподіювати руйнування такого масштабу, як землетруси. Протягом століть вони були причиною загибелі мільйонів людей і незліченних руйнувань (див. таблицю про найбільші землетруси в історії). Хоча з найдавніших часів землетрусу викликали жах і забобонний страх, до виникнення на початку ХХ сторіччя науки сейсмології мало що було зрозуміле про них. Сейсмологія, що містить в собі наукове дослідження всіх аспектів землетрусів, дала можливість відповісти на давно виникли питання про те, в результаті яких причин і як саме відбуваються землетруси.
Сейсмічні хвилі виникають, коли деяка форма енергії, що зберігається в земній корі, несподівано звільняється, зазвичай - коли маси порід, які створюють один в одному напруга, раптом ламаються і починають «ковзати». Велика частина природно відбуваються землетрусів пов'язана з тектонічної природою Землі. Такі землетруси називають тектонічними землетрусами.
Літосфера Землі - мозаїка плит, які повільно, але постійно рухаються. Це рух викликаний виходом тепла з мантії і ядра Землі. Межі плит стикаються при русі плит один щодо одного, створюючи фрикційне напругу. Коли фрикційне напруга перевищує критичне значення, відбувається раптове руйнування. Кордон тектонічних пластин, уздовж яких відбувається руйнування, називають площиною розлому. Коли руйнування в площині розлому викликають сильне зміщення земної кори, енергія виділяється як комбінація енергії випромінюють сейсмічних хвиль, фрикційного нагрівання поверхні розлому і ломки порід, таким чином викликаючи землетрус.
Вважається, що тільки 10 відсотків або менше повної енергії землетрусу випромінюється як сейсмічна енергія. Велика частина енергії землетрусу використовується на збільшення розлому або перетворюється в тепло вироблене тертям. Тому землетрусу знижують доступну пружну потенційну енергію Землі і піднімають її температуру, хоча ці зміни незначні в порівнянні з проводять і конвективним потоком тепла з глибокої внутрішньої частини Землі.
Більшість тектонічних землетрусів зароджуються на глибині не більше десятків кілометрів. У зонах субдукції (де одна тектонічна плита підсувається під іншу), де старша і холодна океанська кора спускається нижче іншої тектонічної плити, землетруси можуть відбуватися на значно більших глибинах (до семисот кілометрів). Ці сейсмічно активні області субдукції відомі як зони Wadati-Benioff. Це - землетруси, які відбуваються на глибині, на якій підсунути літосфера більше не повинна бути ламкою з-за високої температури і тиску. Можливий механізм утворення землетрусів з глибоким центром - освіта розривів, викликане олівіном, що піддаються фазового переходу в структуру шпінелі.
Землетруси також часто відбуваються у вулканічних областях і викликаються там одночасно і тектонічними розломами, і рухом магми в вулканах. Такі землетруси можуть бути раннім попередженням про вулканічних виверженнях.
Іноді серія землетрусів відбувається в свого роду штормі землетрусу, в якому землетрусу викликаються струсом або перерозподілом напруги від попередніх землетрусів. Подібні поштовхів після основного землетрусу, але відбуваються на сусідніх сегментах розлому, ці шторми відбуваються протягом наступних років, і деякі з більш пізніх землетрусів такі ж руйнівні, як і ранні. Подібне спостерігалося в послідовності дюжини землетрусів, які сталися в Північно-Анатолійське розломі Туреччини в ХХ столітті, півдюжини великих землетрусів в Новому Мадриді в 1811-1812.
Землетруси найчастіше відбуваються вздовж геологічних розломів - вузьких зон, де великі маси порід земної кори переміщуються один відносно одного. Лінії основних розломів Землі розташовані по краях величезних тектонічних плит, які складають земну кору, найбільші землетрусу на Землі відбуваються в основному в поясах, що збігаються з межами тектонічних плит. Це було очевидним ще з часу складання перших каталогів землетрусів і стало ще більш помітно на сучасних сейсмічних картах, які показують епіцентри землетрусів, точно встановлені за допомогою приладів. Найбільш важливим поясом сейсмічної активності є Тихоокеанський пояс, який зачіпає багато густонаселені прибережні регіони навколо Тихого океану, такі як Нова Зеландія, Нова Гвінея, Японія, Алеутські острови, Аляска і західне узбережжя Північної та Південної Америки. Вважається, що 80 відсотків енергії, звільненої при землетрусах, припадає на ті, чиї епіцентри знаходяться в цьому поясі. Сейсмічна активність не є однаковою на всьому протязі пояса, і в багатьох його точках існують відгалуження. Оскільки в багатьох місцях Тихоокеанський пояс пов'язаний з активною вулканічною діяльністю, його часто називають «Тихоокеанським вогненним кільцем".
Другий пояс, відомий як Альпійський (Середземноморський), проходить через Середземноморський регіон в східному напрямку через Азію і з'єднується з Tихоокеанского поясом у Східній Індії. Енергія, звільнена при землетрусах в цьому поясі, становить приблизно 15 відсотків від загальносвітової кількості. Там також є пояса сейсмічної активності, що діють головним чином уздовж океанських гірських хребтів Північного Льодовитого, Атлантичного океанів, на заході Індійського океану й уздовж Східно-Африканської зони розломів. Місце початкового руйнування при землетрусі називається його центром або епіцентром. Термін «епіцентр» означає місце на рівні землі безпосередньо над центром землетрусу.
На поверхні Землі землетрусу проявляються струсом і іноді зсувом землі. Коли епіцентр великого землетрусу розташований на якійсь відстані від берега, у відкритому морі, морське дно іноді зміщується так, що з'являються цунамі. Струс при землетрусах може також викликати зсуви і іноді вулканічну діяльність.
Людина - це частина природи. Безсумнівно, що вона дала нам життя. Але, часто, вона ж її і віднімає. Природні катастрофи забирають життя сотень тисяч людей щороку. Урагани, повені, зсуви, але саме серйозне стихійне лихо - землетрус. Жоден інший катаклізм не робить стільки руйнівних наслідків і не приносить стільки жертв, як землетруси. Фото їх руйнувань облітають увесь світ, передруковуються з газети в газету. Повідомлення про них жахають слухачів і не дають залишитися байдужими. Кожен знає, що таке землетрус, але не всі знають, чим вони викликані. Виверження вулкана, зсув грунту в горах, падіння великого метеорита, ядерні вибухи, видобуток корисних копалин - все це може бути причиною виникнення землетрусів. Але самої провідною причиною є рух і вібрація тектонічних плит. У місцях з'єднання плит утворюється напруга, що і викликає землетрус. Плити можуть розходитися, рухатися уздовж кордону з'єднання в протилежних напрямках, а можуть і сходитися, підминаючи одна іншу. У залежності від цього утворюється різний рельєф. У деяких місцях тектонічних плит утворюються розломи або здуття, які і викликають землетруси. Самими сейсмоактивних вважаються країни з гірським рельєфом. Китай, Японія, Чилі, Перу часто страждають від землетрусів. Тут траплялися найбільші землетруси, які забирали сотні тисяч життів, руйнували сотні тисяч будинків.
Так у Китаї сталося найбільш руйнівний землетрус 20 століття. 28 липня 1976 землетрус з вогнищем під містом Таншань забрав життя більше 650 тис. чоловік. Величезні тріщини поглинали цілі будинки, потяги, перерізали дороги. Також часто від цього стихійного лиха терпіли і жителі США. Але число жертв тут не так велике. Пов'язано це з низькою щільністю заселення. Найсильніший землетрус в історії США пройшло для багатьох непоміченим.
Часті гості землетрусу в Росії. За останні 16 років на її теренах відбулося не менше 15 сильні землетруси, які забрали людські життя. Сейсмічні карти показують, що близько 50% площі країни знаходиться в сейсмонебезпечній зоні. Серед останніх землетрусів в Росії: Шікотанское (1994), Кроноцкого (1997), Алтайське (2004), Калінінградський (2004). Землетрус 2007 року на південно-західному узбережжі Сахаліну спровокував цунамі, хвилі якого, на щастя були невисокими.