Кіріспе

Жер қыртысының кенеттен қозғалысы

Жер сілкінісі, сондай-ақ дірілдеу, тербеліс немесе тембл деп те аталады, – литосферада кенеттен энергияның босатылуынан туындаған жер бетінің дірілдеуі. Бұл дірілдеу сейсмикалық толқындарды құрайды. Жер сілкінісінің күші өте әлсізден, сезілмейтіндей, өте күштіге дейін жетеді, осыған байланысты адамдар мен заттар ауаға лақтырылып, маңызды инфрақұрылымға зақым келтіріп, тұтас қалаларды қиратуы мүмкін. Аймақтың сейсмикалық белсенділігі – белгілі бір уақыт ішіндегі жер сілкіністерінің жиілігі, түрі және масштабы. Жер бетіндегі нақты бір мекендегі сейсмикалық белсенділік – бірлік көлемге шаққандағы сейсмикалық энергияның орташа босатылу жылдамдығы. «Жер сілкінісі» термині ең жалпы мағынасында сейсмикалық толқындар тудыратын кез келген сейсмикалық құбылысты сипаттау үшін қолданылады. Жер сілкінісі табиғи жолмен немесе адамның қызметінен, мысалы, кен өндіру, фрекинг және ядролық сынақтар салдарынан туындауы мүмкін. Жарақтан басталатын нүкте гипоцентр немесе ошақ деп аталады, ал оның үстіндегі жер бетінің нүктесі эпицентр болып табылады. Жер сілкінісінің басты себебі – геологиялық жарылымдар, сондай-ақ жанартаулық белсенділік, көшкін және басқа да сейсмикалық құбылыстар. Аймақтағы жер сілкіністерінің жиілігі, түрі және масштабы оның сейсмикалық белсенділігін анықтайды, бұл сейсмикалық энергияның орташа деңгейін көрсетеді. Тарихтағы маңызды жер сілкіністерінің қатарында 1556 жылғы Қытайдағы Шанси жер сілкінісі (830 000-нан астам қаза болды) және 1960 жылғы Чилидегі Вальдивия жер сілкінісі (магнитудасы 9,5 балға жеткен, тіркелген ең үлкен жер сілкінісі) тұрады. Жер сілкінісі жердің дірілдеуі, топырақтың сұйылуы сияқты түрлі салдарларға әкеледі, бұл үлкен зақымдар мен адам өмірінің жоғалуына себеп болады. Ірі жер сілкінісінің эпицентрі теңіз жағасында орналасқан жағдайда, теңіз түбінің ығысуы цунами тудыруы мүмкін. Жер сілкінісі көшкінге ұшырауы мүмкін. Жер сілкінісінің пайда болуына тектоникалық қозғалыстар, соның ішінде қалыпты, кері (итеру) және жылдамдық жарылымдар әсер етеді, ал энергияның босатылуы мен жарылу динамикасы серпімді кері қайту теориясымен реттеледі. Жер сілкінісі қауіптерін басқаруға бағытталған шараларға болжам жасау, дайындық және сейсмикалық нығайту, сондай-ақ сілкініске төзімді құрылыстарды жобалау кіреді. Жер сілкінісінің мәдени әсері мифтерге, діни сенімдерге және қазіргі заманғы БАҚ-қа көрінеді, бұл олардың адам қоғамына тигізетін терең әсерін көрсетеді. Марстағы жер сілкінісі (марсқұбылысы) және Айдағы жер сілкінісі (айқұбылысы) сияқты ұқсас сейсмикалық құбылыстар басқа аспан денелерінде де байқалды, бұл мұндай құбылыстардың Жерден тыс кеңістікте де кездесетінін көрсетеді.

Терминология

Жер сілкінісі – литосферада энергияның кенеттен босатылуынан туындаған Жер бетінің дірілдеуі, ол сейсмикалық толқындарды құрайды. Жер сілкінісін дірілдеу, сілкініс немесе тербеліс деп те атауға болады. "Дірілдеу" сөзі жер сілкінісіне жатпайтын сейсмикалық қозғалыстарды сипаттау үшін де қолданылады. Ең жалпы мағынасында, жер сілкінісі – сейсмикалық толқындарды тудыратын, табиғи немесе адамның әрекетінен туындаған кез келген сейсмикалық құбылыс. Жер сілкінісінің себептері көбінесе геологиялық жарылымдардың жыртылуы болып табылады, бірақ сонымен қатар жанартаулық белсенділік, көшкін, шахта жарылыстары, фрекинг және ядролық сынақтар сияқты басқа да оқиғалар да себеп болуы мүмкін. Жер сілкінісінің бастапқы жыртылу нүктесі оның гипоцентрі немесе ошағы деп аталады. Эпицентр – гипоцентрдің тікелей үстіндегі Жер бетіндегі нүкте. Бір аймақтың сейсмикалық активтігі – белгілі бір уақыт ішіндегі жер сілкіністерінің жиілігі, түрі және масштабы. Жердегі нақты бір орналасқан жердегі сейсмикалық белсенділік – бірлік көлемге шаққандағы сейсмикалық энергияның орташа босатылу жылдамдығы.

Үлгілері

1556 жылғы 23 қаңтарда Қытайдың Шаньси провинциясында болған жер сілкінісі тарихқа енген ең қасіретті жер сілкіністерінің бірі болды. 830 000-нан астам адам қаза тапты. Аймақтағы үйлердің көпшілігі яодун – сазды төбелерге қазылған тұрғын үйлер – еді, және осы құрылыстар құлағанда көптеген адамдар қаза болды. 1976 жылғы Таншань жер сілкінісі 240 000 мен 655 000 аралығында адамдардың өмірін қиып, 20 ғасырдың ең қасіретті оқиғасы болды. 1960 жылғы Чили жер сілкінісі сейсмографпен өлшенген ең күшті жер сілкінісі болып табылады, 1960 жылғы 22 мамырда 9,5 балға жеткен. Тарихқа енген ең үлкен он жер сілкінісінің барлығы мега-серпілісті жер сілкіністері болып табылады; алайда, осы онның ішінде 2004 жылғы Үнді мұхитындағы жер сілкінісі бір мезгілде тарихтағы ең қасіретті жер сілкіністерінің бірі болып саналады. Адам өліміне себеп болған, қуатты жер сілкіністері, көбінесе, тығыз қоныстанған аймақтарға немесе мұхитқа жақын болғандықтан қауіпті болды, мұнда жер сілкіністері мыңдаған шақырым қашықтықтағы елді мекендерді қиратуға қабілетті цунами тудырады. Өмірді жоғалту қаупі жоғары аймақтарға жер сілкіністері сирек, бірақ күшті болатын және сейсмикалық құрылыс нормалары нашар сақталған, күшін жойған немесе мүлдем жоқ кедей аймақтар жатады.

Пайда болуы

Тектоникалық жер сілкіністері Жер бетінің кез келген жерінде, егерде жарық жазықтығы бойымен жарықтардың таралуын қамтамасыз ететін жеткілікті серпімді деформация энергиясы жинақталған болса, пайда болады. Ақау беттерінің өзара тегіс және сейсмикалық емес жылжуы, ақау беті бойындағы үйкеліс кедергісін арттыратын бұзылыстар немесе тікпалар болмаса ғана мүмкін. Көптеген ақау беттерінде мұндай тікпалар болады, бұл «жабысып-сырғанау» құбылысына әкеледі. Ақау құлыпталғаннан кейін, тақталардың арасындағы салыстырмалы қозғалыс стрестің артуына және, демек, ақау бетінің айналасындағы көлемде деформация энергиясының жиналуына әкеледі. Бұл стресс тікпаны бұзуға жеткенше жалғасады, содан кейін ақаудың құлыпталған бөлігінде кенеттен сырғанауға мүмкіндік туындайды, сақталған энергия босатылады. Бұл энергия сәулеленген серпімді деформация сейсмикалық толқындары, ақау бетінің үйкеліс арқылы қызуы және тау жынысының жарылуының комбинациясы түрінде босатылады, осылайша жер сілкінісі туындайды. Деформация мен стрестің біртіндеп жиналуы және кездейсоқ жер сілкінісімен аяқталу процесі серпімді кері қайтару теориясы деп аталады. Бағалау бойынша, жер сілкінісінің жалпы энергиясының 10 пайызына дейін немесе одан да азы сейсмикалық энергия ретінде сәулеленеді. Жер сілкінісінің энергиясының көп бөлігі жер сілкінісі жарығының өсуін қамтамасыз ету үшін қолданылады немесе үйкеліс нәтижесінде пайда болатын жылуға айналады. Сондықтан жер сілкінісі Жердің қолда бар серпімді потенциалдық энергиясын төмендетеді және температурасын көтереді, бірақ бұл өзгерістер Жердің терең ішкі бөлігінен жылудың өткізгіш және конвективті ағынымен салыстырғанда мардымсыз.

Ақау түрлері

Бұзылудың үш негізгі түрі бар, олардың барлығы жер сілкінісін тудыруы мүмкін: қалыпты, кері (итеру) және жылдам сырғу. Қалыпты және кері бұзылулар – бұл беткейлік жылжудың мысалдары, онда бұзылу бойындағы орын ауыстыру беткей бағытында болады және олардың қозғалысы тік компонентті қамтиды. Көптеген жер сілкіністері беткейлік жылжу және жылдам сырғу компоненттері бар жарықтардағы қозғалыс нәтижесінде пайда болады; бұл көлбеу жылжу деп аталады. Жер қыртысының ең жоғарғы, серпімді бөлігі және тектоникалық плиталардың ыстық мантияға батып бара жатқан салқын плиталары – планетамыздың серпімді энергияны сақтап, жарықтардың жыртылуы кезінде босата алатын жалғыз бөліктері. Шамадан тыс ыстық тау жыныстары қысымға жауап ретінде ағып тұрады; олар жер сілкінісі кезінде жарылмайды. Жыртылудың және картаға түсірілген жарықтардың (бір жыртылу кезінде жарылуы мүмкін) ең үлкен ұзындығы шамамен. Мысалдар: Аляскадағы (1957), Чилидегі (1960) және Суматрадағы (2004) жер сілкіністері, барлығы субдукция аймақтарында болған. Сан-Андреас жарығындағы (1857, 1906), Түркиядағы Солтүстік Анатолия жарығындағы (1939) және Аляскадағы Денели жарығындағы (2002) жылдам сырғу жарықтарындағы ең ұзын жер сілкінісі жыртылулары субдукциялық плиталар шеттеріндегі ұзындықтың жартысынан үштен бір бөлігіне дейін, ал қалыпты жарықтардағы ұзындығы одан да қысқа.

Қалыпты ақаулар

Қалыпты жарықтар негізінен қабықтың созылатын аймақтарында пайда болады, мысалы, дивергенттік шекарада. Қалыпты жарықтармен байланысты жер сілкінісінің күші көбінесе 7 балдан аспайды. Көптеген қалыпты жарықтардың максималды шамасы одан да шектеулі, себебі олардың көп бөлігі Исландиядағыдай таралатын орталықтар бойында орналасқан, онда хрупт қабаттың қалыңдығы шамамен .

Кері бұзылулар

Кері бұзылулар қабықтың қысқарып бара жатқан аймақтарында пайда болады, мысалы, конвергенттік шекарада. Кері бұзылулар, әсіресе конвергенттік шекаралар бойындағылары, ең күшті жер сілкіністерімен байланысты (мегажарылыс жер сілкіністері деп аталады), соның ішінде 8 балды немесе одан жоғары жер сілкіністерінің көбі. Мегажарылыс жер сілкіністері әлемдегі сейсмикалық моменттің шамамен 90% -ын құрайды.

Шабу-сығу ақаулары

Шабуылдық тайғақ сынықтары – бұл екі жағы бір-біріне көлденең жылжитын тік құрылымдар; трансформация шекаралары – шабуылдық тайғақ сынығының нақты бір түрі. Шабуылдық тайғақ сынықтары, әсіресе континенттік трансформациялар, шамамен 8 балға дейін зор жер сілкінісін тудыруы мүмкін. Шабуылдық тайғақ сынықтары көбінесе тік бағытта орналасқан, нәтижесінде сынық қабығының ішіндегі ені шамамен болады. Сондықтан 8 балдан жоғары магнитудадағы жер сілкінісі болуы мүмкін емес. Сонымен қатар, үш түрлі сынықта кернеу деңгейлерінің өзіндік иерархиясы бар. Көтерілу сынықтары ең жоғары, шабуылдық тайғақ сынықтары орташа, ал қалыпты сынықтар ең төменгі кернеу деңгейінде пайда болады. Мұны ең үлкен басты кернеудің бағытын, яғни сынық кезінде тау жынысы массасын "итетін" күштің бағытын қарастыру арқылы түсінуге болады. Қалыпты сынықтарда тау жынысы массасы тік бағытта төмен итереді, сондықтан итеру күші (ең үлкен басты кернеу) тау жынысы массасының салмағына тең. Көтерілу кезінде тау жынысы массасы ең аз басты кернеу бағытында, яғни жоғары қарай жылжиды, тау жынысын көтеріп, сондықтан артық жүктеме ең аз басты кернеуге тең. Шабуылдық тайғақ сынығы жоғарыда сипатталған екі түрдің аралық түрі болып табылады. Кернеу режиміндегі осы айырмашылық үш сынық ортасында сынық кезінде кернеудің төмендеуіне әсер етеді, бұл сынық өлшемдеріне қарамастан сәулеленген энергияның айырмашылығына себеп болады.

Босатылған энергия

Әрбір бірлік шамасының артуына байланысты, шығарылған энергия шамамен отыз есеге артады. Мысалы, 6,0 магнитудалы жер сілкінісі 5,0 магнитудалы жер сілкінісінен шамамен 32 есе көп энергия бөліп шығарады, ал 7,0 магнитудалы жер сілкінісі 5,0 магнитудалы жер сілкінісінен 1000 есе көп энергия бөліп шығарады. 8,6 магнитудалы жер сілкінісі Екінші дүниежүзілік соғыста қолданылған 10 000 атом бомбасының энергиясына тең энергияны бөліп шығарады. Бұл себебі, жер сілкінісінде бөлінетін энергия, демек оның магнитудасы, жарылған жарықшаның ауданына және кернеудің төмендеуіне пропорционалды. Сондықтан, жарықшаның ұзындығы мен ені неғұрлым үлкен болса, соғұрлым магнитудасы үлкен болады. Дегенмен, жарықтағы жер сілкінісінің ең жоғары магнитудасын анықтайтын ең маңызды параметр – ең жоғары ұзындығы емес, ені, өйткені ол 20 есеге өзгереді. Конвергентті плиталардың жиектерінде жарылу жазықтығының бұрышы өте кішкентай, әдетте шамамен 10 градусқа тең. Осылайша, Жердің жоғарғы, сынық қабығындағы жазықтықтың ені (мысалы, Жапонияда 2011 жылы немесе Аляскада 1964 жылы) ең күшті жер сілкіністерін тудыруға мүмкіндік береді.

Назар аудару

Тектоникалық жер сілкіністерінің көпшілігі Отын Шенберінен ондаған километрден аспайтын тереңдікте пайда болады. Жер сілкінісінің тереңдігі кем болса, ол "жер бетіне жақын" жер сілкінісі деп жіктеледі, ал ошақ тереңдігі аралығындағы жер сілкіністері әдетте "орташа тереңдіктегі" немесе "аралық тереңдіктегі" жер сілкінісі деп аталады. Субдукция аймақтарында, ескі және салқын мұхиттық қыртыс басқа тектоникалық тақтаның астына түсетін жерлерде, терең ошақты жер сілкіністері әлдеқайда үлкен тереңдікте (ден бастап) болуы мүмкін. Бұл сейсмикалық белсенді субдукция аймақтары Вадати-Бениофф аймақтары деп белгілі. Терең ошақты жер сілкіністері субдукцияланған литосфераның жоғары температура мен қысым салдарынан енді сынық болуы тиіс емес тереңдікте пайда болады. Терең ошақты жер сілкіністерінің пайда болуының мүмкін механизмі – оливиннің спинель құрылымына фазалық өтуіне байланысты жарықтардың пайда болуы.

Жанартау қызметі

Жер сілкіністері көбінесе жанартаулық аймақтарда болады және олар тектоникалық жарылымдардың да, жанартаулардағы магманың қозғалысының да салдарынан туындайды. Мұндай жер сілкіністері жанартаудың атқылауының алдын ала хабарлау белгісі болуы мүмкін, мысалы, 1980 жылы Сент-Хеленс тауы атқылауы кезінде болғандай. Жер сілкінісінің сериясы жанартау ішінде ағатын магманың орнын анықтауға көмектеседі. Бұл серияларды сейсмометрлер және тіктеп өлшегіш (жер бетінің еңістігін өлшейтін құрал) арқылы тіркеуге болады және жақын арада немесе болашақтағы атқылауларды болжау үшін сенсор ретінде қолдануға болады.

Сынған динамикасы

Тектоникалық жер сілкінісі ошақты құрайтын жарық бетіндегі бастапқы сырғанау аймағы ретінде басталады. Жарқылы басталганнан кейін, ол ошақтан алыстап, жарық беті бойымен тарала бастайды. Бүйірлік таралу жарыққа кедергіге, мысалы, жарық сегментінің соңына немесе жарылуды жалғастыруға жеткіліксіз кернеу бар аймаққа жеткенге дейін жалғасады. Ірі жер сілкіністерінде жарылу тереңдігі төменнен серпімді-пластикалық өту аймағымен, ал жоғарыдан жер бетімен шектеледі. Бұл процестің механизмі нашар түсінілген, себебі мұндай жылдам қозғалыстарды зертханада қайта жасау немесе күшті жер қозғалысы салдарынан ядролық аймаққа жақын сейсмикалық толқындарды тіркеу қиын. Супершир жер сілкінісі жарылулары S толқынының жылдамдығынан асып түсетін жылдамдықпен таралатыны белгілі. Осыған дейін барлығы ірі қиылысқан оқиғалар кезінде байқалды. 2001 жылғы Куньлун жер сілкінісінен туындаған ерекше кең зардапкерлік аймақ мұндай жер сілкіністерінде пайда болатын дыбыстық соққының әсеріне байланысты деп есептеледі.

Әдеттегідей жер сілкінісі

Баяу жер сілкінісінің жарылулары едәуір төмен жылдамдықпен таралады. Ерекше қауіпті баяу жер сілкінісі түрі – цунамилік жер сілкінісі. Кейбір аса ірі жер сілкіністерінің баяу таралу жылдамдығы салдарынан сезімдердің салыстырмалы түрде әлсіздігі көрші жағалаудағы халықты ескерте алмайды, мысалы, 1896 жылғы Санрику жер сілкінісінде болғандай.

Косейсмикалық қысымның жоғарылауы және тесік қысымының әсері

Жер сілкінісі кезінде жарықшақ жазықтығында жоғары температура пайда болуы мүмкін, бұл тесік қысымын арттырып, тау жынысының ішіндегі жер асты суларының булануына әкеледі. Косейсмикалық фазада мұндай арту сырғудың дамуы мен жылдамдығына маңызды әсер етеді, ал сейсмикалық фазадан кейін афтершок тізбегін бақылай алады, себебі негізгі оқиғадан кейін тесік қысымының артуы айналадағы жарық желісіне баяу таралады. Көптеген жер сілкінісі шоғырлары аз немесе ешқандай зиян келтірмейтін шағын сілкіністерден тұрады, бірақ жер сілкіністерінің белгілі бір үлгімен қайталанып тұруы мүмкін деген теория бар. Жер сілкінісі кластерлері, мысалы, Калифорния штатындағы Паркфилд аймағында байқалды, онда Паркфилд жер сілкінісі кластерін зерттеу бойынша ұзақ мерзімді зерттеулер жүргізілуде.

Кейінгі толқындар

Сол сілкініс – бұрынғы, негізгі сілкіністен кейін болатын жер сілкінісі. Бұл сол сілкіністердің негізгі себептері – тау жыныстары арасындағы кернеудің күрт өзгеруі және бастапқы сілкіністен туындаған кернеу, сондай-ақ негізгі сілкіністің әсеріне бейімделуі кезінде жарылған жарық жазықтығының төңірегіндегі қыртыс. 2012 жылдың тамызында Оңтүстік Калифорнияның Имперлік аңғары жер сілкіністерінен дірілдеді, бұл 1970 жылдардан бері аймақтағы ең жоғары белсенділік деңгейін көрсетті. Кейде жер сілкіністері тізбегі "жер сілкінісі даулы" деп аталатын құбылыста болады, онда сілкіністер жарық бойында шоғырланып, әрбір сілкініс алдыңғы сілкіністің дірілінен немесе кернеудің қайта таралуынан туындайды. Бұл дауылдар жылдар бойы созылуы мүмкін, кейінгі сілкіністер алғашқыларымен салыстырылатын зиян келтіруі мүмкін, бұл сол сілкіністерге ұқсас, бірақ жарықтың іргелес бөліктерінде болады. Мұндай үлгі 20 ғасырда Түркиядағы Солтүстік Анатолия жарығында болған онға жуық сілкіністе байқалды және Таяу Шығыстағы үлкен сілкіністердің бұрынғы аномалды шоғырларында да болды деп есептеледі.

Жиілігі

Жыл сайын шамамен 500 мың жер сілкінісі тіркеледі. Олардың 100 мыңына жуығы сезіледі. Әлемде кішігірім жер сілкіністері жиі орын алады, мысалы, АҚШ-та Калифорния мен Аляскада, сондай-ақ Сальвадорда, Мексикада, Гватемалада, Чилиде, Перуде, Индонезияда, Филиппинде, Иранда, Пәкістанда, Португалиядағы Азор аралдарында, Түркияда, Жаңа Зеландияда, Грецияда, Италияда, Үндістанда, Непалда және Жапонияда. Ірі жер сілкіністері сирек кездеседі, ал олардың арасындағы қатынас экспоненциалды: мысалы, 4 балдан үлкен жер сілкінісі 5 балдан үлкен жер сілкінісіне қарағанда шамамен он есе көп болады. (Сейсмикалық белсенділігі төмен) Ұлыбританияда, мысалы, орташа есеп бойынша әр жыл сайын 3,7–4,6 балдық жер сілкінісі, әр 10 жыл сайын 4,7–5,5 балдық жер сілкінісі және әр 100 жыл сайын 5,6 бал немесе одан да үлкен жер сілкінісі тіркеледі. Бұл Гутенберг-Рихтер заңының мысалы. 1931 жылы шамамен 350 сейсмикалық станция болса, бүгінде олардың саны мыңдағанға жетті. Осының нәтижесінде, бұрынғыға қарағанда көбірек жер сілкінісі тіркеледі, бірақ бұл жер сілкінісінің санының артуына емес, өлшеу құралдарының жетілуіне байланысты. АҚШ Геологиялық қызметінің (USGS) бағалауынша, 1900 жылдан бері жылына орташа есеппен 18 ірі жер сілкінісі (магнитудасы 7,0–7,9) және бір үлкен жер сілкінісі (магнитудасы 8,0 немесе одан да үлкен) тіркелді, және бұл көрсеткіш салыстырмалы түрде тұрақты. Соңғы жылдары ірі жер сілкіністерінің саны азайып келеді, бірақ бұл жүйелі үрдіс емес, ықтимал статистикалық ауытқу. Жер сілкінісінің көлемі мен жиілігі туралы толық статистиканы АҚШ Геологиялық қызметінен алуға болады. Жақында ірі жер сілкіністерінің санының артуы байқалды, оны тектоникалық белсенділіктің қарқынды кезеңдері мен ұзақ төмен қарқындылық арасындағы циклдық үлгімен түсіндіруге болады. Алайда, жер сілкінісін дәл тіркеу 1900 жылдардың басында ғана басталды, сондықтан осы тұжырымды нақты айту әлі ерте. Әлемдегі жер сілкінісінің көп бөлігі (90%, ал ең үлкендерінің 81%) Тынық мұхитының оттық белдеуі деп аталатын, тұмсық пішіндес аймақта орын алады, ол көбінесе Тынық мұхиты тақтасын шектеуге тиіс. Үлкен жер сілкіністері басқа тақта шекараларында да болады, мысалы, Гималай тауларында. Мексика қаласы, Токио және Тегеран сияқты мегаполистердің сейсмикалық қаупі жоғары аймақтарда тез өсуіне байланысты, кейбір сейсмологтар бір ғана жер сілкінісі үш миллионға дейін адамның өмірін алып кетуі мүмкін екенін ескертеді.

Сейсмикалық әсер

Жер сілкіністерінің көпшілігі Жердің тектоникалық тақталарының қозғалысынан туындайды, бірақ адамның қызметі де жер сілкіністерін тудыруы мүмкін. Жер бетінде де, жер астында да атқарылатын іс-әрекеттер қыртыстың кернеуін өзгерте алады, оның ішінде су қоймаларын салу, көмір немесе мұнай сияқты пайдалы қазбаларды өндіру, сондай-ақ қалдықтарды жою немесе гидравликалық жару (фрекинг) үшін сұйықтықтарды жерге құю. Мұндай жер сілкіністерінің көпшілігінің шамасы кішкентай болады. 2011 жылы Оклахома штатында болған 5,7 балдық жер сілкінісі мұнай өндірісінен пайда болған сарсуды инъекциялық ұңғымаларға құю нәтижесінде туындаған деп саналады, ал зерттеулер бұл штаттың мұнай өнеркәсібінің өткен ғасырда басқа да жер сілкіністеріне себеп болғанын көрсетеді. Колумбия университетінің зерттеу жұмысында 2008 жылы Сычуаньда болған 8,0 балдық жер сілкінісінің Зипинпу тоғанының жүктемесінен туындағаны айтылған, бірақ бұл байланыс толыққанды дәлелденбеген.

Өлшем және орналасу

Жер сілкінісінің күшін сипаттауға қолданылатын аспаптық шкалалар 1930 жылдары Рихтер шкаласымен басталды. Бұл – оқиғаның амплитудасының салыстырмалы түрде қарапайым өлшемі, және 21-ші ғасырда оның қолданылуы ең азға азайды. Сейсмикалық толқындар Жердің ішкі қабаттары арқылы жүреді және оларды сейсмометрлер қашықтықтан тіркеуге болады. 1950 жылдары жер бетіндегі толқынның шамасы алыстағы жер сілкінісін өлшеу және ірі оқиғалардың дәлдігін арттыру мақсатымен әзірленді. Момент шамасы шкаласы соққының амплитудасын ғана емес, сонымен қатар сейсмикалық моментті (жарылудың жалпы ауданы, жарықшақтың орташа жылжуы және тау жынысының беріктігі) де ескереді. Жапон метеорологиялық агенттігінің сейсмикалық қарқындылық шкаласы, Медведев–Спонхейер–Карник шкаласы және Меркалли қарқындылық шкаласы – байқалған әсерлерге негізделген және сілкіністің күшімен байланысты.

Ылғалдылығы мен көлемі

Жер сілкінісі – адамзат тарихының басынан бері кездесетін кең таралған құбылыс. Күшті қозғалыс акселерометрлері ойда келгенге дейін, сейсмикалық оқиғаның қарқындылығы байқалған әсерлеріне сүйеніп бағаланды. Магнитуда мен қарқындылық тікелей байланысты емес және әртүрлі әдістермен есептеледі. Жер сілкінісінің магнитудасы – оның жер сілкінісінің көзіндегі мөлшерін сипаттайтын жалғыз сан. Ал қарқындылық – жер сілкінісі төңірегіндегі әртүрлі жерлердегі сілкіністің өлшемі. Қарқындылық мәндері жер сілкінісіне дейінгі қашықтыққа және жер астындағы тау жыныстары мен топырақтың құрамына байланысты әртүрлі болады. Жер сілкінісінің магнитудасын өлшеуге арналған алғашқы шкаланы Чарльз Фрэнсис Рихтер 1935 жылы жасады. Келесі шкалалар (сейсмикалық магнитуда шкалалары) негізгі қағидасын сақтап қалды, онда әрбір бірлік жер сілкінісінің амплитудасында он есе, ал энергиясында 32 есе айырмашылықты көрсетеді. Соңғы шкалалар да шкала шегінде шамамен бірдей сандық мәнге ие болу үшін түзетіледі. Көптеген бұқаралық ақпарат құралдары жер сілкінісінің магнитудасын «Рихтер магнитудасы» немесе «Рихтер шкаласы» деп хабарлағанымен, көптеген сейсмологиялық мекемелер жер сілкінісінің күшін сәттік магнитуда шкаласы бойынша көрсетеді, ол жер сілкінісінің шығарған нақты энергиясына, статикалық сейсмикалық моментке негізделген.

Сейсмикалық толқынның келуі

Нәтижесінде, алыс жер сілкінісінің алғашқы толқындары Жердің мантиясы арқылы обсерваторияға жетеді. Орташа есепте, жер сілкінісіне дейінгі километрлік қашықтық P және S толқындары арасындағы секундтар санының 8 еселенгеніне тең. Аз ғана ауытқулар жер асты құрылымының біртекті еместігінен туындайды. Осындай сейсмограмма талдауы арқылы 1913 жылы Бену Гутенберг Жердің ядросын анықтаған. P толқындарына қарағанда, S толқындары және кейін келетін жер бетіндегі толқындар көбірек зақым келтіреді. P толқындары қозғалыс бағытында материалды қысып, кеңейтеді, ал S толқындары жерді тік және көлденең бағытта қозғайды.

Орналасу және есеп беру

Жер сілкінісі оның шамасымен ғана емес, сондай-ақ қай жерде болғанымен де жіктеледі. Әлем саяси және географиялық шекаралармен қатар сейсмикалық белсенділікке негізделген 754 Флинн-Энгдаль аймағына (ФЭ аймақтары) бөлінген. Активті аймақтар кіші ФЭ аймақтарына, ал аз активті аймақтар үлкен ФЭ аймақтарына жатады. Жер сілкінісі туралы стандартты хабарламаға оның шамасы, орын алған күні мен уақыты, эпицентрінің географиялық координаттары, эпицентрдің тереңдігі, географиялық аймағы, елді мекендерге дейінгі қашықтық, орналасудың белгісіздігі, USGS жер сілкінісі есептеріне енгізілген бірнеше параметрлер (хабарлаған станциялар саны, байқаулар саны және т.б.) және бірегей оқиға ID кіреді. Дәстүрлі түрде салыстырмалы түрде баяу сейсмикалық толқындар жер сілкінісін анықтау үшін қолданылғанмен, ғалымдар 2016 жылы гравитациялық өлшемдер жер сілкінісін дереу анықтауға мүмкіндік беретінін анықтады және 2011 жылғы Тохоку Оки ("Фукусима") жер сілкінісімен байланысты гравитациялық жазбаларды талдау арқылы оны растады.

Дәрелдеу және жердің жарылуы

Жер сілкінісі мен жердің жарылуы – жер сілкінісінің негізгі салдары болып табылады, олар әсіресе ғимараттар мен басқа да берік құрылымдарға түрлі деңгейде зақым келтіруі мүмкін. Жергілікті салдардың күші жер сілкінісінің шамасының, эпицентрден алыс қашықтығының және жергілікті геологиялық және геоморфологиялық жағдайлардың күрделі үйлесіміне байланысты, бұл жағдайлар сейсмик толқындардың таралуын күшейте немесе әлсірете алады. Жер сілкінісі жер үстіндегі үдеу арқылы өлшенеді. Нақты жергілікті геологиялық, геоморфологиялық және геоқұрылымдық ерекшеліктер тіпті аз күшті жер сілкінісі кезінде де жер бетінде күшті сілкіністерді тудыруы мүмкін. Бұл құбылыс жергілікті күшейту деп аталады. Ол негізінен қатты, терең қабаттардан жұмсақ, беткі қабаттарға сейсмик қозғалыстың берілуіне және мұндай шөгінділердің ерекше геометриялық орналасуына байланысты сейсмик энергияның шоғырлануына байланысты туындайды. Жердің жарылуы – бұл жер сілкінісі кезінде жер бетінде байқалатын жарықтар мен орын ауыстырулар, ірі жер сілкінісі кезінде бірнеше метрге жете алады. Жердің жарылуы – бөгеттер, көпірлер және атом электр станциялары сияқты ірі инженерлік құрылыстар үшін елеулі қауіпті құрайды және құрылыстың қызмет ету мерзімі ішінде жер бетін жаруы мүмкін болатын жарықтарды анықтау үшін қолданыстағы жарықтарды мұқият картографиялауды талап етеді.

Топырақты сұйыту

Топырақтың сұйықтануы суға қаныққан ұсақ материал (мысалы, құм) дірілдеу салдарынан уақытша беріктігін жоғалтып, қатты күйден сұйық күйге өтетін кезде пайда болады. Топырақтың сұйықтануы ғимараттар мен көпірлер сияқты қатаң құрылымдардың сұйықталған топыраққа көлденең иілуіне немесе батып кетуіне себеп болуы мүмкін. Мысалы, 1964 жылғы Аляска жер сілкінісінде топырақ сұйықталып, көптеген ғимараттар жерге батып, соңында өзімен-өзі құлап түсті.

Жер сілкінісі

Жер сілкінісі еңіс тұрақсыздығын туғызып, көшкіндерге алып келуі мүмкін, бұл үлкен геологиялық қауіпті құрайды. Көшкін қаупі құтқару қызметкерлері құтқару жұмыстарын жүргізіп жатқан кезде де сақталуы мүмкін.

Өрттер

Жер сілкінісі электр қуатын беру желілерін немесе газ құбырларын бұзу арқылы өрттерге себеп болуы мүмкін. Су құбырларының жарылуы және қысымның төмендеуі салдарынан, өрт басталғаннан кейін оны тоқтату қиынға соғуы мүмкін. Мысалы, 1906 жылғы Сан-Франциско жер сілкінісінде өрт салдарынан, жер сілкінісінен көбірек адам қаза тапты.

Цунами

Цунами – үлкен көлемдегі судың кенеттен немесе күрт қозғалысынан туындайтын, оның ішінде теңізде жер сілкінісі болған кезде пайда болатын ұзақ толқын ұзындығы және ұзақ мерзімді теңіз толқындары. Ашық мұхитта толқын шыңдары арасындағы қашықтық жүз метрден асып, толқын периоды бес минуттан бір сағатқа дейін ауысуы мүмкін. Мұндай цунамилер сағатына 600–800 шақырым (373–497 миль) жылдамдықпен қозғалады, бұл жылдамдық судың тереңдігіне байланысты өзгереді. Жер сілкінісі немесе су астындағы көшкіннен пайда болған үлкен толқындар жағалаудағы аймақтарды бірнеше минут ішінде басып кетеді. Цунами ашық мұхит арқылы мыңдаған шақырымдарға дейін жүріп, оларды тудырған жер сілкінісінен кейін бірнеше сағаттан соң алыс жағалауларда қиратуға әкелуі мүмкін. Көбінесе, 7,5 балдан төмен магнитудалы жер сілкінісі цунами тудырмайды, бірақ мұндай жағдайлар тіркелген. Ең қатты зиян келтіретін цунамилердің көпшілігі 7,5 бал және одан жоғары магнитудалы жер сілкінісінің салдарынан болады. Тәжікстандағы Сарез көлінің астындағы аймақтар, егер жер сілкінісі кезінде пайда болған Усой бөгеті болашақтағы жер сілкінісі кезінде бұзылса, апатты су тасқынының қаупіне тап болады. Алдын ала есептеулер бойынша, су тасқыны шамамен бес миллион адамға әсер етуі мүмкін.

Болжам

Жер сілкінісін болжау – сейсмология ғылымының бір саласы болып табылады, ол болашақтағы жер сілкінісінің уақытын, орнын және магнитудасын белгілі шекте анықтаумен айналысады. Жер сілкінісінің қайда және қашан болатынын болжау үшін көптеген әдістер әзірленген. Сейсмологтардың көптеген зерттеу жұмыстарына қарамастан, нақты күніне немесе айына дейін ғылыми тұрғыдан дәл болжау әлі де мүмкін емес.

Болжамдау

Болжам жасау көбінесе болжаудың бір түрі деп есептелсе де, жер сілкінісін болжау жиі жер сілкінісін күтуден ажыратылады. Жер сілкінісін болжау – белгілі бір аймақтағы жылдар немесе ондаған жылдар ішінде болатын зиянды жер сілкіністерінің жиілігі мен күшін қамтитын, жалпы жер сілкінісі қауіптерінің ықтималдықпен бағалануымен айналысады. Жетексіздігі жақсы түсінілген жарықтар үшін, келесі бірнеше онжылдықтарда сегменттің жарылу ықтималдығын бағалауға болады. Жер сілкінісін ескерту жүйелері жер сілкінісі басталғанда аймақтық хабарлама беруге қабілетті, бірақ жер беті қозғала бастағанға дейін, жүйе шегіндегі адамдарға жер сілкінісінің әсерін сезінбей тұрып, қауіпсіз жағдайға түсуге мүмкіндік береді.

Дайындық

Жер сілкінісі инженерлігінің мақсаты – ғимараттарға, көпірлерге, туннельдерге, жолдарға және басқа да құрылыстарға жер сілкінісінің тигізетін әсерін болжау және осындай құрылымдарды зақымдану қаупін азайту үшін жобалау. Бар болған құрылыстарды сейсмикалық күшейту арқылы өзгертіп, олардың жер сілкінісіне төзімділігін арттыруға болады. Жер сілкінісі сақтандыруы ғимарат иелеріне жер сілкінісінен туындайтын шығындардан қаржылық қорғаныс ұсынады. Үкімет немесе ұйым қауіптерді азайту және салдарын дайындау үшін төтенше жағдайларды басқару стратегияларын қолдана алады. Жасанды интеллект ғимараттарды бағалауға және алдын ала шараларды жоспарлауға көмектеседі. "Игорь" сарапшы жүйесі – бұл жылдам зертхананың бір бөлігі, ол кірпіштен салынған ғимараттардың сейсмикалық бағалауын жүргізуге және оларды күшейту жөніндегі жұмыстарды жоспарлауға қажетті процедураларды қолдайды. Ол Лиссабон, Родос және Неаполь қалаларындағы ғимараттарды бағау үшін қолданылған. Жеке адамдар да су жылытқыштар мен адамдарға зиян келтіруі мүмкін ауыр заттарды бекіту, коммуналдық желілерді тоқтату құралдарын табу және сілкініс басталғанда не істеу керектігі туралы білу сияқты дайындық шараларын қабылдай алады. Үлкен су кеңістіктеріне жақын аймақтарда жер сілкінісіне дайындыққа үлкен жер сілкінісінен туындаған цунами қаупі де кіреді.

Тарихи көзқарастар

Біздің заманымыздан бұрынғы V ғасырдағы грек философы Анаксагордың өмірінен бастап біздің заманымыздың XIV ғасырына дейін жер сілкінісі көбінесе "Жердің қуысындағы ауаға (буға)" байланыстырылды. Талес Милеттік (625–547 жж.) жер сілкінісінің себебі жер мен су арасындағы кернеу екеніне сенген жалғыз адам болды. Грек мифологиясында Посейдон жер сілкінісінің себебі және құдайы саналды. Ол ашуланғанда үш тісті найзасымен жерге соғып, жер сілкінісі және басқа да апаттар тудыратын. Сондай-ақ, ол адамдарды жазалау және оларға қорқыныш ұқтыру үшін жер сілкінісін пайдаланған. Жапон мифологиясында Намазу (鯰) – жер сілкінісін тудыратын алып балық. Намазу жер астындағы лайда өмір сүреді және оны Касима құдайы күзетіп, балықты таспен байлап ұстайды. Касима қадағалауын жібергенде, Намазу күшпен қимылдап, зор жер сілкінісін тудырады.

Танымал мәдениетте

Қазіргі заманғы танымал мәдениетте жер сілкінісін бейнелеу 1995 жылы Кобеде немесе 1906 жылы Сан-Францискода қираған ұлы қалалардың естелігімен қалыптасады. Көркем әдебиеттегі жер сілкіністері көбінесе кенеттен, ескертусіз болып келеді. Заманауи фильмдердегі жер сілкінісінің суреттелуі адамның психологиялық реакциясын көрсетуде әртүрлі келеді, бұл реакция тікелей зардап шеккен отбасылар мен жақындарына тигізетін нағыз қыйындықтарға байланысты. Апаттан кейінгі психикалық денсаулық саласындағы зерттеулер отбасы мүшелерінің және маңызды қоғамдық тұлғалардың жоғалтылуы, үйдің және таныс ортаның жоғалтылуы, сондай-ақ тірі қалу үшін қажетті жабдықтар мен қызметтердің жоғалтылуының әртүрлі рөлін білудің маңыздылығын атап көрсетеді. Әсіресе балалар үшін, жер сілкінісінен кейін оларды қорғайтын, тамақтандырып, киіндіретін және оларға болған оқиғаны түсінуге көмектесетін қамқор ересектердің болуы, тек азық-түлікпен қамтамасыз етуден гөрі олардың эмоционалдық және физикалық денсаулығы үшін маңыздырақ екені дәлелденді. 2010 жылғы Гаитидегі жер сілкінісінде және басқа да өмірді қиюмен, қиратумен байланысты апаттардың бұқаралық ақпарат құралдарындағы көрсетілімдерінде байқалғандай, жоғалту мен орын ауыстыруға немесе үкіметтік басқару мен қызметтердің бұзылуына байланысты реакцияларды аурулану ретінде қарастырмау, керісінше, конструктивті мәселелерді шешуге және ойлануға қолдау көрсету үшін оларды растау маңызды деп есептеледі.

Жерден тыс

Жер сілкінісіне ұқсас құбылыстар басқа планеталарда (мысалы, Марста марссілкінісі) және Айда (мысалы, айсілкінісі) байқалған.