Fizyka%20trzesien%20ziemi

1
Fizyka trzesien ziemi

• Maciej Zalewski

21.11.2005
2
Plan

1. Sejsmologia jako dziedzina (geo)fizyki.
2. Znajomosc budowy Ziemi jako efekt badan
   sejsmologicznych.
3. Tektonika.
4. Mechanizm trzesien ziemi.

3
Geofizyka
Nauka o Ziemi jako o ciele fizycznym.

• Fizyka skorupy ziemskiej
• sejsmologia
• geotermika
• magnetyzm ziemski
• Hydrologia
• Fizyka atmosfery

4
Historia geofizyki
W XIX w. geofizyka rozwijana glównie jako nauka
teoretyczna (Maclaurin, Euler, Laplace, Gauss,
Jacobi, Airy, Stokes) Na przelomie XIX i XXw.
wzrost znaczenia obserwacji i doswiadczen. Wsród
dzialów fizyki wnetrza ziemi na czolo wysuwa sie
sejsmologia. Odkryto strefy wnetrza ziemi
(1930-40) 1957-1958 Miedzynarodowy Rok Geofizyki
5
Sejsmologia

• Rozchodzenie sie fal sejsmicznych i badanie
  przyczyn i mechanizmów trzesien ziemi.
• stacja sejsmiczne duza liczba danych
  pochodzacych z naturalnych trzesien,
• modele i metody obliczeniowe,
• sztuczne wywolywanie fal (kontrolowane
  eksplozje)

6
Narzedzia
Sejsmograf zasada dzialania i rzeczywisty
wyglad
7
Rodzaje fal sejsmicznych 1

• Fale powierzchniowe
• Lovea
• Rayleigha

8
Rodzaje fal sejsmicznych 2

• Fale objetosciowe
• P - podluzne
• S - poprzeczne

9
Predkosci fal sejsmicznych
10
Predkosci fal sejsmicznych
11
Tory fal sejsmicznych
12
Budowa Ziemi

• Ze wzgledu na wlasciwosci fizyczne (predkosc fal
  sejsmicznych, cisnienie, temperature) wyrózniamy
• litosfere najbardziej sztywna sfera kuli
  ziemskiej,
• astenosfere
• zawiera faze ciekla,
• wystepuja w niej prady konwekcyjne
• mezosfere,
• stan staly (wzrost cisnienia)
• jadro zewnetrzne (stan ciekly) i srodkowe.
• Miedzy skorupa a plaszczem nieciaglosc
  Mohorovicicia (1909).
• Miedzy plaszczem a jadrem nieciaglosc
  Gutenberga (1914).

13
Budowa Ziemi
14
Teoria tektoniki plyt
Tektonika - dzial geologii, nauka o budowie
skorupy ziemskiej oraz o przyczynach, przebiegu
i skutkach procesów prowadzacych do jej
deformacji. Teoria tektoniki plyt glównym
czynnikiem ewolucji tektonicznej jest poziomy
ruch plyt litosfery, ich kolizje i rozpad. Teoria
sformulowana w latach 60 XX w. Wspólczesnie jest
powszechnie przyjmowana.
15
Strefa ryftu

• Przyczyna
• - prady konwekcyjne (wste-pujace) w astenosferze.
• Skutki
• - tworzenie nowej litosfery,
• oddalanie sie plyt,
• wulkanizm i sejsmicznosc,
• rowy tektoniczne (r. konty-nentalny)
• grzbiety oceaniczne (r. ocea-niczny)

16
(No Transcript)
17
Strefa subdukcji

• Przyczyna zderzanie sie plyt litosfery.
• Najczesciej plyta oceaniczna wchodzi pod
  kontynentalna.
• Skutki
• powstawanie rowów oceanicznych,
• wypietrzanie gór,
• wulkanizm i sejsmicznosc
• bardzo silne trzesienia ziemi (np. tsunami z
  2004 r.)

18
(No Transcript)
19
Uskoki transformacyjne
Przyczyna relaksacja naprezen powstalych wskutek
nierównomier-nego ryftu. Skutki aktywnosc
sejsmiczna, trzesienia ziemi (uskok San Andreas)
20
Plyty litosfery, strefy subdukcji, strefy ryftu...
21
Epicentra trzesien ziemi
22
Trzesienia ziemi
Zdecydowana wiekszosc trzesien charakter
tektoniczny. Gwaltowne uwolnienie energii
sprezystej zwiazane z osiagnieciem krytycznych
wartosci naprezen, zniszczeniem materialu
skalnego, naruszeniem ciaglosci osrodka wzdluz
pewnych powierzchni i powstawaniem
uskoków. Teoria sprezystego odprezenia
sformulowana w 1906r. przez H. F. Reida na
podstawie 50 letnich obserwacji wokól Kalifornii
23
Trzesienia ziemi
Rodzaje uskoków
24
Trzesienia ziemi

• Wielkosc trzesienia ziemi
• Skala Richtera
• - wprowadzona przez Ch. F. Richtera w 1935r.
• skala logarytmiczna,
• Najsilniejsze trzesienia ziemi
• M9,0 (Sumatra, 26 grudnia 2004), zginelo ponad
  300 tys. osób
• M9,2 (Alaska, 26 marca 1964), zginelo 125-131
  osób
• M9,5 (Chile, 22 maja 1960), zginelo ok. 3000
  osób.

25
Trzesienia ziemi
Straty ludzkie i materialne nie zaleza
bezposrednio od magnitudy. Przyklad dwa
trzesienia o M7. 18 pazdziernika 1989 kolo San
Francisco z 92 wysokosciowców uszkodzone dwa 7
grudnia 1988 Spitak w Armenii 58 miast i wsi
calkowicie zniszczonych. W celu porównywania
skutków trzesien wprowadzono np. 12-stopniowa
skale Mercalego-Cancaniego-Sieberga
26
Przewidywanie trzesien ziemi

• Szczególowa predykcja nie jest dzis mozliwa.
  Prognozy dlugoter-minowe powstaja na podstawie
  analizy cykli sejsmicznych.
• Nie ma systemu monitorowania i wczesnego
  ostrzegania.
• Metody
• -podejscie statystyczne czasowo-przestrzenne
  korelacje miedzy trzesieniami,
• zdalna obserwacja regionów sejsmicznych,
• obserwacje satelitarne (np. jonosfery),
• obserwacje zachowan zwierzat,
• pomiary skladu wody (Islandia) nowa metoda

27
Podsumowanie
Trzesienia ziemi sa zródlem katastrofalnych
zniszczen. Dzieki ich badaniom wymuszonym
przez potrzebe bezpie-czenstwa, mozemy dowiedziec
sie wielu ciekawych na temat budowy naszej
planety.