introducere in seismologie

1. ELEMENTEDE
SEISMOLOGIE
APLICAŢII ALE UNDELOR
MECANICE
Prof. Fabiola i Bogdanş
CHIRIACESCU
GRUP ŞCOLAR TEHNIC , str. Şcolii,
nr.1, 125100 Nehoiu, jud. Buzău

2. 1. Definţia şi clasificarea cutremurelor
 seismologie =seismos (cutremur) + logos (ştiinţă)
 seismologia este ştiinţa care studiază cutremurele
 seismologia se ocupă cu:
 Studierea undelor seismice provenite de la
cutremure sau explozii;
 Propagarea undelor seismice prin interiorul
Pământului;
 Înregistrarea undelor seismice şi interpretarea
înregistrărilor realizate
 S-a dezvoltat şi o seismologie aplicată care vizează localizarea
unor zăcăminte minerale importante din punct de vedere
economic prin tehnici de prospectare seismică.

3. 3
Cutremurul de pământ sau seismul este fenomenul geologic cu
caracter violent de natură şi origini foarte variate. Acest termen este folosit
pentru a descrie mişcarea bruscă a litosferei, mişcare produsă la o anumită
adâncime datorită alunecărilor de-a lungul unei discontinuităţi, sau datorită
activităţii vulcanice sau magmatice. Mici seisme pot fi provocate şi de
activitatea umană, de pildă de explozii.
În general, seismele corespund unor eliberări de energie care
provoacă efecte catastrofale.

4. Fenomenul care stă la baza
producerii unui cutremur se numeşte
sursa seismului. Locul din
interiorul pământului în care ia
naştere seismul se numeşte focar
sau hipocentru. Punctul de la
suprafaţa pământului situat
vertical faţă de focar se numeşte
epicentru. Zona focarului este zona
învecinată acestuia, iar zona
epicentrală este zona din imediata
vecinătate a acestuia. Punctul
situat diametral opus pe suprafaţa
Pământului faţă de epicentru se
numeşte anticentru.
Energia eliberată în focarul unui
cutremur este ceva mai mică decât
energia bombei nucleare amplificată de
un milion de ori.

5. Undele provocate de un seism se numesc
unde seismice:
 Unde interne, care se propagă prin
interiorul Pământului;
 Unde longitudinale numite şi unde
primare (unde P), care se propagă prin
toate tipurile de medii;
 Unde transversale numite şi unde
secundare (unde S) care se propagă
numai în solide.
 Unde de suprafaţă, care se propagă de-a
lungul unor anumite suprafeţe.
 Unde de tip Love (L) care se propagă la
suprafaţa Pământului;
 Unde de tip Rayleigh (R) care se
propagă la suprafaţa Pământului;
 Unde Stoneley (legate de undele R)
care se propagă la o suprafaţă de
discontinuitate din interiorul
Pământului;
 Unde canal, care se propagă de-a lungul
unui strat din interiorul Pământului.
V(P) > V(S) > V(L) >V(R)
A(L) > A(S) > A(P)

6. Magnitudinea unui cutremur este mărimea care
măsoară energia eliberată în focarul seismului. Ea se
măsoară pe scala Richter (1935), care ia în considerare
măsurători de amplitudine şi perioadă. Un „grad” pe
scala Richter corespunde măririi energiei de
aproximativ 30 de ori (cutremurul cu magnitudinea 8 are
energia de 30 de ori mai mare decât cel cu magnitudinea
7). Cutremurul cu cea mai mare magnitudine cunoscută a
avut loc la Saaxi, China în 1920 şi a avut magnitudinea
8,6 pe scala Richter. 70% din cutremurele de pe glob au
magnitudinea cuprinsă între 6 ÷ 6,4.
O altă caracteristică a unui cutremur este şi
intensitatea macroseismică, notată I, care descrie
energia ajunsă în punctul de observaţie. Ea este maximă
în epicentru. Intensitatea este estimată pe baza unei
scale stabilite în mod convenţional, în funcţie de
efectele pe care le are seismul. În mod uzual se
foloseşte o scală cu 12 grade (notate cu cifre romane)
numită scala Mercalli.

7. Clasificarea cutremurelor se face
după mai mulţi factori:
 În funcţie de distanţa epicentrală (Δ)
 Locale (Δ‹ 1o)
 Apropiate (1o‹Δ‹ 10o)
 Depărtate (10o‹Δ‹ 30o)
 Foarte îndepărtate sau teleseismele (30o‹Δ‹ 180o)
 În funcţie de poziţionarea geografică a epicentrului
(Continentale sau marine)
 După adâncimea (h) la care se produc
 Cutremure cu adâncime normală (0‹h‹ 70 km);
 Cutremure cu adâncime intermediară (0‹ h‹ 300 km);
 Cutremure adânci (300 km‹ h‹ 700 km).
 După energia degajată în Focar (cutremure mijlocii;
cutremure mari (puternice); cutremure foarte puternice)
 După falie
 După cauzele producerii cutremurelor
 Naturale sau artificiale

8. Consecinţele seismelor
Efectele seismelor depind foarte
mult de intensitatea
macroseismică, măsurată pe scala
Mercalli. Cu cât punctul de
observaţie este mai aproape de
epicentru, cu atât efectele sunt
mai puternice.
Efectele cutremurelor depind de mai mulţi factori. Unul
dintre cei mai importanţi este educaţia populaţiei. În
timpul unui seism (care durează câteva secunde, până la
un minut) foarte multe accidente şi victime sunt cauzate
de panică. O bună educaţie asupra comportamentului în
astfel de situaţii ar duce la evitarea multor accidente.
De asemenea, siguranţa clădirilor este un lucru
important. Clădirile cu un risc seismic crescut pot
suferi pagube majore şi pot provoca accidente chiar şi
la seisme cu intensitate relativ mică.

9. În cazul seismelor submarine, a
erupţiilor vulcanice sau
alunecărilor de teren care au loc
pe fundul oceanelor, apar valuri
uriaşe numite tsunami . În larg,
această undă poate trece
neobservată, deoarece valurile nu
ating mai mult de 1 m. Când unda
ajunge în apropierea ţărmurilor,
datorită adâncimii reduse, valurile
sunt din ce în ce mai înalte,
atingând 30 m. Ele mătură totul în
cale. Uneori, marea se retrage şi
revine apoi în forţă. Valurile
succesive împing şi strivesc totul
spre interiorul uscatului, iar
apoi, când se retrag, aspiră totul
în larg.

10. 2. Metode de studiu2. Metode de studiu
SeismografulSeismograful este, în mare, un pendul cu masă mare, suspendat deeste, în mare, un pendul cu masă mare, suspendat de
un punct fix de pe Pământ. Pendulul se mişcă într-un singur plan,un punct fix de pe Pământ. Pendulul se mişcă într-un singur plan,
pe o singură direcţie. Pendulul este prevăzut cu o peniţă, încărcatăpe o singură direcţie. Pendulul este prevăzut cu o peniţă, încărcată
cu o cerneală specială, foarte fluidă, pentru a micşora frecările.cu o cerneală specială, foarte fluidă, pentru a micşora frecările.
Peniţa înregistrează mişcarea Pământului pe hârtia unui tambur.Peniţa înregistrează mişcarea Pământului pe hârtia unui tambur.
Tamburul are o mişcare de rototranslaţie.Tamburul are o mişcare de rototranslaţie.

11. În urma unui cutremur se obţine o înregistrare numită seismogramă.
Seismograma este o curbă pe care se pot identifica tipurile de unde seismice
şi timpii lor de sosire. Timpii de sosire ai undelor P şi S ajută la determinarea
coordonatelor epicentrului, iar amplitudinile undelor ajută la determinarea
magnitudinii seismului.
Analiza unei seismograme constă în recunoaşterea şi citirea pe înregistrări a
momentului exact al sosirii începutului diferitelor pachete de unde
caracteristice, care se numesc fazele cutremurului.

12. Determinarea magnitudinii pe scala Richter este bazată pe
măsurătorile făcute pe seismogramă. Este nevoie de intervalul de timp
dintre sosirile undelor P şi S şi de amplitudinea maximă a undelor
preliminare.
Chiar dacă relaţiile dintre magnitudine şi amplitudinea undelor S
sunt complicate, se poate folosi un instrument grafic pentru a simplifica
procesul şi pentru a estima magnitudinea cunoscând distanţa epicentrală
şi amplitudinea.
În diagrama de mai jos (dreapta) linia marcată reprezintă cutremurul
„standard” pe scala Richter. Acest cutremur standard s-a produs la o
distanţă de 100 km şi a determinat o amplitudine de 1 mm pe
seismogramă. Acestuia i se atribuie magnitudinea 3. Celelalte cutremure
pot fi raportate la acest standard.
De remarcat că un seism produs la o distanţă de 100 km cu
magnitudinea 4 va produce o amplitudine de 10 mm, iar unul cu
magnitudinea 5 o amplitudine de 100 mm. 1, 10, 100 sunt puteri ale lui
10, motiv pentru care scala Richter se numeşte exponenţială. O
modificare de o unitate a magnitudinii creşte amplitudinea de 10 ori.

13. Paşii determinării magnitudinii
folosind diagramele
reprezentate sunt:
se determină distanţele
epicentrale;
pe seismogramă se măsoară
amplitudinea maximă a undei S;
în schema magnitudinii se
trasează dreptele care unesc
distanţa epicentrală cu
amplitudinea pentru mai multe
înregistrări (minim două).
Dacă determinările sunt
corecte, toate dreptele se vor
intersecta într-un punct care
desemnează magnitudinea
cutremurului.

14. BIBLIOGRAFIE:
 C. Ciucu, Dobrescu – Elemente de
seismologie, ed. Univers,2001
 G. Demetrescu - « Curs de seismologie »
 Ştefan Lascu - « Seismologie şi
tectonică »
 Ştefan Lascu - « Principiile
observaţiilor seismice »
 G. Petrescu - « Cutremure de pământ »,
Bucureşti, 1959
 *** - « Cercetări seismologice asupra
cutremurului din 4 martie 1977 -
Institutul Central de Fizică, Centrul
de Fizica Pământului şi Seismologie.