Μηχανισμοί γένεσης σεισμών

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Μηχανισμοί γένεσης σεισμών:

Μηχανισμοί γένεσης σεισμών Αλέξανδρος Χατζηπέτρος users.auth.gr/ac

Είδη σεισμών:

Είδη σεισμών Οι επιφανειακοί σεισμοί έχουν συνήθως τις εστίες τους μέχρι ένα βάθος 20 km αλλά σε ορισμένες περιοχές (κυρίως εκεί όπου η λιθόσφαιρα καταδύεται πλάγια) το βάθος τους μπορεί να φτάσει τα 60 km . Οι σεισμοί αυτοί γεννιούνται σε σεισμικά ρήγματα. Για να ερμηνευτεί η γένεση των επιφανειακών σεισμών και των μετασεισμών τους προτάθηκαν δύο μοντέλα, το μοντέλο των εμποδίων και το μοντέλο των φραγμάτων . Οι πλουτώνιοι σεισμοί γίνονται σε βάθη από 60 μέχρι 720 km (60-300 km : ενδιαμέσου βάθους, 300-720 km: μεγάλου βάθους) και η φυσική διαδικασία γένεσής τους δεν είναι ακόμα πλήρως γνωστή.

Slide 3:

Μεταβολή της τάσης, τ, με την ανηγμένη παραμόρφωση, e , του υλικού στην επιφάνεια ενός ρήγματος . Στο αρχικό στάδιο το υλικό συμπεριφέρεται ελαστικά. Όταν η τάση ξεπεράσει ορισμένο όριο, που εξαρτάται από τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, τότε η αντοχή του υλικού ξεπερνιέται και έχουμε απότομη ολίσθηση (σεισμό) η οποία πραγματοποιείται κατά ορισμένη διεύθυνση μιας επιφάνειας ( ρήγμα ). Αμέσως μετά, το υλικό αυτό ακολουθεί πλαστική συμπεριφορά. Από τη στιγμή που θα σχηματιστεί το ρήγμα τότε οι τάσεις πρέπει, κάθε φορά, να ξεπερνούν την τριβή μεταξύ των δύο επιφανειών του ρήγματος ώστε να προκαλείται απότομη ολίσθηση. Οι ισχυροί σεισμοί οφείλονται στην απότομη υπερνίκηση της τριβής σε προϋπάρχοντα ρήγματα παρά σε σχηματισμό νέων ρηγμάτων. Ο χώρος που παραμορφώνεται έντονα πριν τη γένεση του σεισμού (σεισμογόνος χώρος) είναι αυτός στον οποίο συσσωρεύονται μεγάλα ποσά δυναμικής ενέργειας (ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης).

Εξέλιξη ολίσθησης:

Εξέλιξη ολίσθησης Άσκηση τάσεων Ρήγμα Παραμόρφωση Διάρρηξη Επίκεντρο Εστία ολίσθηση ολίσθηση α β γ δ

Ορισμοί:

Ορισμοί Εστία του σεισμού: Η διάρρηξη των πετρωμάτων, που προκαλεί ένα σεισμό, αρχίζει σε ορισμένο χώρο και διαδίδεται πάνω στο σεισμικό ρήγμα με ορισμένη ταχύτητα μέχρι να σταματήσει. Ο χώρος που αρχίζει η διάρρηξη μπορεί, σε πρώτη προσέγγιση, να θεωρηθεί σημείο. Το σημείο αυτό λέγεται μικροσεισμική εστία του σεισμού ή μικροσεισμικό υπόκεντρο. Επίκεντρο: Το σημείο όπου τέμνει την επιφάνεια της Γης η κατακόρυφη που περνάει από τη μικροσεισμική εστία λέγεται μικροσεισμικό επίκεντρο. Εστιακό βάθος λέγεται η απόσταση μεταξύ της εστίας ενός σεισμού και του επικέντρου.

Slide 7:

Μακροσεισμικό επίκεντρο . Τα μακροσεισμικά αποτελέσματα ενός σεισμού (βλάβες, κλπ) είναι μέγιστα σε ένα τμήμα της επιφάνειας της Γης. Το κέντρο του τμήματος αυτού λέγεται μακροσεισμικό επίκεντρο. Το μακροσεισμικό επίκεντρο ενός σεισμού δεν συμπίπτει πάντοτε με το μικροσεισμικό επίκεντρο αυτού. Επικεντρική απόσταση , Δ, του επικέντρου του σεισμού, Ε, από το σταθμό, Σ, λέγεται το μήκος του τόξου μέγιστου κύκλου που βρίσκεται πάνω στην επιφάνεια της Γης μεταξύ του σταθμού και του επικέντρου ή η αντίστοιχη επικεντρική γωνία θ. Η επικεντρική απόσταση μετριέται σε km ή μοίρες (1 μοίρα  111.11 km ). Χρόνος διαδρομής ενός κύματος, είναι ο χρόνος στον οποίο το κύμα διατρέχει το τμήμα του δρόμου που διαγράφεται από τη σεισμική ακτίνα μεταξύ της εστίας και ενός σταθμού. Είναι φανερό ότι ο χρόνος άφιξης ενός κύματος σε ένα σταθμό είναι το άθροισμα του χρόνου γένεσης και του χρόνου διαδρομής αυτού.

Συμπιέσεις και αραιώσεις επιμήκων κυμάτων:

Συμπιέσεις και αραιώσεις επιμήκων κυμάτων

Slide 11:

Ως κλείθρα χαρακτηρίζονται ορισμένα τμήματα του ρήγματος (κάμψεις του ρήγματος, φυσικές εξογκώσεις, τμήματα μεγάλης τραχύτητας, κλπ.) τα οποία παρουσιάζουν ισχυρή αντίσταση στη θραύση τους ενώ στο υπόλοιπο μέρος του ρήγματος η διάρρηξη γίνεται σχετικώς εύκολα. κλείθρα Επιφάνεια κλείθρων Επιφάνεια ρήγματος Επιφάνεια ρήγματος

Το μοντέλο των εμποδίων (asperities):

Το μοντέλο των εμποδίων (asperities) Η τάση συγκεντρώνεται στα κλείθρα μέχρι τη διάρρηξη.

Το μοντέλο των φραγμάτων (barriers):

Το μοντέλο των φραγμάτων ( barriers) Η τάση είναι ομογενώς κατανεμημένη. Μετά τη θραύση, η τάση συγκεντρώνεται στα κλείθρα, όπου και παρατηρούνται οι μετασεισμοί.

Slide 14:

Οι σεισμοί τύπου εμποδίου οφείλονται σε σχετικά ομογενή ρήγματα στα οποία υπάρχουν σταθερά ισχυρά εμπόδια τα οποία σπάνε κατά τη διάρκεια γένεσης των μεγάλων σεισμών. Στις περιπτώσεις των σεισμών αυτών δεν αναμένεται έντονη μετασεισμική δράση αφού κατά τη γένεση του κύριου σεισμού σπάνε τα εμπόδια. Τέτοιοι σεισμοί είναι συνήθως οι οριοπλακικοί σεισμοί ( interplate earthquakes ), δηλαδή, αυτοί που έχουν τις εστίες τους στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών. Οι σεισμοί τύπου φράγματος οφείλονται σε εξαιρετικώς ανομοιογενή ρήγματα στα οποία υπάρχουν ασθενή φράγματα κατανεμημένα μεταξύ ισχυρών φραγμάτων, τα οποία μένουν συνεχώς άθραυστα. Στην περίπτωση αυτή, αναμένεται έντονη μετασεισμική δράση η οποία διαρκεί επί μεγάλο χρονικό διάστημα (πολλούς μήνες ή έτη). Τέτοιοι είναι συνήθως οι ενδοπλακικοί σεισμοί ( intraplate earthquakes ), δηλαδή, αυτοί που γεννιούνται μέσα στις λιθοσφαιρικές πλάκες.

Slide 16:

Επίκεντρα σεισμών που έγιναν στο διάστημα 1977-2004 με μεγέθη Μ  5.5: επιφανειακοί σεισμοί (κίτρινοι κύκλοι, h < 60 km ), σεισμοί ενδιαμέσου βάθους (κόκκινα τρίγωνα, 60 km  h  300 km ), σεισμοί βάθους (μωβ τρίγωνα, 300 km < h  720 km ). Σύγκριση αυτού του χάρτη με το χάρτη του προηγούμενου σχήματος δείχνει καθαρά ότι η επιφανειακή σεισμική δράση είναι κατανεμημένη κυρίως κατά μήκος των ζωνών των δύο συστημάτων διάρρηξης. Η σεισμική δράση στο ωκεάνιο σύστημα διάρρηξης σχηματίζει στενές σεισμικές ζώνες οι οποίες συμπίπτουν με τις ωκεάνιες ράχες. Αντίθετα, η σεισμική δράση στο ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης είναι διάσπαρτη, ιδιαίτερα στην Ευρασιατική-Μελανησιακή ζώνη διάρρηξης. Σεισμοί ενδιαμέσου βάθους δεν γίνονται στις ωκεάνιες ράχες αλλά μόνο στο ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης ενώ σεισμοί βάθους γίνονται σχεδόν μόνο στο δυτικό Ειρηνικό ωκεανό και στη Νότια Αμερική.

Διάδοση της διάρρηξης κατά μήκος του ρήγματος:

Διάδοση της διάρρηξης κατά μήκος του ρήγματος Μονοκατευθυντική. Μετάδοση της διάρρηξης προς μία διεύθυνση (κατευθυντικοί σεισμοί). Δικατευθυντική. Μετάδοση της διάρρηξης προς δύο διευθύνσεις.

Χρονική κατανομή σεισμών:

Χρονική κατανομή σεισμών Η συχνότητα και το μέγιστο μέγεθος των σεισμών σε μια περιοχή δεν παραμένουν σταθερά αλλά μεταβάλλονται με το χρόνο. Οι μεταβολές αυτές μπορεί να πραγματοποιούνται στο σεισμικό ρήγμα και στην κοντινή σ’ αυτό περιοχή , όπως είναι οι χρονικές μεταβολές της σεισμικής δράσης που σχετίζονται με το σεισμικό κύκλο, τις σεισμικές ακολουθίες και την επιβραδυνόμενη σεισμική δράση. Μπορεί, όμως, οι χρονικές μεταβολές να πραγματοποιούνται σε ευρύτερη περιοχή η οποία περιλαμβάνει περισσότερα ρήγματα , όπως είναι η επιταχυνόμενη σεισμική δράση και η επαγόμενη σεισμική δράση.

Slide 19:

Σεισμικός κύκλος: η επαναληπτική διαδικασία σώρευσης ενέργειας ελαστικής παραμόρφωσης στο σεισμογόνο ρήγμα και απελευθέρωσής της με τη γένεση ισχυρών σεισμών στο ίδιο ρήγμα. Περίοδος επανάληψης: η διάρκεια του σεισμικού κύκλου.

Slide 20:

Χρόνος Τάση Μετατόπιση

Σεισμικές ακολουθίες:

Σεισμικές ακολουθίες Σεισμική ακολουθία: το σύνολο των σεισμών που γεννιούνται σε έναν τόπο κατά τη διάρκεια ενός μικρού χρονικού διαστήματος. Οι προσεισμοί ενός κύριου σεισμού αποτελούν μια προσεισμική ακολουθία και οι μετασεισμοί αυτού μια μετασεισμική ακολουθία. Στις περιπτώσεις που δεν υπάρχει ένας σεισμός μιας σεισμικής ακολουθίας που να έχει σαφώς μεγαλύτερο μέγεθος από κάθε άλλο σεισμό αυτής, λέμε ότι η σεισμική ακολουθία αποτελεί σμήνος σεισμών και τα μέλη αυτής λέγονται σμηνοσεισμοί .

Νόμος των Gutenberg - Richter:

Νόμος των Gutenberg - Richter logN = a – bM N: ο αριθμός των σεισμών που δημιουργούνται σε μία συγκεκριμένη περιοχή. a: παράμετρος που εξαρτάται από τη σεισμικότητα της περιοχής και το εμβαδόν της επιφάνειας που καλύπτουν τα επίκεντρα. b: παράμετρος που εξαρτάται από τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού και τις επικρατούσες τάσεις. Μ: μέγεθος σεισμών.

Slide 25:

Τιμές b στον Ελληνικό χώρο.

authorStream Live Help