Земетресението (наричано още земетръс) представлява разклащане на земната повърхност, породено от разместването на част от земната кора и внезапното освобождаване на голямо количество енергия. Разпространяването на трептенията в земните пластове се нарича сеизмична вълна.

Земетресенията настъпват вследствие на натрупано напрежение и деформации в земната кора. Областта на разрушенията се нарича огнище на земетресението. Точката под земята, откъдето е освободена енергията, се нарича хипоцентър. Проекцията на хипоцентъра върху земната повърхност се нарича епицентър. Науката за земетресенията се нарича сеизмология.Петков И. Н., Обща геофизка, ч.I, Сеизмология, София: Наука и Изкуство, 1968

Земетресенията могат да бъдат толкова силни, че да разрушат цели градове и да предизвикат цунами, свлачища и дори вулканични изригвания. Сеизмичната активност на определен район се определя от честотата, вида и размера на земетресенията в продължение на определен период. Земетресенията се измерват с помощта на сеизмометри. Най-често се използва скалата на Рихтер.

По своя произход земетресенията се делят на тектонски и вулканични. По дълбочина на хипоцентъра се делят на плитки (до 100 km), междинни (от 100 до 300 km) и дълбоки земетресения (от 300 до 700 km). Най-разрушителни са плитките тектонски земетресения.

Причини за земетресенията Причина за повечето земетресения са сблъскването или отделечаването на литосферните плочи.

Естествени земетресения

Сеизмичните процеси се причиняват от отделянето на топлина в земните недра, образуването на тектонски разломи и вулканичната дейност. Преобладават тектонските причини, а земетресенията, породени от тях, имат най-голям обхват и причиняват най-големи поражения.

Земетресенията възникват най-често в областите, където има разломи в земната кора. Тази връзка е ясно изразена при активните разломи по границите на тектонските плочи, където са съсредоточени огнищата на най-силните земетресения. Тези явления може да се обяснят с теорията за тектониката на плочите.

Литосферните плочи се плъзгат върху пластичния слой на горната мантия под действието на конвективни течения. Скоростите им имат различни посоки, поради което плочите се сблъскват или възсядат, раздалечават се или се плъзгат странично една спрямо друга. Движещите тектонски сили пораждат напрежения, които постепенно се увеличават, докато достигнат критична стойност, над която скалите се разрушават и земната кора се разкъсва. Тектонските блокове продължават да се преместват, докато напреженията се разсеят напълно. Освободената тектонска енергия поражда мощни механични импулси (земетресения), които се разпространяват в земната кора като еластични вълни. Възможно е също едно земетресение да предизвика образуване на разлом, но той има относително малки размери и се разпространява само в границите на седиментния слой на земната кора. Тези разломи се образуват в резултат на неравномерните слягания в седиментните отложения, предизвикани от сеизмичния трус (напр. разседите в плиоценския комплекс на Софийската котловина).

Земетресения се пораждат и от други естествени земни причини – вулканична дейност, срутвания в големи карстови празнини или в стръмни планински склонове и др. По сила те могат да бъдат съизмерими с тектонските земетресения, но обхватът им е малък и последиците от тях имат само местно значение.

Изкуствени земетресения

Докато повечето земетресения са причинени от движението на тектоничните плочи на Земята, някои са предизвикани от човешката дейност. Четири основни дейности допринасят за това явление: съхранението на големи количества вода зад бент (и евентуално изграждане на изключително тежка сграда), пробиване и инжектиране на течност в кладенци и добивът на въглища и нефт при сондиране. Строителството на големи водохранилища нарушава равновесието на скалите в земната кора чрез допълнителното им натоварване с огромна водна маса. Увеличаването на напреженията и намаляването на триенето във водонаситените скали причинява локални премествания в земната кора. След запълването през 1935 г. на водохранилището Мид в Аризона, което е разположено в несеизмичен район, в течение на десет години са регистрирани 600 труса с магнитуд около 5. Подобен е случаят с язовира „Койна“ недалеч от Бомбай (запълнен през 1967 г.), който е предизвикал много земетресения с магнитуд до 6,5. Най-известният пример е земетресението от 2008 г. в китайската провинция Съчуан, довело до 69227 смъртни случая.

Най-голямото земетресение в историята на Австралия също е предизвикано от човека, този път – от добив на въглища. Градът Нюкасъл е построен върху въгледобивни райони. Земетресението се активира поради милионите тонове скална маса, отстранени в процеса на добив.

Подземните ядрени взривове също предизвикват изкуствени земетресения – в Невада през 1968 г. е предизвикан трус с магнитуд 6,3.

Характеристики на земетресенията Епицентър Епицентърът е точката на земната повърхност, намираща се точно над хипоцентъра. Терминът е въведен от ирландския сеизмолог Робърт Малет. С други думи, епицентърът е проекцията на хипоцентъра. За да се определи местоположението на епицентъра, се използват сеизмични станции. Не е задължително там да се наблюдават най-големите разрушения. Обикновено най-голямото разрушение се случва на известно разстояние от епицентъра, където сеизмичната вълна пристига под ъгъл.

Хипоцентър Хипоцентърът е мястото на възникване на земетресението под земята. Огнището на земетресението може да бъде на дълбочина от 2 – 3 до 35 km, в редки случаи и до 600 – 700 km.The hypocenter is the point within the earth where an earthquake rupture starts. The epicenter is the point directly above it at the surface of the Earth. Also commonly termed the focus. От него във всички посоки се разпространяват земетръсните вълни. С отдалечаване от хипоцентъра силата на земетресението намалява.

В горната част на земната кора (до 20 km) хипоцентровете се появяват в резултат на чупливи деформации. В по-дълбоките слоеве те възникват на фона на преобладаващите пластични деформации. При случай на експлозия на атомна бомба хипоцентърът е зоната непосредствено под експлозията.

Сеизмични вълни Сеизмичните вълни възникват вследствие на земетресения, вулканични изригвания, движение на магмата, големи свлачища и големи изкуствени експлозии, които излъчват нискочестотна акустична енергия. Те се разпространяват в земните недра. По своя път през вътрешността на Земята те могат да се пречупват, отразяват, разсейват и абсорбират. Скоростта на разпространение на сеизмичните вълни зависи от техния вид и от плътността и еластичността на средата, през която преминават. (Also see errata ) В геофизиката пречупването или отражението на сеизмичните вълни се използва за изследване на структурата на вътрешността на Земята.

Вторични трусове Силните земетресения винаги са придружени от множество вторични трусове на същото място. Техният брой и интензитет намаляват с течение на времето, но могат да продължат с месеци. Особено висока вероятност за силни трусове има в първите часове след основния трус. Има много случаи, когато увредената от земетресение сграда се срутва едва при по-слаб вторичен трус. Вторичните трусове са заплаха по време на спасителните операции. Ако един вторичен трус е по-силен от основния, той бива квалифициран като основен, а първият по време се нарича предземетресение. Вторичните трусове се получават, когато земната кора се нагажда към ефектите от главния удар.

Измерване на силата и въздействието

Силата на земетресенията се оценява по техния ефект, който намалява с отдалечаване от епицентъра. Проявата на определено място се оценява по макросеизмична ска̀ла и тя съответно е различна на различните места. Обаче отделената в епицентъра енергия се оценява еднозначно чрез магнитуда. Магнитудът се измерва най-често по ска̀лата на Рихтер. В Европа ефектът на земетресенията се описва обичайно чрез ска̀лите на Медведев – Шпонхойер – Карник (МШК) и на Меркали – Канкани – Зиберг, а в САЩ – по модифицираната скала на Меркали. От 1996 година в страните от Европейския съюз се използва по-съвременната Европейска макросеизмична скала (ЕМС). В Япония използват скалата на Омори.

Ска̀ла на магнитуда. Ска̀ла на Рихтер Магнитудната ска̀ла измерва земетресенията по магнитуд, който е относителната характеристика на отделената енергия при земетресението. Съществуват няколко магнитуда и съответни магнитудни ска̀ли: локален магнитуд (Ml); магнитуд, определян по повърхностни вълни (Ms); магнитуд, определян по обемни вълни (Mb); моментен магнитуд (Mw).

Най-популярната ска̀ла за оценка на енергията при земетресение е локалната ска̀ла за магнитуд на Рихтер. При нея, нарастването с една степен на магнитуда съответства на 32-кратното увеличение на освобождаваната сеизмична енергия. Земетресение с магнитуд 2 е едва доловимо, докато магнитуд 7 е долната граница на разрушителните земетресения, обхващащи големи територии.

Ска̀ла на интензитета Силата на земетресението е качествена характеристика и показва характера и степента на въздействието на земетресението върху повърхността на земята, хората, животните, както и върху естествените и изкуствените съоръжения в района на земетресението. По света се използват няколко ска̀ли на интензитета: в Европа – Европейска макросеизмична ска̀ла (EMS), в Япония – ска̀ла на Японската метеорологична агенция (Shindo), в САЩ и Русия – модифицираната ска̀ла на Меркали (MM): 1-ва степен (незабележимо) – отбелязва се само от специални устройства; 2-ра степен (много слабо) – усеща се само от много чувствителни домашни любимци и хора по горните етажи на високи сгради; 3-та степен (слабо) – усеща се само във вътрешността на някои сгради, като вибрация на камион; 4-та степен (умерено) – земетресението се усеща от много хора; възможно е отместване на отворени прозорци и врати; 5-а степен (отбележимо силно) – разклащане на висящи предмети, шумове в конструкцията на сгради, счупване на прозорци, посипване на прах; 6-а степен (силно) – леки повреди по конструкцията на сгради, пукнатини по мазилката и др.; 7-а степен (много силно) – значителни щети по сградите; пукнатини в мазилка и отчупване на отделни парчета, тънки пукнатини по стените, напукване на комини; пукнатини по основите; 8-а степен (разрушително) – разрушения в сградите: големи пукнатини по стените, падащи корнизи и комини. Свлачища и пукнатини до няколко сантиметра по планински склонове; 9-а степен (опустошително) – срутвания на някои сгради, падащи стени, прегради и покриви. Свлачища, срутвания и падане на отломки в планините. Скоростта на нарастване на пукнатините може да бъде до 2 cm/s; 10-а степен (унищожително) – срутване на много сгради; в други – сериозни щети. Пукнатини в почвата до 1 m ширина, лавини, свлачища. Поради струпването на отломки, в речните долини могат да се образуват езера; 11-а степен (катастрофално) – многобройни пукнатини по земната повърхност, големи лавини в планините. Масово разрушение на сгради; 12-а степен (тотално) – промени на релефа в големи мащаби. Огромни лавини и срутвания. Пълно разрушение на сгради и съоръжения.

Ска̀ла на Медведев – Шпонхойер – Карник (MSK-64)

12-степенната ска̀ла на Медведев – Шпонхойер – Карник е разработана през 1964 г. и получава широко разпространение в Европа. От 1996 г. в страните на Европейския съюз се използва по-съвременната Европейска макросеизмична скала (EMS).

Измервателни прибори

За откриването и записването на всички видове сеизмични вълни се използват специални устройства – сеизмографи. В повечето случаи, сеизмографът има тежест, закрепена с пружина, която по време на земетресението остава неподвижна, докато останалите части от прибора (корпус, опора) се движат спрямо тежестта. Някои сеизмографи са чувствителни към хоризонтални движения, а други – към вертикални. Вълните се регистрират от вибриращо перо върху движеща се хартиена лента. Има и електронни сеизмографи (без хартиена лента).

Големина и честота