«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 01 (8)

Общее число сейсмических событий в год с магнитудой от 2 до 8 достигает 10⁶, суммарный расход сейсмической энергии определяется порядком 10¹⁹ Дж/год. Но на механическое разрушение породных масс, минеральные преобразования и тепловые эффекты трения в очаговых зонах ее расходуется примерно в 10 раз больше, чем на колебания земной поверхности. Энергия землетрясения с магнитудой порядка 4 составляет 3,6х10¹⁷ Дж, энергия землетрясения с М около 8,6 достигает 5х10¹⁷ Дж, энергия вулканического извержения 10¹⁵ - 10¹⁷Дж, энергия ядерных и горно-эксплуатационных взрывов до 2,4х10¹⁷ Дж.

Примером сейсмогенного “удара” и колебательного последействия являются подземные ядерные взрывы в Неваде в конце 1968 г. Сила взрывного удара здесь достигала 1 Мт; на поверхности вокруг проекции точки взрыва (r = 450 м) наблюдалась интенсивная множественная механическая деформация породных масс; смещения по ранее известным разрывам были установлены в радиусе более 5,5 км; колебательное последействие только афтершокового характера (10 тыс. толчков с М=1,3.. 4,2)[4] продолжалось несколько месяцев. В кратере от ядерного взрыва начальное ударное давление достигает 10⁸ МПа, а температура за фронтом ударной волны — порядка 10х10⁶ градусов. При таких параметрах физические процессы и химические реакции протекают за наносекунды (10^-9с).

Коровые колебания связаны с активизацией сейсмоактивных зон земной коры в зонах вулканизма, коровых рифтов[5], деформационно-метаморфических зонах и т. п. Основное количество землетрясений имеет именно коровую природу с глубиной очагов до 30 км, хотя распространение колебаний корой не ограничивается. Распространяясь в объеме коры, волны проникают глубже ее основания, а по латерали[6] — на многие десятки, сотни и даже тысячи километров.

Для коровых колебаний характерна крайняя нестационарность. Так, в сейсмоактивной зоне Байкальского рифта суммарная энергия землетрясений меняется до двух порядков: в течение года на Байкале фиксируется более 2000 землетрясений (5–6 событий в сутки), в т. ч. сильные события регистрируются с периодичностью: 7 баллов через 1–2 года, 8 — через 5, 9 —через 15 и 10 — через 50 лет. Аналогичный режим активной сейсмичности подтверждается частотой мелкофокусных землетрясений в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов (донные сейсмографы фиксируют до 50–60 “ударов” небольшой силы в сутки).

Испытание первого американского термоядерного устройства “Mike” мощностью 10.4 Mm ТНТ 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок.

Подводный взрыв “Hardtack” мощностью 8 Кт ТНТ, глубина 46 м, лагуна Эниветок, 6 августа 1958 г.

Даже малая амплитуда внешнего воздействия может вызвать скачок деформации такого же порядка величин, что и большая «пиковая» амплитуда. Это связано с накоплением в коре энергии, достаточной, чтобы дополнительный импульс мог привести к потере устойчивости блочной среды.

Микросейсмические (приповерхностные) колебания верхней части коры с диапазоном частот от долей до сотен Гц — неотъемлемое свойство верхней части земной коры. Они возникают после землетрясений и океанических циклонов, от цунами или сейшей в замкнутых водоемах, от штормовых волн и падения метеоритов. Такие колебания также могут быть вызваны ветром, волнением на озерах и течением рек, водопадами, снежными лавинами, сходом ледников и т. п.

Регулярные малоамплитудные микросейсмы вибрационного характера часто обусловлены техногенными причинами. Характерен пример запуска ракеты фон Брауна “Сатурн-5”, доставившей первых астронавтов на Луну; вибрация после старта ракеты фиксировалась в радиусе до 1500 км в течение многих часов. Интенсивное колебание поверхности возбуждает движение транспорта, деятельность промышленных предприятий с режимом импульсного механического нагружения, взрывная “отпалка” и обрушения руды на горно-эксплуатационных комплексах и многое другое.

Особые сейсмогенные колебательные режимы коры образуют стоячие волны крупных водных бассейнов — это короткопериодные квазигармонические колебания, циклически преобразующие, но не перемещающие энергию по латерали. Они возникают как результат сложения встречных бегущих волн во внешних сферах Земли. Такие волны (зыбь) инициируют инфразвуковые волны в атмосферу и вдоль водной поверхности, а проекция области стоячих волн на дно моря представляет собой региональную зону возбуждения микросейсмических колебаний в земной коре.

Сейсмические удары вызывают при падении крупные астероиды, вызывая колебания земной коры, а иногда и мантии.