Երկրի սիզմոլոգիա և կառուցվածք
Սեյսմոլոգիան երկրաֆիզիկայի այն ճյուղն է, որն ուսումնասիրում է երկրաշարժերը և դրանց միջով սեյսմիկ ալիքների շարժը: Այս գիտությունը ոչ միայն կարևոր է երկրաշարժերի հասարակության վրա ազդեցությունը հասկանալու և մեղմելու համար, այլև ուշագրավ պատկերացում է տալիս Երկրի ներքին կառուցվածքի մասին, որը մնում է թաքնված մեր անմիջական տեսադաշտից: Այս հոդվածը ավելի խորը կանդրադառնա սեյսմոլոգիայի ասպեկտներին և այն բանին, թե ինչպես է այն օգնում մեզ հասկանալ Երկրի կառուցվածքը:
Սիզմոլոգիայի պատմությունը և զարգացումը
Սեյսմոլոգիան ծագում է հունարեն «սեյսմոս»՝ երկրաշարժ, և «լոգոս»՝ ուսումնասիրություն բառերից։ Այն որպես գիտական առարկա ի հայտ եկավ անցյալում տեղի ունեցած մի քանի խոշոր երկրաշարժերից հետո, ինչպիսին էր 1755 թվականի Լիսաբոնի երկրաշարժը, որը մեծ հետաքրքրություն առաջացրեց գիտնականների շրջանում։
Սեյսմոլոգիայի արդիականացումը սկսվել է 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին: Առաջին սեյսմոգրաֆը հորինել է բրիտանացի ինժեներ և սեյսմոլոգ Ջոն Միլնը, ով սարքը ներկայացրել է 1880-ական թվականներին: Սա զգալի խթան է հանդիսացել սեյսմիկ ալիքների չափման տեխնիկայի զարգացման համար : Այս գյուտը, ինչպես նաև սարքավորումների և տեսության հետագա զարգացումները, հիմք են հանդիսացել երկրաշարժերի և Երկրի ներքին կառուցվածքի ավելի խորը ըմբռնման համար:
Երկրի կառուցվածքը
Սիզմոլոգիան ավելի լավ հասկանալու համար մենք պետք է հասկանանք Երկրի հիմնական կառուցվածքը : Երկիրը կազմված է մի քանի տարբեր շերտերից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի յուրահատուկ բնութագրեր: Երկիրը բաժանված է երեք հիմնական շերտերի՝
1. Երկրի կեղև. Սա Երկրի ամենարտաքին շերտն է, որը բաղկացած է երկու հիմնական տեսակի՝ մայրցամաքային կեղև և օվկիանոսային կեղև: Մայրցամաքային կեղևն ավելի հաստ է և կազմված է գրանիտի նման ապարներից, մինչդեռ օվկիանոսային կեղևն ավելի բարակ է և հիմնականում կազմված է բազալտից: Մայրցամաքային կեղևը կարող է լինել մինչև 70 կմ հաստությամբ, մինչդեռ օվկիանոսային կեղևն ավելի բարակ է՝ մոտ 7-10 կմ:
2. Երկրի մանտիա. Երկրի կեղևի տակ գտնվում է մանտիան, որը հասնում է մոտավորապես 2.900 կմ խորության: Այս մանտիան կազմված է սիլիկատային ապարներից, որոնք ավելի խիտ են և ավելի հարուստ են մագնեզիումով և երկաթով, քան կեղևը: Մանտիան բաժանվում է վերին և ստորին շերտերի: Մանտիայի վերին մասը, կոշտ կեղևի հետ միասին, կոչվում է լիթոսֆերա: Լիթոսֆերայի տակ գտնվում է ավելի մեղմ, ավելի հեղուկ շերտ, որը կոչվում է ասթենոսֆերա, որը թույլ է տալիս տեկտոնական թիթեղների շարժը :
3. Երկրի միջուկը. Այս միջուկը բաղկացած է երկու մասից՝ հեղուկ արտաքին միջուկ և պինդ ներքին միջուկ: Արտաքին միջուկը, ըստ գնահատականների, հասնում է մոտ 5.150 կմ խորության, մինչդեռ ներքին միջուկը հասնում է Երկրի կենտրոն մոտ 6.371 կմ խորության: Միջուկը հիմնականում կազմված է երկաթից և նիկելից: Երկրի միջուկը կարևոր դեր է խաղում Երկրի մագնիսական դաշտի ստեղծման գործում :
Սեյսմիկ ալիքներ
Սեյսմիկ ալիքները սեյսմոլոգիայի հիմքն են։ Երբ երկրաշարժ է տեղի ունենում, անջատված էներգիան տարածվում է երկրագնդով մեկ՝ ալիքների տեսքով։ Գոյություն ունեն սեյսմիկ ալիքների երկու հիմնական տեսակ՝
1. Մարմնի ալիքներ. Անհրաժեշտ է նշել մարմնի ալիքների երկու հիմնական տեսակ՝ P (առաջնային) ալիքներ և S (երկրորդային) ալիքներ:
– P ալիքները ամենաարագ սեյսմիկ ալիքներն են և առաջինը հասնում են սեյսմոգրաֆին։ Դրանք տարածվում են նյութի սեղմման և դեկոմպրեսիայի միջոցով՝ ալիքի տարածման ուղղությամբ, նման այն բանին, թե ինչպես են ձայնային ալիքները տարածվում օդում։ P ալիքները կարող են տարածվել և՛ պինդ, և՛ հեղուկ մարմիններում։
– S ալիքները գալիս են P ալիքներից հետո և կարող են տարածվել միայն պինդ նյութերի միջով։ Դրանք շարժվում են նյութը կտրելով ուղղահայաց իրենց տարածման ուղղությանը, ինչը դրանք դարձնում է ավելի դանդաղ, քան P ալիքները։
2. Մակերևութային ալիքներ. Դրանց թվում են Լավի ալիքները և Ռելեյի ալիքները, որոնք տարածվում են Երկրի մակերևույթով և սովորաբար պատասխանատու են երկրաշարժերի պատճառած վնասի համար: Մակերևութային ալիքները ավելի դանդաղ են, քան մարմնի ալիքները, բայց ունեն ավելի մեծ ամպլիտուդ և, հետևաբար, ավելի ավերիչ են:
Սիզմոլոգիայի առավելությունները Երկրի կառուցվածքի հետազոտություններում
Երկրի ներքին կառուցվածքը սեյսմոլոգների կողմից ուսումնասիրելու հիմնական եղանակներից մեկը սեյսմիկ ալիքների դրա միջով անցնելու վերլուծումն է: Երբ տեղի է ունենում երկրաշարժ, սեյսմիկ ալիքները անցնում են Երկրի տարբեր շերտերով և ենթարկվում են բեկման ու անդրադարձման՝ կախված դրանց հանդիպող նյութերի հատկություններից:
– Սեյսմիկ տոմոգրաֆիա. Սա բժշկական համակարգչային տոմոգրաֆիայի (CT) նման տեխնիկա է, որի դեպքում հետազոտողները օգտագործում են տարբեր երկրաշարժի աղբյուրներից գրանցված սեյսմիկ ալիքների շարժման ժամանակների տարբերությունները՝ Երկրի ներքին մասի եռաչափ պատկեր կառուցելու համար: Սա օգնում է գիտնականներին հասկանալ Երկրի մանտիայի տարբեր մասերի կազմի և ջերմային հատկությունների տարբերությունները:
– Երկրի միջուկի ապացույց. Երկրի միջուկի հեղուկ շերտի առկայության առաջին ապացույցը ստացվել է S-ալիքների դիտարկումից, որոնք չեն կարող տարածվել արտաքին միջուկով: Այս տրամագիծն առաջին անգամ առաջարկվել է 1906 թվականին Ռիչարդ Դիքսոն Օլդհեմի կողմից և հետագայում վերահաստատվել է ավելի բարդ մեթոդների կիրառմամբ:
– Անընդհատությունների հայտնաբերում. Սեյսմիկ հետազոտությունը նաև ցուցադրում է անընդհատություններ կամ սեյսմիկ ալիքների արագության կտրուկ փոփոխություններ: Մոհորովիչիչի անընդհատությունը (կամ Մոհոն) հայտնի օրինակ է, որը նշում է երկրակեղևի և մանտիայի միջև սահմանը: Այլ խոշոր անընդհատություններ, ինչպիսիք են Ինգե Լեմանի կողմից վերին և ստորին մանտիայի հայտնաբերումը 1936 թվականին, վկայում են Երկրի ներքին միջուկի գոյության մասին:
Հետազոտությունների և ժամանակակից կիրառությունների կայունություն
Այսօր սեյսմոլոգիան օգտագործվում է ոչ միայն երկրաշարժերի և երկրի կառուցվածքի ուսումնասիրության համար, այլև ունի մի շարք այլ կիրառություններ, այդ թվում՝
– Հրաբխային մոնիթորինգ. Երկրաշարժերը հաճախ նախորդում են հրաբխային ժայթքումներին, և հրաբուխների շուրջ սեյսմիկ ակտիվության մոնիթորինգը կարող է վաղ նախազգուշացում տալ մոտալուտ ժայթքումների մասին։
– Ռեսուրսների հետախուզում. Նավթի և գազի արդյունաբերությունը օգտագործում է սեյսմիկ մեթոդներ՝ ստորգետնյա հանքավայրերը ուսումնասիրելու համար: Արհեստական սեյսմիկ ալիքներն օգտագործվում են նավթ կամ գազ հնարավոր պարունակող երկրաբանական կառուցվածքները քարտեզագրելու համար:
– Սեյսմոլոգիական մոդելավորում. Ժամանակակից սեյսմոլոգիան օգտագործում է առաջադեմ հաշվողական տեխնոլոգիաներ՝ պոտենցիալ երկրաշարժերը մոդելավորելու և սեյսմիկ ռիսկերը վերլուծելու համար, այդպիսով նպաստելով քաղաքաշինությանը, շենքերի շինարարությանը և աղետների ռիսկի նվազեցմանը։
Եզրակացություն
Որպես բարձրակարգ միջառարկայական առարկա, սեյսմոլոգիան արժեքավոր պատկերացումներ է տալիս ոչ միայն երկրաշարժերի վարքագծի և ազդեցության, այլև մեր մոլորակի բարդ ներքին կառուցվածքի վերաբերյալ: Սեյսմիկ հետազոտությունների միջոցով մենք կարողացել ենք բացահայտել բազմաթիվ առեղծվածներ, որոնք նախկինում թաքնված էին Երկրի մակերևույթի խորքում: Սա կարևոր է ոչ միայն գիտության համար, այլև ունի շատ իրական գործնական հետևանքներ մարդկային անվտանգության և բարեկեցության ապահովման համար:
