¿Cómo ocurren los terremotos?
Fenómeno sísmico
Cuando se produce un terremoto, el fenómeno más básico es la vibración continua del suelo, principalmente sacudidas evidentes. Las personas en la zona del terremoto a veces sienten que saltan arriba y abajo antes de sentir un temblor importante. Esto se debe a que las ondas sísmicas viajan desde el subsuelo a la superficie, siendo las ondas longitudinales las primeras en llegar. Las ondas de corte producen entonces grandes vibraciones horizontales, que son una de las principales causas de riesgo de terremotos. Durante el terremoto de Chile de 1960, el mayor temblor duró 3 minutos. El primer desastre causado por los terremotos es la destrucción de casas y estructuras, lo que provoca víctimas humanas y animales. Por ejemplo, en el terremoto de Tangshan de 1976 en China, entre el 70% y el 80% de los edificios se derrumbaron, provocando numerosas víctimas. Los terremotos también tienen un gran impacto en el paisaje natural. Las principales consecuencias son fallas y grietas en el suelo. Las fallas superficiales de los grandes terremotos a menudo se extienden por decenas a cientos de kilómetros y, a menudo, tienen desplazamientos verticales y horizontales obvios, que pueden reflejar las características de los cambios estructurales en la fuente del terremoto (ver el terremoto de Houwei y el terremoto de San Francisco). Pero no todas las fallas superficiales están directamente relacionadas con el movimiento de la fuente del terremoto. También pueden ser causadas por el impacto secundario de ondas sísmicas. Especialmente en áreas con sedimentos superficiales espesos, a menudo aparecen grietas en los bordes de las laderas, las orillas de los ríos y en ambos lados de las carreteras. Esto suele deberse a factores del terreno. Sin apoyo en un lado, la capa superior del suelo se suelta y se agrieta debido a los temblores. La sacudida del terremoto hace que la capa superior del suelo se hunda y el agua subterránea poco profunda suba a la superficie a lo largo de las fisuras del suelo, formando un fenómeno de irrupción de agua con chorro de arena. Los grandes terremotos pueden cambiar el terreno local, ya sea elevándolo o hundiéndolo. Los caminos urbanos y rurales están agrietados, las vías del ferrocarril torcidas y los puentes rotos. En las ciudades modernas, el agua, la electricidad y las comunicaciones están cortadas debido a la rotura de tuberías subterráneas y a cortes de cables. Las fugas de gases, gases tóxicos y materiales radiactivos pueden provocar desastres secundarios como incendios, envenenamiento y contaminación radiactiva. En las zonas montañosas, los terremotos también pueden provocar deslizamientos de tierra y derrumbes, lo que a menudo resulta en tragedias que entierran pueblos y ciudades. El derrumbe de la roca obstruyó el río, creando un lago sísmico río arriba. Durante el Gran Terremoto de Kanto en Japón en 1923, se produjo un deslizamiento de tierra en la prefectura de Kanagawa, que se extendió hasta 5 kilómetros por el valle.
Dos zonas sísmicas más importantes del mundo
Zona sísmica del Borde del Pacífico: Se distribuye alrededor del Océano Pacífico, como una enorme guirnalda, separando los continentes y los océanos.
Zona sísmica Mediterráneo-Himalaya: desde el mar Mediterráneo hacia el este, un ramal pasa por Asia Central hasta el Himalaya, luego hacia el sur a través de las montañas Hengduan de China, a través de Myanmar y forma un arco hacia el este hasta Indonesia. otra rama se extiende desde Asia Central hacia el noreste hasta la península de Kamchatka, con una distribución dispersa.
China está situada entre las dos zonas sísmicas más importantes del mundo y es un país propenso a sufrir terremotos. Las zonas sísmicas se distribuyen principalmente en el sureste de la provincia de Taiwán y las zonas costeras de Fujian, el norte de China-Montañas Taihang y las áreas Beijing-Tianjin-Tangbo, el suroeste de la meseta Qinghai-Tíbet, el oeste de Yunnan y Sichuan, el noroeste de Xinjiang y partes de Shaanxi, Gansu y Ningxia.
Magnitud e intensidad del terremoto
Cuando los departamentos de investigación de terremotos informan sobre terremotos en un área determinada, a menudo los llaman terremotos de magnitud XX y la intensidad alcanza el nivel X. La magnitud y la intensidad de un terremoto no son lo mismo.
La magnitud se refiere al tamaño de un terremoto; está determinada por la cantidad de energía liberada por cada actividad sísmica medida por un sismómetro.
El estándar de magnitud utilizado actualmente en nuestro país es la escala internacional de Richter, que se divide en 9 niveles. En las mediciones reales, la magnitud se calcula basándose en los registros de ondas sísmicas de los sismómetros. Cuanto mayor es el terremoto, mayor es la magnitud. Por cada diferencia de magnitud, la energía liberada por el terremoto es aproximadamente 30 veces diferente.
La intensidad se refiere al impacto real de un terremoto sobre el suelo, indicando la intensidad del movimiento del suelo, es decir, el grado de daño. Los factores que afectan la intensidad incluyen la magnitud, la distancia desde la fuente, las condiciones del suelo y la estructura estratigráfica.
Los terremotos tienen una sola magnitud, pero mostrarán diferentes intensidades en diferentes lugares, es decir, el grado de daño. Los factores que afectan la intensidad incluyen la magnitud, la distancia desde la fuente, las condiciones del suelo y la estructura estratigráfica.
Un terremoto tiene una sola magnitud, pero mostrará diferentes intensidades en diferentes lugares.
La intensidad general se divide en 12 y se determina en función de los sentimientos humanos, los cambios en la superficie del suelo durante los terremotos y el impacto en los edificios.
En términos generales, en términos de la relación entre la intensidad y la fuente y la magnitud del terremoto, cuanto mayor es la magnitud, menos profunda es la fuente del terremoto y mayor es la intensidad.
Importante
La magnitud es una medida de la intensidad de un terremoto, generalmente representada por la letra m, y está relacionada con la energía liberada por el terremoto. La energía liberada por un terremoto de magnitud 6 equivale a la energía de la bomba atómica lanzada por Estados Unidos sobre Hiroshima, Japón. Por cada diferencia de magnitud 1,0, la diferencia de energía es aproximadamente 30 veces; por cada diferencia de magnitud 2,0, la diferencia de energía es aproximadamente 900 veces. En otras palabras, un terremoto de magnitud 6 equivale a 30 terremotos de magnitud 5, mientras que un terremoto de magnitud 7 equivale a 900 terremotos de magnitud 5. El mayor terremoto actual del mundo tiene una magnitud de 8,9.
Según su magnitud, los terremotos se pueden dividir en las siguientes categorías:
Los terremotos débiles tienen magnitudes inferiores a 3. Si la fuente del terremoto no es muy superficial, estos terremotos generalmente no son fáciles de detectar.
La magnitud de un sismo sentido es igual o mayor que magnitud 3 y menor o igual que magnitud 4,5. Estos terremotos se pueden sentir pero generalmente no causan daños.
La magnitud de un terremoto moderadamente fuerte es mayor que 4,5 y menor que 6. Es un terremoto que puede causar daños, pero el grado de daño también está relacionado con muchos factores como la profundidad focal y la distancia del epicentro.
La magnitud de un terremoto fuerte es igual o superior a magnitud 6. Entre ellos, las magnitudes mayores o iguales a 8 también se denominan terremotos gigantes.
El momento, la magnitud y el epicentro de los terremotos mencionados anteriormente se denominan colectivamente los "tres elementos de los terremotos".
Intensidad del Terremoto
Terremotos de la misma magnitud no necesariamente causan el mismo daño; el mismo terremoto causa diferentes pérdidas en diferentes lugares. Para medir el alcance de los daños causados por un terremoto, los científicos "crearon" otra "regla": la intensidad del terremoto. La intensidad del terremoto está relacionada con la magnitud, la profundidad focal, la distancia epicentral y las condiciones del suelo en el área del terremoto.
En términos generales, después de que ocurre un terremoto, la zona del epicentro tiene los mayores daños y la intensidad más alta a esta intensidad se le llama intensidad del epicentro; Desde el epicentro hasta las zonas circundantes, la intensidad del terremoto disminuyó gradualmente.
Así que los terremotos tienen una sola magnitud, pero los daños causados en diferentes zonas son diferentes. En otras palabras, un terremoto se puede dividir en varias zonas de diferentes intensidades. Esto es similar al hecho de que después de que explota una bomba, el grado de daño desde lejos y desde cerca es diferente. La cantidad de explosivo en una bomba es como la magnitud; la bomba daña diferentes lugares mejor que su fuerza.
En nuestro país, la intensidad se divide en 12 grados. El impacto y daño de los terremotos de diferentes intensidades son generalmente los siguientes:
Las personas con intensidad inferior a tres no tienen emociones y sólo. los instrumentos pueden registrarlos;
En tercer lugar, las personas tienen sensaciones en la oscuridad de la noche;
Las personas que duermen entre cuatro y cinco grados se despertarán y los candelabros temblarán;
A los seis grados, los barcos se volcarán y las casas se sacudirán levemente. Daños;
En los grados siete a ocho, la casa sufrió daños y aparecieron grietas en el suelo;
Noviembre llegó Doce grados de daños devastadores;
Por ejemplo, el terremoto de Tangshan de 1976 tuvo una magnitud de 7,8 y una intensidad del epicentro de 11 grados. Afectado por el terremoto de Tangshan, la intensidad del terremoto en Tianjin fue de 8 grados, la de Beijing fue de 6 grados y estuvo a solo 4 o 5 grados de distancia de Shijiazhuang y Taiyuan.
Ondas longitudinales y transversales
Las ondas más familiares son las que se observan en las ondas del agua. Cuando se arroja una piedra a un estanque, la superficie del agua se altera, lo que provoca que se extiendan ondas hacia afuera alrededor del punto donde la piedra entra al agua. Este tren de olas es causado por el movimiento de partículas de agua cerca de la ola de agua. Sin embargo, el agua no fluye en la dirección de las olas; si un corcho flotara en el agua, rebotaría hacia arriba y hacia abajo pero no se movería de su posición original. Esta perturbación se transmite continuamente a través del simple movimiento de ida y vuelta de las partículas de agua, transfiriéndose el movimiento de una partícula a la precedente. De esta forma, las olas del agua llevaban la energía de la superficie del agua rota por las piedras hasta el borde de la piscina, provocando olas en la orilla. El movimiento de un terremoto es muy similar. Las vibraciones que sentimos son las vibraciones de la roca elástica producidas por la energía de las ondas sísmicas.
Supongamos que un cuerpo elástico, como una roca, es golpeado y genera dos tipos de ondas elásticas que se propagan lejos de la fuente de sonido. Las propiedades físicas de la primera onda son como las ondas sonoras. Las ondas sonoras, incluso las ultrasónicas, viajan a través del aire alternando compresión (empuje) y expansión (tracción). Debido a que los líquidos, los gases y las rocas sólidas se pueden comprimir, los mismos tipos de ondas pueden viajar a través de cuerpos de agua, como océanos y lagos, así como a través de la Tierra sólida.
En un terremoto, este tipo de onda viaja a la misma velocidad en todas las direcciones desde una falla, comprimiendo y estirando alternativamente la roca por la que pasan, con sus partículas moviéndose hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección de viaje de estas ondas. el movimiento de estas partículas es perpendicular al de Apolo. Los desplazamientos hacia adelante y hacia atrás se llaman amplitudes. En sismología, este tipo de onda se llama onda P, u onda longitudinal, y es la primera onda que llega.
La roca elástica, a diferencia del aire, que se puede comprimir pero no cortar, puede permitir la propagación de una segunda onda cortando y retorciendo un objeto. El segundo tipo de onda que llega producida por un terremoto se llama onda S. Cuando una onda cortante la atraviesa, la roca se comporta de manera muy diferente a como lo hace durante la propagación de una onda longitudinal. Debido a que las ondas de corte implican corte en lugar de compresión, el movimiento de las partículas de roca es transversal a la dirección de desplazamiento. Las rocas pueden moverse vertical u horizontalmente, similar al movimiento lateral de las ondas de luz. La coexistencia de ondas P y ondas S le da a la secuencia de ondas sísmicas una combinación única de propiedades, que la hace diferente de la expresión física de las ondas de luz o de sonido. Como el movimiento cortante no puede ocurrir en líquidos o gases, las ondas S no pueden propagarse en ellos. Las propiedades únicas de las ondas P y S pueden utilizarse para detectar la existencia de zonas fluidas en las profundidades de la Tierra.
Las ondas S están polarizadas, y sólo aquellas ondas luminosas que vibran transversalmente (arriba y abajo, horizontalmente, etc.) pueden atravesar una lente polarizadora en un determinado plano. Las ondas de luz que las atraviesan se denominan luz polarizada plana. La luz del sol no está polarizada a su paso a través de la atmósfera, es decir, las ondas de luz vibran en una dirección transversal no preferida. La refracción de plásticos especiales como cristales o polarizadores puede convertir la luz no polarizada en luz polarizada plana.
Cuando las ondas transversales atraviesan la Tierra, se refractarán o reflejarán al encontrar interfaces discontinuas, y sus direcciones de vibración se polarizarán. Cuando las partículas de roca polarizadas con ondas S se mueven sólo en el plano horizontal, se denominan ondas SH. Cuando las partículas de roca se mueven dentro del plano de la masa de agua con la dirección de propagación de la onda, esta onda S se llama onda SV.
La mayoría de las rocas tienen elasticidad lineal si no se las obliga a vibrar excesivamente, es decir, la deformación provocada por la fuerza cambia linealmente con la fuerza. Se sabe que esta elasticidad lineal obedece a la ley de Hooke, que lleva el nombre del contemporáneo de Newton, el matemático británico Robert Hooke (1635-1703). De manera similar, durante un terremoto, la deformación de las rocas aumenta a medida que aumentan las fuerzas. En la mayoría de los casos, la deformación permanecerá dentro del rango elástico lineal y la roca volverá a su posición original una vez finalizada la sacudida. Sin embargo, a veces se producen excepciones importantes durante los eventos sísmicos, por ejemplo, cuando los suelos blandos sufren fuertes sacudidas, permanecerán permanentemente deformados y el suelo no siempre volverá a su posición original después de la deformación de las olas. En este caso, la intensidad del terremoto es difícil de predecir.
El movimiento elástico proporciona información excelente sobre cómo cambia la energía a medida que las ondas sísmicas locales viajan a través de la roca. La energía asociada con la compresión o el estiramiento de un resorte es energía potencial elástica y la energía asociada con el movimiento de un conjunto de resorte es energía cinética. La energía total en cualquier momento es la suma de la energía elástica y la energía cinética. Para un medio elástico ideal, la energía total es una constante. En la posición de máxima amplitud, toda la energía es energía potencial elástica; cuando el resorte oscila hasta la posición de equilibrio intermedio, toda la energía es energía cinética. Hemos supuesto que no existen fuerzas de fricción ni de disipación, por lo que la vibración elástica alternativa, una vez iniciada, continúa con la misma amplitud. Esta es, por supuesto, la situación ideal. Durante un terremoto, la fricción entre rocas en movimiento genera calor gradualmente y disipa parte de la energía de las olas. A menos que se agregue nueva energía, como un resorte vibrante, las vibraciones de la Tierra cesarán gradualmente. Las mediciones de la disipación de energía de las ondas sísmicas proporcionan información importante sobre las características inelásticas de la Tierra. Sin embargo, además de la disipación por fricción, existen otros factores que hacen que las vibraciones sísmicas se debiliten gradualmente a medida que aumenta la distancia de propagación.
Debido a que el frente de onda cuando se propaga una onda sonora es una esfera en expansión, el sonido que transporta disminuye a medida que aumenta la distancia. De manera similar a las ondas de agua que se extienden fuera de un estanque, observamos que la altura o amplitud de las ondas de agua disminuye gradualmente hacia afuera. La amplitud disminuye porque la energía inicial se extiende cada vez más, lo que se llama difusión geométrica. Esta propagación también debilita las ondas sísmicas que viajan a través de las rocas de la Tierra. A menos que existan circunstancias especiales, cuanto más lejos esté una onda sísmica de su fuente, más se atenuará su energía.
Ocurrencia y tipos de terremotos
Los terremotos se dividen en terremotos naturales y terremotos artificiales. Los terremotos naturales son principalmente terremotos tectónicos. Son causados por la fractura y dislocación de rocas en las profundidades del subsuelo, que libera repentinamente energía acumulada a largo plazo y se propaga en todas direcciones en forma de ondas sísmicas, provocando que las casas tiemblen y se muevan hacia el suelo. Los terremotos tectónicos representan más del 90% del total de terremotos. Seguidos de los terremotos causados por erupciones volcánicas, llamados terremotos volcánicos, representan aproximadamente el 7% del número total de terremotos.
Además, los terremotos también pueden ocurrir en algunas circunstancias especiales, como el colapso de una cueva (terremotos de colapso) y grandes meteoritos que golpean el suelo (terremotos de impacto de meteoritos).
Los terremotos artificiales son terremotos provocados por actividades humanas. Por ejemplo, las vibraciones causadas por explosiones industriales y explosiones nucleares subterráneas; la inyección de agua a alta presión en pozos profundos y el almacenamiento de agua en grandes embalses aumentan la presión sobre la corteza terrestre, provocando a veces terremotos.
El lugar donde se generan las ondas sísmicas se denomina fuente del terremoto. La proyección vertical de la fuente del terremoto sobre el suelo se llama epicentro. La profundidad desde el epicentro hasta la fuente se llama profundidad focal. Generalmente, aquellos con una profundidad focal inferior a 70 km se denominan terremotos superficiales, aquellos con una profundidad de 70 a 300 km se denominan terremotos de las Llanuras Centrales y aquellos con una profundidad superior a 300 km se denominan terremotos profundos. Los terremotos destructivos suelen ocurrir en terremotos poco profundos. Por ejemplo, la profundidad focal del terremoto de Tangshan de 1976 fue de 12 kilómetros.
Un terremoto es un fenómeno en el que el medio local dentro de la tierra se rompe bruscamente, generando ondas sísmicas, provocando vibraciones del suelo en un rango determinado. El lugar donde comienza el terremoto se llama fuente del terremoto y el suelo directamente encima de la fuente del terremoto se llama epicentro. El temblor de tierra más fuerte de un terremoto destructivo se llama epicentro y, a menudo, es el área donde se encuentra el epicentro.
Existen muchas causas de las vibraciones en la superficie terrestre. Según las causas de los terremotos, los terremotos se pueden dividir en las siguientes categorías:
1. Terremotos de concha
Los terremotos causados por la dislocación y ruptura de estratos profundos bajo tierra se denominan terremotos tectónicos. Este tipo de terremoto ocurre con mayor frecuencia y es el más destructivo, representando más del 90% de los terremotos globales.
2. Terremotos volcánicos
Los terremotos provocados por el vulcanismo, como las explosiones de magma y gas, se denominan terremotos volcánicos. Los terremotos volcánicos solo pueden ocurrir en áreas volcánicas activas, y los terremotos en áreas volcánicas activas solo representan alrededor del 7% de los terremotos globales.
3. Terremoto de colapso
Los terremotos provocados por el colapso del techo de cuevas subterráneas o minas se denominan terremotos de colapso. Estos terremotos son relativamente pequeños y poco frecuentes. Incluso si existe, a menudo ocurre en áreas de piedra caliza con densas cuevas o grandes áreas mineras subterráneas.
4. Terremotos inducidos
Los terremotos causados por actividades como el almacenamiento en yacimientos y la inyección de agua en yacimientos petrolíferos se denominan terremotos inducidos. Este tipo de terremoto sólo ocurre en algunas áreas de yacimientos o campos petroleros específicos.
5. Terremotos artificiales
Las vibraciones del suelo provocadas por explosiones nucleares subterráneas y voladuras explosivas se denominan terremotos artificiales. Los terremotos artificiales son terremotos causados por actividades humanas. Por ejemplo, las vibraciones causadas por explosiones industriales y explosiones nucleares subterráneas; la inyección de agua a alta presión en pozos profundos y el almacenamiento de agua en grandes embalses aumentan la presión sobre la corteza terrestre, provocando a veces terremotos.
El lugar donde se generan las ondas sísmicas se denomina fuente del terremoto. La proyección vertical de la fuente del terremoto sobre el suelo se llama epicentro. La profundidad desde el epicentro hasta la fuente se llama profundidad focal. Generalmente, aquellos con una profundidad focal inferior a 70 km se denominan terremotos superficiales, aquellos con una profundidad de 70 a 300 km se denominan terremotos de las Llanuras Centrales y aquellos con una profundidad superior a 300 km se denominan terremotos profundos. Los terremotos destructivos suelen ocurrir en terremotos poco profundos. Por ejemplo, la profundidad focal del terremoto de Tangshan de 1976 fue de 12 kilómetros.