Сейсмология

СЕЙСМОЛОГИЯ (от греч. seismos — колебание, землетрясение и logos — слово, учение * а. seismology; н. Seismologie; ф. sismologie; и. sismologie) — раздел геофизики, изучающий причины, подготовку и процесс землетрясений, а также последствия, с ними связанные. К основным сейсмологическим направлениям относится изучение сейсмического процесса, очага землетрясения, волнового сейсмического поля вдали и вблизи очага (инженерная сейсмология). Исследование сейсмического процесса включает изучение совокупности землетрясений в пространстве и времени, выявление причинных и стохастических закономерностей их возникновения и связи с общей эволюцией Земли.

Практическая их цель — долгосрочный прогноз мест возникновения, силы и повторяемости землетрясений (см. Сейсмическое районирование). При изучении очага землетрясения проводят детальные исследования процессов подготовки землетрясения в реальной физико-геологической среде, смещений блоков Земли и других превращений среды в очагах, оценку параметров очага, выявляют предвестники землетрясений и разрабатывают краткосрочный и оперативный прогноз времени землетрясений, способы управления сейсмическим процессом, оценивают возможность антропогенного (техногенного) влияния на сейсмичность. Решение инженерно-сейсмологических задач состоит в изучении вызываемого землетрясением сейсмического волнового поля вблизи очага, исследовании сильных сейсмических движений земной поверхности и взаимодействия грунта с сооружением, разработке методов и проведении сейсмического микрорайонирования, определении воздействия землетрясений на гидросферу и атмосферу Земли. Исследования вдали от очага включают изучение волнового сейсмического поля на расстояниях, превышающих длину сейсмической волны, а также разработку и использование сейсмических методов познания внутреннего строения Земли. К этому направлению примыкает изучение сейсмических шумов на поверхности Земли — микросейсм. К прикладным задачам относятся регистрация и распознавание подземных ядерных испытаний. К сейсмологии тесно примыкает сейсмометрия — разработка приборов и методов регистрации сейсмических волн.

Сейсмологические исследования включают визуальные наблюдения над землетрясениями и регистрацию возбуждаемых землетрясениями сейсмических волн во всём динамическом и частотном диапазонах (приборные наблюдения). Волны регистрируются сейсмографами, что позволяет определять местоположение очага землетрясения и его параметры. Сейсмографы могут быть стационарными и экспедиционными. Первые устанавливаются на сейсмических станциях и работают непрерывно. Сеть сейсмических станций составляет основу сейсмической службы, призванной вести наблюдения за сейсмическим процессом, составлять бюллетени и каталоги землетрясений, предупреждать о вызываемых подводными землетрясениями волнах цунами, информировать производство о сильных землетрясениях и т.д. Системы экспедиционных сейсмографов помещаются в очаговых областях происшедших сильных землетрясений для регистрации их последующих толчков, на площадках особо ответственного строительства (например, строительства АЭС и ГЭС), на дне океанов и морей. Экспедиционные сейсмографы засылались также на Луну и Венеру.

Визуальные наблюдения выполняют в очаговых областях сильных землетрясений путём геолого-геоморфологического обследования с целью выявления вновь образованных или обновлённых тектонических разрывов, смещений блоков, обвалов, оползней и пр.

Сейсмология тесно связана с физико-математическими и геолого-географическими и техническими науками. Например, изучение сейсмического процесса соприкасается с физической географией, тектоникой, особенно с неотектоникой и сейсмотектоникой, с математической теорией случайных процессов, с космофизикой. Исследование очага и предвестников землетрясения опирается на достижения физики твёрдого тела, механики, особенно теории хрупкого разрушения материалов, геодезии, разных разделов физики Земли, гидрогеологии, геохимии. Проблема прогноза землетрясений близка к проблеме прогноза горных ударов, которые исследуются горными науками. Исследования вблизи очага учитывают достижения инженерной геологии и необходимы для развития сейсмостойкого строительства. Использование сейсмических волн для изучения внутреннего строения Земли требует применения методов математической физики и сочетания с данными гравиметрии, геотермии, петрологии, геомагнетизма и других наук о Земле. Достижения сейсмологии в изучении строения земной коры послужили основой для развития методов сейсмической разведки.

Исторический очерк. Первые сейсмологические наблюдения восходят к глубокой древности. Как самостоятельная наука сейсмология возникла во 2-й половине 19 в. (описательная С.), с конца 19 в. в сейсмологии стали применяться приборные наблюдения. В России для развития сейсмологии в 1888 была создана сейсмическая комиссия Русского географического общества. Начало русский приборной сейсмологии связано с созданием в 1900 Постоянной центральной сейсмической комиссии Петербургской AH, выпускавшей бюллетень (1902-16) и "Известия" (1902-24). Основополагающие работы в области сейсмологии в России были выполнены Б. Б. Голицыным, создавшим первый высокочувствительный сейсмограф (с гальванометрической регистрацией) и сеть сейсмологических наблюдений, подготовившим первый курс лекции по сейсмологии. Выдающуюся роль сыграл также И. В. Мушкетов, заложивший основы сейсмотектоники. В CCCP большой вклад в развитие сейсмологии внесли советские учёные: П. М. Никифоров, разработавший сейсмограф для регистрации местных землетрясений, организовавший Сейсмологический институт в Ленинграде и сеть региональных сейсмических станций в CCCP; Г. А. Гамбурцев, предложивший метод глубинного сейсмического зондирования и начавший исследования по прогнозу землетрясений; Е. Ф. Саваренский, внёсший вклад в реорганизацию сейсмической службы CCCP, изучение сейсмичности, внутреннего строения Земли, микросейсм и др.; Ю. В. Ризниченко, разработавший количественные методы изучения сейсмичности; С. В. Медведев, создавший основы инженерной сейсмологии и др.

За рубежом большой вклад в развитие сейсмологии внесли Э. Вихерт и Б. Гутенберг (Германия), Дж. Милн и Х. Джефрис (Великобритания), К. Буллен (Австралия), Ф. Омори, А. Имамура и К. Вадати (Япония), А. Мохоровичич (Югославия).

Сейсмологические исследования в CCCP ведутся в Физики земли институте им. О. Ю. Шмидта, а также в Институтах сейсмологии, созданных в основном в 60-е гг., в Академии Наук Таджикской CCP, Узбекской CCP, Казахской CCP, Киргизской CCP, Туркменской CCP; в сейсмологических подразделениях институтов Академии Наук CCCP в Новосибирске, Иркутске, Якутске, Магадане, Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске, Апатитах и республиканских Академии Наук в Тбилиси, Ленинакане, Баку, Симферополе, Кишинёве, Львове; в организациях Министерства геологии CCCP и других ведомств; в ряде университетов (Москва, Ленинград).

Для координации деятельности учреждений создан межведомственный Совет по сейсмологии и сейсмостойкому строительству при Президиуме Академии Наук CCCP. В международном масштабе координацию по сейсмологии осуществляет Международная ассоциация сейсмологии и физики недр Земли при Международном союзе по геодезии и геофизики.

Статьи по сейсмологии публикуются в CCCP в журналах "Известия Академии Наук CCCP, серия Физика Земли" (с 1965; в 1937-51 — серия географическая и геофизическая, в 1951-64 — серия геофизическая), "Геология и геофизика" (с 1960), "Вулканология и сейсмология" (с 1979), др. геофизическо-геологических журналах; в продолжающихся изданиях "Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн", "Вычислительная сейсмология", "Инженерная сейсмология", "Сейсмические приборы", в ежегодниках "Землетрясения в CCCP", в многочисленных сборниках статей. Основные зарубежные периодические издания по сейсмологии: "Bulletin of the Seismological Society of America" (Stanford, с 1911), "Bulletin of the Earthquake Research Institute" (Тоkyo, с 1926), "Journal of the Seismological Society of Japan" (Тоkyo, с 1948), "Bulletin of the International Institute of Seismology and Earthquake Engineering" (Тоkyo, с 1964), "Bibliography of Seismology, New series" (Edinburgh, с 1965), "Earthquake Engineering and Structural Dynamics" (Chichester, с 1972), "Earthquake Prediction Research" (Dordrecht, с 1982). Статьи по сейсмологии печатаются также в журналах по геофизике, геологии и географии (например, "Journal of Geophysical Research").