יותר

13.2: מוקד המוקד, המיקוד והגלים - מדעי הגיאוגרפיה


סקירה כללית

רעידת אדמה היא כמו מברק מכדור הארץ. הרעד או הרעד שחווים במהלך רעידת אדמה הם תוצאה של שחרור מהיר של אנרגיה בתוך כדור הארץ, בדרך כלל כתוצאה מתנועה לאורך תקלות גיאולוגיות. תחשוב אחורה על תקלה בהחלקה מהפרק עיוות קרום. סלעים משני צדי התקלה מחליקים זה ליד זה. כשהם נעים לכיוונים מנוגדים, הסלעים הופכים לעיוותים, מכיוון שהם יתכופפו מעט ויצטברו לחץ. בסופו של דבר, הם יגיעו לנקודת שבירה. לאחר שיחצו את עוצמת הסלע, הסלעים יחזרו לצורתם הרגילה, וישחררו את כל האנרגיה שנאגרה כרעידת אדמה. ככל שנאגרה יותר אנרגיה כך רעידת האדמה גדולה יותר. זכור את תרשים מאמץ המתח של עיוות קרום. כאשר סלעים נמצאים במתח רב מדי, הם עוברים כישלון שביר (רעידת האדמה). כוחו של הסלע חרג בשלב זה.

מקור רעידות האדמה בנקודה הנקראת מוקד (ריבוי מוקדים). מנקודה זו, האנרגיה נעה החוצה בסוגים שונים של גלים. המקום על פני כדור הארץ ישירות מעל המיקוד נקרא מוקד המוקד (איור 13.2). מוקדי רעידת אדמה עשויים להיות רדודים (פחות מ -70 ק"מ משטח כדור הארץ) עד עמוק (יותר מ -300 ק"מ עמוק), אם כי עומקים רדודים עד בינוניים נפוצים הרבה יותר. תדירות ועומק רעידת האדמה קשורים לגבולות הלוח. הרוב המכריע (95%) של רעידות האדמה מתרחשות לאורך גבול צלחת, כאשר רעידות אדמה ממוקדות רדודות נוטות להתרחש בגבולות הלוחות המסתובבות והופכות, ורדדות עד בינוניות עד למוקד עמוק המתרחשות בגבולות מתכנסים (לאורך הלוח החתרני). רעידות האדמה הקשורות לגבולות מתכנסים מתרחשות לאורך אזורי וואדתי-בניוף, או פשוט אזורי בניוף, אזורים של טבילה של סיסמיות לאורך צלחת החיתוך (איור 13.3).

כאשר מתרחשת רעידת אדמה, שני סוגים שונים של גלי נוצרים: גלי גוף, המכונים כך מכיוון שהם נוסעים בגוף כדור הארץ, ו גלי שטח שנוסעים לאורך פני כדור הארץ (איור 13.4). ישנם שני סוגים של גלי גוף. גלי P, או גלי ראשוני, הם גלי דחיסה הנעים קדימה ואחורה, בדומה לפעולה של אקורדיון. כשהגל עובר, האטומים בחומר שהוא נוסע בו נדחסים ומתוחים. התנועה מקבילה לדחיסה לכיוון התפשטות הגלים, מה שהופך את גלי P למהירים ביותר מבין הגלים הסיסמיים. גלים אלה יכולים לנוע דרך מוצקים, נוזלים וגזים מכיוון שניתן לדחוס את כל החומרים במידה מסוימת. גלי S, או גלים משניים, הם גלי גזירה המזיזים חומר בכיוון הניצב לכיוון הנסיעה. גלי S יכולים לנוע רק דרך מוצקים והם איטיים יותר מאשר גלי P. תנועה דומה לתנועת גלי S יכולה להיווצר על ידי שני אנשים המחזיקים בחבל, כאשר אחד חוטף את החבל במהירות. לחלופין, אתה יכול גם לחשוב על תנועת הגלים הזו בדומה לגל שיצר אוהדים באצטדיון שקמים ומתיישבים. גלי הגוף אחראים לתנועות הטלטול והרעידות המורגשות במהלך רעידת אדמה.

גלי פני השטח איטיים יותר מגלי הגוף ונוטים לייצר יותר תחושות גלגול לאלה שחווים רעידת אדמה, בדומה לשהייה בסירה על הים. מכיוון שגלי פני השטח ממוקמים על פני הקרקע שבה נמצאים בני האדם (והמבנים שלהם), ומכיוון שהם נעים כל כך לאט, מה שמרכיב אותם ומגדיל את משרעתם, הם הגלים הסיסמיים המזיקים ביותר. גלי אהבה הם גלי המשטח המהירים יותר, והם מזיזים חומרים הלוך ושוב במישור אופקי הניצב לכיוון תנועת הגלים (ראו איור 13.4). בניינים אינם מטפלים היטב בתנועה מסוג זה, וגלי אהבה עשויים להיות אחראים לנזקים ניכרים במבנים. גלי ריילי גורמים לשטח כדור הארץ לנוע בתנועה אליפטית, בדומה לתנועה בגל ים. התוצאה היא תנועת קרקע למעלה ולמטה ומצד לצד.


מוקד ומוקד של רעידת אדמה

היכן מוקד רעידת האדמה? מוקד רעידת האדמה הוא הנקודה שבה הסלעים מתחילים להישבר. זהו מקור רעידת האדמה.

מוקד המוקד הוא הנקודה ביבשה ישירות מעל המוקד.

מוקד של רעידת אדמה, USGS

HYPOCENTER של רעידת אדמה

המיקוד נקרא גם מרכז ההיפוך של רעידת אדמה. הגלים הרוטטים מתרחקים ממוקד רעידת האדמה לכל הכיוונים. הגלים יכולים להיות כל כך חזקים שהם יגיעו לכל חלקי כדור הארץ ויגרמו לו לרטוט כמו מזלג מסתובב.

מוקד של רעידת אדמה

ממש מעל המיקוד על פני כדור הארץ נמצא מוקד רעידת האדמה. גלי רעידת אדמה מתחילים במוקד ונוסעים החוצה לכל הכיוונים. גלי רעידת אדמה אינם מקורם במוקד המוקד.

כתבות חדשותיות על רעידות אדמה

רוב סיפורי החדשות על רעידות אדמה יפרטו את מוקד רעידת האדמה ולאחר מכן יספרו עד כמה עמוקה הייתה רעידת האדמה מהמרכז. רעידות אדמה גדולות המתרחשות באזורי כניעה עשויות לתת מיקוד לרעידת אדמה אך הן למעשה נשברות לאורך מאות קילומטרים. רעידת האדמה הצ'יליאנית ב -1960 פרצה לאורך 800 קילומטרים מקו השבר.

רעידות אדמה במיקוד רדוד

סולם ריכטר המשמש לרעידות אדמה במיקוד רדוד
רעידות אדמה במיקוד רד מתרחשות בעומק של 0 עד 40 קילומטרים. רעידות אדמה במיקוד רד הן הרבה יותר נפוצות מאשר רעידות אדמה במיקוד עמוק. לוחות קרום הנעים אחד נגד השני מייצרים את רוב רעידות האדמה הממוקדות הרדודות כאן על כדור הארץ. רעידות אדמה אלה בדרך כלל קטנות יותר ומדענים משתמשים בסולם ריכטר בעת מדידת רעידות אדמה אלה.

אנרגיה שמשתחררת מרעידות אדמה ממוקדות רדודות
רעידות אדמה במיקוד רדוד הן הרבה יותר מסוכנות מאשר רעידות אדמה במיקוד עמוק. הם משחררים 75% מכל האנרגיה המיוצרת מרעידות אדמה מדי שנה. הן רעידות אדמה קרום שקטנות יותר מרעידות אדמה במוקד עמוק.

רעידות אדמה במיקוד עמוק משתמשות בסולם גודל מומנט

רעידות אדמה במיקוד עמוק מתרחשות 180 מייל או יותר מתחת לפני כדור הארץ. רעידות אדמה אלה מתרחשות בקשת איים או בתעלות אוקיינוס ​​עמוקות שבהן צלחת אחת מחליקה על גבי אחרת באזורי כניעה. רעידות אדמה גדולות שבהן צלחת אחת מחליקה מעל צלחת אחרת באזור כניעה מעוררת רעידות אדמה במיקוד עמוק. הן רעידות האדמה הגדולות ביותר והמדענים משתמשים בסולם גודל הרגע כדי למדוד אותם.


רעידות אדמה וגלים סייסמיים

רעידת אדמה מורכבת מרטט של פני כדור הארץ העוקבים אחר שחרור אנרגיה בקרום כדור הארץ (שטיין, עמ '215-285). שחרור האנרגיה עשוי להיות מהחלקה לאורך תקלה גיאולוגית או אזור תקלה או תנועה של מאגמה הקשורה לפעילות וולקנית. הלחץ בכדור הארץ עשוי להצטבר ולגרום להתכופפות של יחידות גיאולוגיות, ואז שבירה פתאומית וציטוט & כיוון לכיוון חדש. בתהליך השבירה נוצרים תנודות הנקראות גלים סיסמיים. גלים אלה נוסעים החוצה ממקור רעידת האדמה לאורך פני השטח ודרך כדור הארץ במהירות שונה בהתאם לחומרים שהם עוברים דרכם.

מקורות לרעידות אדמה וגלים סיסמיים

רעידות רעידת אדמה (גלים סיסמיים) ניתנות ליזום על ידי מספר פעולות תת -קרקעיות, כולל תנועה לאורך תקלות ופעילות וולקנית. פעילויות מסוימות של אדם, כולל שימוש בחומרי נפץ ושיטות מכניות (למשל ירידה במשקל וחבטות פטיש מזחלת) עלולות לגרום לגלים סייסמיים. רעידות האדמה החזקות ביותר נגרמות כתוצאה מתנועות כדור הארץ בקנה מידה גדול לאורך תקלות. פעולות האדם משמשות לעתים ליצירת גלים סייסמיים לסקרים תת -קרקעיים גיאופיזיים תוך שימוש בשיטות השבירה הסיסמית או ההשתקפות.

מוקד ומוקד רעידת אדמה

הציור לעיל ממחיש את מוקד המוקד והמיקוד של רעידת אדמה. המיקוד הוא הנקודה או המרכז שבו שחרור האנרגיה מתחיל. המוקד הוא הנקודה על פני כדור הארץ ישירות מעל מוקד רעידת האדמה. כאשר שחרור האנרגיה מתרחש, גלים סיסמיים מתרחקים מהפוקוס לכל הכיוונים.

התמונה (מקור: morgueFile.com) משמאל ממחישה פגיעה טיפוסית ברעידת אדמה בגושי אבן או בנייה רופפים. מבנים הבנויים מחומרים רבים מועדים לנזק כתוצאה מהרעידות הנגרמות על ידי גלי סיסמה, בדרך כלל קרוב למוקד של רעידת אדמה. ניתן להשתמש בטכניקות וחומרי בנייה עמידים לרעידות אדמה כדי למזער נזקים כתוצאה מרטט סייסמי עז.

הדיון לעיל מספק מידע בסיסי ואיורים לרעידות אדמה וגלים סיסמיים. כדי לחקור עוד נושא זה, ניתן לחקור פרסומים מצוינים או משאבי האינטרנט. להלן כמה היפר -קישורים שיכולים לסייע עוד יותר בהערכה ותיאור של רעידות אדמה וגלים שומניים:


רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

13.10 תגובת sTudenT 1. עבור Carrier, אוקלהומה, מהו הזמן המשוער של הגעתו של הראשון

א. 10 שניות ב. 15 שניות ג. 21 שניות ד. 30 שניות

2. עבור מרלו, אוקלהומה, מהו הזמן המשוער של הגעת גל ה- S הראשון?

א. 19 שניות ב. 22 שניות ג. 35 שניות ד. 42 שניות

3. עבור בוליבר, מיזורי, מה ההבדל בין זמני ההגעה של גל P ו- S?

א. 10 שניות ב. 20 שניות ג. 40 שניות ד. 55 שניות

4. מהו המרחק המשוער למוקד הרכבת מקרייר, אוקלהומה?

א. 70 ק"מ ב. 130 ק"מ ג. 240 ק"מ ד. 390 ק"מ

5. מהו המרחק המשוער למוקד האויר ממארלו, אוקלהומה?

א. 70 ק"מ ב. 130 ק"מ ג. 240 ק"מ ד. 390 ק"מ

6. מהו המרחק המשוער למוקד המוקד מבוליבר, מיזורי?

א. 70 ק"מ ב. 130 ק"מ ג. 240 ק"מ ד. 390 ק"מ

7. התבונן במיקום שקבעת שהוא מוקד רעידת האדמה. השווה את מיקומה לאוקלהומה סיטי. לאיזה כיוון ממוקם המוקד מאוקלהומה סיטי?

א. דרום מזרח ב. צפון מערב ג. צפון מזרח ד. דְרוֹם מַעֲרָב

8. בחנו את התמונה של לפני ואחרי הקתדרלה הלאומית. בהתבסס על השינויים שנראו בתוך המבנה, החליטו היכן סביר להניח שרעידת האדמה הזו תיפול על סולם עוצמת Mercalli ששונה. בהתבסס על תמונה זו, העוצמה הסבירה ביותר של רעידת אדמה זו תהיה:

א. & ltIV ב. V-VI ג. VII ד. VIII ומעלה

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

9. התושבים בפורט או-פרינס התלוננו על רעידות קיצוניות במהלך רעידת האדמה, בעוד שתושבי סנטו דומינגו, בירת הרפובליקה הדומיניקנית היושבת 150 קילומטרים מזרחית לפורט או-פרינס, הניחו שהרעידה נגרמה עקב חלוף משאית גדולה. בהתבסס על סולם העוצמה של Mercalli השתנה, תושבי פורט או-פרינס בעיקר חוו עוצמה של ___, בעוד שתושבי סנטו דומינגו חוו עוצמה של ___.

א. VII, II ב. VIII, III ג. X, III ד. X, IV

10. רעידת אדמה משמעותית פוגעת בסן מטאו, קליפורניה בזמן שאתה שם. במהלך הטלטול אתה נתפס בתוך הבית. האם אתה מעדיף להיות בבניין המינהל לביטוח לאומי של ארה"ב (הממוקם ברחוב דרום קלרמונט, סן מטאו) או עם סן מטאו פארק ריינג'רס (הממוקם ב- J הארט קלינטון דרייב, סן מטאו)?

א. בניין מינהל הביטוח הלאומי האמריקאי ב. ריינג'רס פארק סן מטאו

11. בעת ביקור בקליפורניה, אתה חולה באלימות וחייב לבקר בבית חולים. בהתבסס על החששות שלך מפני רעידת אדמה אפשרית, האם אתה מעדיף ללכת לבית החולים היילנד באוקלנד או לבית החולים אלמדה באלמדה?

א. בית חולים היילנד, אוקלנד, קליפורניה ב. בית החולים אלמדה, אלמדה, קליפורניה

12. אחרי איזו שנה מספר רעידות האדמה בעוצמה 3 ומעלה מתחיל לעלות באופן משמעותי?

א. 2007 ב. 2009 ג. 2011 ד. 2015

13. לאחר איזה שנה מספר בארות הפריחה מתחיל לעלות באופן משמעותי?

א. 2007 ב. 2009 ג. 2011 ד. 2015

14. האם על סמך הגרף שבנית האם נראה כי יש קשר בין רעידות אדמה משמעותיות ומספר הבארות?

15. כמה זמן אורך הקרע (אורך התקלה שהושפעה)?

א. 25 מייל ב. 74 מייל ג. 198 מייל ד. 296 מייל ה. 408 קילומטרים

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

16. אתר את מוקד הרעידה של 1906. האם כמות ההחלקה האופקית יורדת מהר יותר בקצה הצפוני או בקצה הדרומי של הקרע?

א. הקצה הצפוני של הקרע ב. הקצה הדרומי של הקרע

17. מה הייתה עוצמת הרועד בסקרמנטו?

א. אור ב. חזק ג. חמור ד. אלים ה. קיצוני

18. מה הייתה עוצמת הרועד בסבסטופול?

א. אור ב. חזק ג. חמור ד. אלים ה. קיצוני

19. בהתבסס על המפה, האם יש סיכוי גבוה יותר לחוות רעידת אדמה בעוצמה בעוצמה של gt6.7 עד שנת 2031 אם תגור באזור המפרץ הצפון מערבי או בדרום מזרח המפרץ?

20. האם על פי מפת ההנזקה, אזורים מסוכנים יותר בפנים הארץ או לאורך החוף?

א. יבשתית ב. לאורך החוף

13.1 פרודוקציה זה היה היום הקטלני ביותר ב

ההיסטוריה של הר אוורסט. ב -25 באפריל 2015, רעידת אדמה בעוצמה של 7.8 פגעה בנפאל. זה גרם למפולת שלגים שהרגה 19 מטפסים בהר. אוורסט. בנפאל, למעלה מ -8,800 בני אדם מתו, ועוד רבים נפצעו וחסרי בית. מאות רעידות משנה (רעידות אדמה קטנות יותר בעקבות רעידת אדמה גדולה יותר) התרחשו מאז (איור 13.1).

רעידות אדמה אינן חדשות באזור זה. מספר הרוגים דומה התרחש ברעידת אדמה בשנת 1934, ורעידות אדמה קטנות אחרות התרחשו בתקופה ההיסטורית. רעידת אדמה בעוצמה דומה של 1833 גרמה לפחות מ -500 הרוגים, אם כי סביר להניח שזה נבע משני רעידות עוף גדולות מאוד (רעידות אדמה קטנות יותר שקדמו לרעידת האדמה העיקרית) ששלחו את רוב התושבים מחוץ לדלתות בדאגה, וזה היה בטוח יותר עבורם. . ברחבי העולם אירעו רעידות אדמה קטלניות וחזקות הרבה יותר רק במאה הזו (האיטי, 2010 - 316,000 הרוגים סומטרה, 2004 - 227,000 הרוגים, שניהם עם מקרי מוות הקשורים לרעידות קרקע וסיכונים אחרים שנוצרו בעקבות רעידת האדמה). רעידות אדמה מעניקות לגיאולוגים מידע רב ערך על כדור הארץ, הן על הפנים, כפי שלמדנו בפרק הפנימי של כדור הארץ, ועל התנאים על פני כדור הארץ (רוב רעידות האדמה מתרחשות בגבולות הלוח, כפי שלמדנו בפרק הטקטוניקה של הלוח, איור 4.8).

איור 13.1 | מפה של רעידת האדמה העיקרית שפגעה בנפאל ב -25 באפריל 2015, יחד עם רעידת משנה גדולה ב -12 במאי, ורבות (& gt100) רעידות משנה נוספות (באדום - שימו לב לסולם הגודל בפינה הימנית העליונה). מחבר: מקור USGS: רישיון USGS: תחום ציבורי

13 רעידות אדמה רנדה האריס

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

לאחר השלמת פרק זה, אתה אמור להיות מסוגל: • להשוות ולהתנגד לסוגי הגלים הסיסמיים השונים • להבין את הסולמות השונים המשמשים למדידת רעידות אדמה, ו

להחיל אותם על כמות ההרס • להבין כיצד חומרים גיאולוגיים שונים מתנהגים במהלך

רעידת אדמה, וההשפעה הנובעת מכך על מבנים • הסבירו כיצד ממוקד מוקד לרעידות אדמה • חקור את הקשר בין תעשיית הפירוק לבין סיסמיות.

13.2 ה- ePICenTer, foCus והגלים רעידת אדמה היא כמו מברק מכדור הארץ. הוא שולח מסר לגבי

התנאים מתחת לפני השטח של כדור הארץ. הרעד או הרעד שחווים במהלך רעידת אדמה הם תוצאה של שחרור מהיר של אנרגיה בתוך כדור הארץ, בדרך כלל כתוצאה מתנועה לאורך תקלות גיאולוגיות. תחשוב אחורה על תקלה בהחלקה מהפרק לעיוות קרום. סלעים משני צדי התקלה מחליקים זה ליד זה. כשהם נעים לכיוונים מנוגדים, הסלעים מתעוותים, מכיוון שהם יתכופפו מעט ויצטברו לחץ. בסופו של דבר הם יגיעו לנקודת שבירה. לאחר שיחצו את עוצמת הסלע, הסלעים יחזרו לצורתם הרגילה, וישחררו את כל האנרגיה שנאגרה כרעידת אדמה. ככל שנאגרה יותר אנרגיה, כך כדור הארץ גדול יותר

• אזורי בניוף • גלי גוף • מוקד • מיקוד • סיסמיות מושרה • עוצמה • נזילות • גלי אהבה

• גודל • גלי P • גלי ריילי • גלי S • סייסמוגרמה • סייסמוגרף • סייסמולוגיה • גלי שטח

איור 13.2 | איור המתאר את המיקוד, מאיפה מקור רעידת האדמה ואת המוקד, הנקודה על פני הקרקע ישירות מעל המוקד. מחבר: מקור לא ידוע: רישיון ויקימדיה: תיעוד חופשי של GNU

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

רעידה היא. זכור את תרשים מאמץ המתח של עיוות קרום. כאשר סלעים נמצאים במתח רב מדי, הם עוברים כישלון שביר (רעידת האדמה). כוחו של הסלע חרג בשלב זה.

מקור רעידות האדמה הוא נקודה הנקראת מוקד (ריבוי מוקדים). מנקודה זו, האנרגיה נעה החוצה בסוגים שונים של גלים. המקום על פני כדור הארץ ישירות מעל המיקוד נקרא מוקד המוקד (איור 13.2). מוקדי רעידת אדמה עשויים להיות רדודים (פחות מ -70 ק"מ משטח כדור הארץ) עד עמוק (יותר מ -300 ק"מ עמוק), אם כי עומקים רדודים עד בינוניים הם הרבה יותר נפוצים. תדירות ועומק רעידת האדמה קשורים לגבולות הלוח. הרוב המכריע (95%) של רעידות האדמה מתרחשות לאורך גבול לוחית, כאשר רעידות אדמה במיקוד רדודיות נוטות להתרחש בגבולות הלוחות המתהפכות והופכות אותן, ורדודות לתווך לרעידות אדמה במיקוד עמוק המתרחשות בגבולות מתכנסים (לאורך הלוח החתרני). רעידות האדמה הקשורות לגבולות מתכנסים מתרחשות לאורך אזורי וואדתי-בניוף, או פשוט אזורי בניוף, אזורים של טבילה של סיסמיות לאורך הלוח החוטף (איור 13.3).

כאשר מתרחשת רעידת אדמה, שני סוגים שונים של גלים מיוצרים גלי גוף, שנקראים כך מכיוון שהם נוסעים בגוף כדור הארץ, וגלי שטח הנעים לאורך פני כדור הארץ (איור 13.4). ישנם שני סוגים של גלי גוף. גלי P, או גלי ראשוניים, הם גלי דחיסה הנעים קדימה ואחורה, בדומה לפעולה של אקורדיון. כשהגל עובר, האטומים בחומר שהוא נוסע בו נדחסים ומתוחים. התנועה מקבילה לדחיסה לכיוון התפשטות הגלים, מה שהופך את גלי P למהירים ביותר מבין הגלים הסיסמיים. גלים אלה יכולים לנוע דרך מוצקים, נוזלים וגזים, מכיוון שניתן לדחוס את כל החומרים במידה מסוימת. גלי S, או גלי שני, הם גלי גזירה המזיזים חומר בכיוון הניצב לכיוון הנסיעה. גלי S יכולים לנוע רק דרך מוצקים, והם איטיים יותר מאשר גלי P. תנועה דומה לתנועת גלי S יכולה להיווצר על ידי שני אנשים המחזיקים-

איור 13.3 | זהו חתך סייסמי, שנלקח לאורך הלוח החוטף בגבול מתכנס של האוקיינוס-אוקיינוס ​​באיי קוריל, הממוקם צפונית-מזרחית ליפן. מוקדים ממוקמים בלוח היורד. רק חומרים שבירים (כמו הליתוספירה) יכולים ליצור רעידות אדמה, כך שזו חייבת להיות הלוח החתרני. הכוכב מייצג את מיקומה של רעידת אדמה בעוצמה של 8.3 שהתרחשה ב- 15/11/06. מחבר: מקור USGS: רישיון ויקימדיה: תחום ציבורי

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

עם חבל, כאשר אחד חוטף את החבל במהירות. לחלופין, אתה יכול גם לחשוב על תנועת הגלים הזו בדומה לגל שיצר אוהדים באצטדיון שעומד ומתיישב. גלי הגוף אחראים לתנועות הטלטול והרעידות המורגשות במהלך רעידת אדמה.

גלי פני השטח איטיים יותר מגלי הגוף, ונוטים לייצר תחושות מתגלגלות יותר לאלה שחווים רעידת אדמה, בדומה לשהייה בסירה על הים. מכיוון שגלי פני השטח ממוקמים על פני השטח של הקרקע במקום שבו בני האדם (והמבנים שלהם) נמצאים, ומכיוון שהם נעים כל כך לאט, מה שמרכיב אותם ומגדיל את משרעתם, הם הגלים הסיסמיים המזיקים ביותר. גלי אהבה הם גלי פני השטח המהירים יותר, והם מזיזים חומרים הלוך ושוב במישור הורוויזלי הניצב לכיוון תנועת הגלים (ראו איור 13.4). בניינים אינם מטפלים היטב בתנועה מסוג זה, וגלי אהבה עשויים להיות אחראים לנזקים ניכרים במבנים. גלי ריילי גורמים לשטח כדור הארץ לנוע בתנועה אליפטית, בדומה לתנועה בגל ים. התוצאה היא תנועת קרקע למעלה ולמטה ומצד לצד.

13.3 seIsmoloGy רעידות אדמה חוו בני אדם כל עוד בני אדם הסתובבו

כדור הארץ, למרות שרוב התרבויות העתיקות פיתחו מיתוסים כדי להסביר אותם (כולל ראיית יצורים גדולים בתוך כדור הארץ שנעו ליצירת הרעידה). לימוד רעידות האדמה, הנקראות סייסמולוגיה, החל להמריא עם התפתחותם של מכשירים שיכולים לזהות רעידות אדמה מכשיר זה, הנקרא סייסמוגרף, יכול למדוד את ויקטור התנודות של כדור הארץ (איור 13.5). סיסמוגרף אופייני מורכב ממסה התלויה על חוט ממסגרת הנעת כאשר פני כדור הארץ נעים. תוף מסתובב מחובר למסגרת, ועט מחובר למסה, כך שהתנועה היחסית נרשמת בסייסמוגרמה. המסגרת (המחוברת לקרקע) נעה במהלך רעידת אדמה-

איור 13.4 | סוגי הגלים הסיסמיים השונים. גלי הגוף, בחלק העליון של הדמות, מורכבים מגלי P וגלי S. תנועת גל P היא דחיסה. הפטיש משמאל מתחיל את הגל נע. החץ מימין מציג את הכיוון הכללי של הגל. בגל S, התנועה מתגלגלת. גלי פני השטח מתוארים בחלק התחתון של התרשים. גלי אהבה נעים באופן דומה לגלי S, וכתוצאה מכך הסטה אופקית של פני כדור הארץ. גלי ריילי הם גלי שטח הנעים כמו גל לאורך פני המים. מחבר: מקור USGS: רישיון ויקימדיה: תחום ציבורי

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

מסה תלויה בדרך כלל נשארת דוממת עקב אינרציה (הנטייה של גוף להישאר במנוחה ולהתנגד לתנועה).

13.3.1 כיצד נמדדות רעידות אדמה?

ניתן למדוד את ההשלכות הטרגיות של רעידות אדמה בדרכים רבות, כמו מספר הרוגים או כוח של רעידות קרקע. שני אמצעים בפרט משמשים בדרך כלל. האחד הוא מדד איכותי לנזק שנגרם ברעידת האדמה, והוא מכונה עוצמה. השני הוא מדד כמותי לאנרגיה שמשחררת רעידת האדמה, המכונה גודל. שני המדדים מספקים נתונים בעלי משמעות.

13.3.2 עוצמת רעידת האדמה

מדידות העוצמה מביאות בחשבון הן את הנזק שנגרם עקב הרעידה והן את הדרך בה אנשים מגיבים אליה. סולם עוצמת Mercalli (איור 13.6) הוא הסולם הנפוץ ביותר למדידת עוצמות רעידת האדמה. לסולם זה יש ערכים הנעים בין הספרות הרומיות I עד XII המאפיינים את הנזק שנצפה ואת תגובות האנשים אליו. נתונים לסולם זה נאספים לעתים קרובות מיד לאחר רעידת אדמה על ידי כך שהאוכלוסייה המקומית תענה על שאלות על הנזק שהם רואים ומה קרה במהלך הרעידה. לאחר מכן ניתן לאגד מידע זה כדי ליצור מפת עוצמה, היוצרת אזורים צבעוניים על סמך המידע שנאסף (איור 13.7). תעשיית הביטוח משתמשת לעתים קרובות במפות אלה.

איור 13.5 | סייסמוגרף והסיסמוגרמה שהוא מייצר. מחבר: משתמש מקור "יאמאגוצ'י": רישיון ויקימדיה Commons: CC BY-SA 3.0

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

מאפייני עוצמה I רעד לא הורגש בנסיבות רגילות. II רעידות מורגשות רק על ידי מנוחים, בעיקר לאורך הקומות העליונות בבניינים. III רעד חלש הורגש באופן ניכר אצל אנשים בתוך הבית. רבים אינם מכירים בכך כרעידת אדמה. ויברה-

דומים לרכב גדול שחלף על פניו. IV רעידות אור הורגשו בפנים על ידי רבים, בחוץ על ידי מעטים. בלילה חלקם התעוררו. כלים, דלתות ו

חלונות שהפריעו לקירות נסדקו. תחושה כמו משאית כבדה שפוגעת בבניין. מכוניות מתנדנדות באופן ניכר. V רעד בינוני שחשו רבים מתעוררים. כמה כלים וחלונות שבורים. אובייקטים לא יציבים

מְהוּפָּך. VI רועדים חזקים מכולם, עם רבים שמפוחדים. ריהוט כבד עלול לזוז, וטיח נשבר. סֶכֶר-

הגיל קל. VII רעידות חזקות מאוד שולחות בחוץ. בניינים מעוצבים היטב סובלים מנזק מינימלי קל עד בינוני

נזקים במבנים רגילים נזק ניכר במבנים שנבנו בצורה לא טובה. VIII רעידות קשות. מבנים מתוכננים היטב סובלים מנזקים קלים נזקים ניכרים בבניינים רגילים-

גורם נזק רב במבנים שנבנו בצורה לא טובה. IX רועד באלימות. בניינים מתוכננים היטב סובלים מנזק ניכר מבנים מורחקים מיסודות,

עם התמוטטות חלקית כלשהי. צינורות תת קרקעיים נשברים. X טלטול קיצוני. כמה מבני עץ בנויים היטב נהרסים רוב מבני הבנייה והמסגרת

נהרסים. מפולות אדמה ניכרות. XI מעט מבנים נותרים עומדים. גשרים נהרסים, וסדקים גדולים נפתחים באדמה. XII נזק כולל. חפצים שנזרקים כלפי מעלה באוויר.

איור 13.6 | (למעלה) טבלה מקוצרת של סולם עוצמת Mercalli השתנה. העוצמה לרעידת אדמה מסוימת נקבעת לפי הנזק המרבי שנגרם. מחבר: רנדה האריס מקור: רישיון עבודה מקורי: CC BY-SA 3.0

איור 13.7 | (מימין) מפת עוצמה לרעידת האדמה בסן פרננדו בדרום קליפורניה בתאריך 2/9/76. שימו לב שסמוך למוקד (המסומן בכוכב), העוצמה הייתה קיצונית. מחבר: מקור USGS: רישיון ויקימדיה: תחום ציבורי

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

13.3.3 עוצמת רעידת אדמה

דרך נוספת לסווג רעידת אדמה היא על ידי האנרגיה המשתחררת במהלך האירוע המכונה את גודל רעידת האדמה. בעוד שגודל נמדד באמצעות סולם ריכטר, ככל שתדירות מדידות רעידת האדמה ברחבי העולם גדלה, הובן כי סולם העוצמה של ריכטר אינו תקף לכל רעידות האדמה (הוא אינו מדויק לרעידות אדמה בעוצמה גדולה). פותחה סולם חדש בשם Moment Magnitude Intensity Scale, השומר על סולם דומה לסולם ריכטר. סולם זה מעריך את סך האנרגיה שמשחררת רעידת אדמה וניתן להשתמש בה כדי לאפיין רעידות אדמה בכל הגדלים ברחבי העולם. הגודל מבוסס על הרגע הסיסמי (ההערכה מבוססת על תנועות קרקע שנרשמו על סייסמוגרמה), שהוא תוצר של המרחק שעברה תקלה והכוח הנדרש להזיז אותה. סולם זה פועל במיוחד עם רעידות אדמה גדולות יותר ואומץ על ידי הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית. גודל מבוסס על סולם לוגריתמי, כלומר עבור כל מספר שלם שאתה מגדיל, משרעת תנועת הקרקע שנרשמה על ידי סיסמוגרף עולה ב -10 והאנרגיה המשתחררת עולה ב -101.5, ולא אחת (כך שתתעורר רעידה בעוצמה של 3 בעוצמה) בעשר פעמים פיצול הקרקע כרעידה בגודל 2 לרעידה בעוצמה 4 יש פי 102 או פי 100 מרעידת הקרקע ברעידה בגודל 2 (משחררת פי 103 או פי 1000 אנרגיה). להשוואה גסה של סולם גודל לעוצמה. , ראה איור 13.8. מדוע יש צורך ביותר מסוג אחד של סולם? סולם העוצמה מאפשר אפיון עולמי של כל אירוע רעידת אדמה, ואילו סולם העוצמה לא. עם סולם עוצמות, IV באחד המיקום יכול להיות מדורג II או III במיקום אחר, המבוסס על בניית בניינים (למשל, בניינים לא בנויים יסבלו יותר נזק באותה רעידת אדמה בעוצמה כמו אלה שנבנו עם בנייה חזקה יותר).

13.4 אבחון אוזן אוזן במהלך רעידת אדמה, גלים סייסמיים נשלחים לכל רחבי הגלובוס. למרות שהם

עלול להיחלש עם המרחק, סיסמוגרפים רגישים מספיק כדי עדיין לזהות את הגלים הללו. על מנת לקבוע את מיקומה של מוקד רעידת אדמה, סייסמוגרפים

עוצמה אופיינית מקסימלית שונה עוצמת מרקאלי 1.0 - 2.9 I 3.0 - 3.9 II - III 4.0 - 4.9 IV - V 5.0 - 5.9 VI - VII 6.0 - 6.9 VII - IX 7.0 ומעלה VIII ומעלה

איור 13.8 | השוואה של סדרי גודל לעומת עוצמה לרעידות אדמה. מחברת: רנדה האריס מקור: רישיון עבודה מקורי: CC BY-SA 3.0

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

לפחות שלושה מקומות שונים נחוצים לאירוע מסוים. באיור 13.9, יש דוגמה של סיסמוגרמה מתחנה הכוללת רעידת אדמה קלה.

לאחר שמאתרים שלושה סייסמוגרפים, מצא את מרווח הזמן בין הגעת גל ה- P לבין הגעתו של גל ה- S. תחילה קבעו את הגעת גל ה- P, והקראו למטה לתחתית ה- seis-mogram כדי לציין באיזו שעה (בדרך כלל מסומן בשניות) שהגיע ה- P. לאחר מכן בצע את אותו הדבר לגבי גל ה- S. הגעת הגלים הסיסמיים תזוהה על ידי עלייה במשרעת - חפשו שינוי דפוס כאשר הקווים הולכים ומתרחקים יותר (למשל איור 13.10).

על ידי הסתכלות על הזמן בין הגעת גלי P ו- S, אפשר לקבוע את המרחק אל

רעידת אדמה מאותה תחנה, כאשר מרווחי זמן ארוכים יותר מצביעים על מרחק רב יותר. מרחקים אלה נקבעים באמצעות עקומת זמן נסיעה, המהווה גרף של זמני הגעת גל P ו- S (ראה איור 13.11).

למרות שניתן לקבוע מרחק למוקד באמצעות תרשים זמן נסיעה, לא ניתן לומר כיוון. ניתן לצייר עיגול עם רדיוס של המרחק לרעידה. רעידת האדמה התרחשה אי שם לאורך המעגל הזה. נדרשת משולש כדי לקבוע היכן זה קרה בדיוק. יש צורך בשלושה סייסמוגרפים. מעגל משורטט מכל אחד משלושת מיקומי הסיסמוגרף השונים, כאשר הרדיוס של כל עיגול שווה למרחק מאותה תחנה למוקד. המקום בו שלושת העיגולים מצטלבים הוא מוקד המוקד (איור 13.12).

איור 13.9 | סיסמוגרמה זו נקראת משמאל לימין ומלמעלה למטה. שימו לב לרעידת האדמה הקטנה המסומנת, ולשינוי המתקבל במשרעת הגלים בנקודה זו. מחבר: מקור USGS: רישיון USGS: דומיין ציבורי

איור 13.10 | דוגמת סייסמוגרמה עם הגעת גלי P ו- S כלולה. שימו לב כיצד הגעת הגלים מסומנת בעלייה בגובה הגל (המכונה משרעת) ובגלים צפופים יותר. דוגמה זו אינה כוללת זמן לאורך החלק התחתון, אך אלה בתרגיל המעבדה ירצו. מחבר: מקור מקור המשתמש של משתמש "פקאצ'ו": רישיון ויקימדיה: דומיין ציבורי

רעידות אדמה מקדימות של GeoloGy

איור 13.11 | גרף זמן נסיעה הכולל הגעה של גלי P ו- גלי S. שים לב כי עקומות אלה משרטטות מרחק מול זמן, ומחושבות על סמך העובדה שכדור הארץ הוא כדור. עקומות משתנות עם עומק רעידת האדמה מכיוון שגלים מתנהגים בצורה שונה (כלומר מהירותם משתנה) עם עומק ושינוי בחומר. עקומה מסוימת זו משמשת לרעידות אדמה רדודות (בעומק 20 ק"מ) עם תחנות בטווח של 800 ק"מ. עקומת ה- S-P מתייחסת להבדל הזמן בין הגעת גל ה- P לגל ה- S. אם ציינת בסיסמוגרמה שלך שגל P הגיע ל -10 שניות, וגל S הגיע ב -30 שניות, ההבדל בין זמני ההגעה יהיה 20 שניות. היית קורא את 20 השניות מחוץ לציר y למעלה לקו ה- S-P, ולאחר מכן נופל למטה כדי לקבוע את המרחק למוקד. במקרה זה, זה יהיה בערך 200 קילומטרים. מחברת: רנדה האריס מקור: רישיון עבודה מקורי: CC BY-SA 3.0

איור 13.12 | על מנת לאתר את מוקד רעידת האדמה, נעשה שימוש בסיסמוגרמות מפורטלנד, סולט לייק סיטי ולוס אנג'לס. הזמן בין הגעות גל P ו- S חושב, ולוחות זמני הנסיעה נתנו מרחק. Circles with each distance for its radii were drawn from each station. The one resulting overlap, at San Francisco, was the earthquake epicenter. author: Randa Harris source: Original Work license: CC BY-SA 3.0

Introductory GeoloGy earthquakes

13.5 lab exerCIse Part a – locating an epicenter

You will determine the location of an earthquake epicenter using seismograms from Carrier, Oklahoma, Smith Ranch in Marlow, Oklahoma, and Bolivar Missouri available at the end of this chapter. These are actual seismograms that you will be reading, from an actual event. For each, three different readouts are given, as the seismograph measured in three different axes. You may focus on any of the three readouts for each station, as all will have the same arrival times for each wave. First, determine when the P and S waves arrived, and note these times (remember to look for a pattern change as lines get taller and more closely spaced). Mark both the arrival of the P-wave and S-wave, then using the time scale in seconds, note the time difference between the P and S wave arrivals. Add this to the table below for each of the three seismograms.

Station P-wave arrival time (sec) S-wave arrival

time (sec) Difference between P

and S travel times (sec) Distance to Epicenter

from Station (km) Carrier, OK Marlow, OK Bolivar, MO

The difference between the P and S wave arrivals will be used to determine the distances to the epicenter from each station using Figure 13.11. Make sure that you use the curve for S-P Difference – find the seconds on the y-axis, read over to the S-P curve, then draw a line down to the x- axis for distance. Add the values to the table above. Now you need to create the circles from each station using Figure 13.13, a map with the three stations on it. This map includes a legend in kilometers. For each station, note the dis- tance to the epicenter. Using a drafting compass (or alternately, tie a string to a pencil, cut the string the length of the distance to the epicenter, pin it at the station, and draw a circle, with the pencil stretched out the full distance of the string), you will create the circle. First, measure the scale on the map in Figure 13.13 in centimeters, and use that to convert your distances in kilometers to centimeters (ex. the map’s scale of 100 km = 2.1 cm on your ruler, so if you had a measured distance from one station of 400 km, that would equal 8.4 cm on your ruler). For this fictional example, starting at the station, use the drafting compass to make a circle that is 8.4 cm in radius. Create a circle for each of the three stations, using their different distances to the epicenter. They should overlap (or nearly overlap) in one location. The location where they overlap is the approximate epicenter of the earthquake. Once done, answer the questions below.

Introductory GeoloGy earthquakes

1. For Carrier, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first P-wave?

א. 10 seconds b. 15 seconds c. 21 seconds d. 30 seconds

2. For Marlow, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first S-wave?

א. 19 seconds b. 22 seconds c. 35 seconds d. 42 seconds

3. For Bolivar, Missouri, what is the difference between the P and S wave arrival times?

א. 10 seconds b. 20 seconds c. 40 seconds d. 55 seconds

4. What is the approximate distance to the epicenter from Carrier, Oklahoma?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

5. What is the approximate distance to the epicenter from Marlow, Oklahoma?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

figure 13.13 author: Google Earth source: Google Earth license: Used with attribution per Google’s Permissions Guidelines

Introductory GeoloGy earthquakes

6. What is the approximate distance to the epicenter from Bolivar, Missouri?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

7. Look at the location that you determined was the earthquake epicenter. Compare its location to Oklahoma City. Which direction is the epicenter located from Oklahoma City?

א. southeast b. northwest c. northeast d. southwest

On January 12, 2010, a devastating magnitude 7.0 earthquake hit 16 miles west of Port-au-Prince, the capital of Haiti. At the following website, images are given of areas in Port-au-Prince both before the earthquake and soon after the earthquake, with a slider bar so that you can compare them. Access these images at: http:// www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-im- agery.html (or alternately at http://elearningexamples.com/the-destruc- tion-in-port-au-prince-2/) and note the changes in many areas due to damage from the earthquake.

8. Examine the before and after image of the National Cathedral. Based on the changes seen within the structure, decide where this earthquake would most likely fall on the Modified Mercalli Intensity Scale. Based off this image, the most likely intensity of this earthquake would be:

א. <IV b. V-VI c. VII d. VIII or greater

9. Residents in Port-au-Prince complained of extreme shaking during the earthquake, while residents of Santo Domingo, the capital of the Dominican Republic that sits 150 miles east of Port-au-Prince, assumed the shaking was caused by the passing of a large truck. Based on the Modified Mercalli Intensity Scale, the residents of Port-au-Prince mostly like experienced an intensity of ___, while the residents of Santo Domingo experienced an intensity of ___.

א. VII, II b. VIII, III c. X, III d. X, IV

13.6 hazards from earThQuaKes Earthquakes are among nature’s most destructive phenomena, and there are

numerous hazards associated with them. Ground shaking itself leads to falling structures, making it the most dangerous hazard. The intensity of ground shaking depends on several factors, including the size of the earthquake, the duration of shaking, the distance from the epicenter, and the material the ground is made of. Solid bedrock will not shake much during a quake, rendering it safer than otherhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://elearningexamples.com/the-destruction-in-port-au-prince-2/http://elearningexamples.com/the-destruction-in-port-au-prince-2/

Introductory GeoloGy earthquakes

ground materials. Artificial fill refers to areas that have been filled in for construc- tion and/or waste disposal (think of a hill that gets cleared for a shopping mall – the soil that was removed is dumped somewhere else as artificial fill). Sediment is not compacted in areas of artificial fill, but compaction will occur during the shak- ing of an earthquake, leading to structure collapse. Artificial fill sediments behave similarly to water-saturated sediments. As they shake, they may experience lique- faction, in which the sediments behave like a fluid. Normally, friction between grains holds them together. Once an earthquake occurs, water surrounds every grain, eliminating the friction between them and causing them to liquefy (Figure 13.14). This can be very dangerous. Seismic waves will amplify as they come in contact with these weaker materials, leading to even more damage.

Other hazards associated with earthquakes include fire (as gas lines rupture), which may be difficult to combat as water lines may also be ruptured. The vast majority of damage during the 1906 San Francisco earthquake was due to fire. Earthquakes can trigger tsunamis, large sea waves created by the dis- placement of a large volume of water during fault move- ment. The Sumatra-Anda- man earthquake in 2004 triggered a tsunami in the

Indian Ocean that resulted in 230,000 deaths. Earthquakes can trigger landslides in mountainous areas, and initiate secondary hazards such as fires, dam breaks, chemical spills, or even nuclear disasters like the one at Fukushima Daiichi Nucle- ar Power Plant in Japan. Earthquake-prone areas can take steps to minimize de- struction, such as implementing strong building codes, responding to the tsunami warning system, addressing poverty and social vulnerability, retrofitting existing buildings, and limiting development in hazardous zones.

13.7 lab exerCIse Part b – liquefaction

Download the kml file from the USGS for Google Earth found here: http:// earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmz (Al- ternately the file can be downloaded from this site: http://earthquake.usgs. gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.php). Note that this file adds a lay- er of liquefaction susceptibility, with areas more likely to experience liquefaction

figure 13.14 | A diagram depicting liquefaction. In the water- saturated sediment on the left, the pore (open) spaces between the grains are filled with water, but friction holds the grains together. In liquefaction, on the right, water surrounds the grains so that they no longer have contact with each other, leading them to behave as a liquid. author: Randa Harris source: Original Work license: CC BY-SA 3.0http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmzhttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmzhttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.phphttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.php

Introductory GeoloGy earthquakes

in yellow, orange, or red. Once in Google Earth, type in San Francisco, CA. Zoom in to less than 25 miles to see the layers added and note where liquefaction is most likely, then answer the following questions. When necessary, type locations into the Search box to locate them.

10. A significant earthquake hits San Mateo, California while you are there. During the shaking you are caught indoors. Would you rather be at the US Social Security Administration Building (located at South Claremont Street, San Mateo) or with the San Mateo Park Rangers (located at J Hart Clinton Drive, San Mateo)?

א. the US Social Security Administration Building b. the San Mateo Park Rangers

11. While visiting California, you become violently ill and must visit a hospital. Based off of your fears of a possible earthquake occurring, would you rather go to Highland Hospital in Oakland or Alameda Hospital in Alameda?

א. Highland Hospital, Oakland, CA b. Alameda Hospital, Alameda, CA

13.8 InduCed seIsmICITy The number of significant earthquakes within the central and eastern United

States has climbed sharply in recent years. During the thirty-six year period between 1973 and 2008, only 21 earthquakes with a magnitude of 3.0 or greater occurred. During the 5 year period of 2009-2013, 99 earthquakes of that size occurred within the same area, with 659 earthquakes in 2014 alone and well over 800 earthquakes in 2015 just in Oklahoma (see the blue and red line on the graph in Figure 13.15).

Human intervention is apparently the cause, resulting in induced seismicity (earthquakes caused by human activities). Humans have induced earthquakes in the past (for example, impounding reservoirs has led to earthquakes in Georgia), but this rapid increase in induced seismicity has led to much current research into the problem. Evidence points to several contributing factors, all related to types of fluid injection used by the oil industry. Hydraulic fracturing, also referred to as fracking, has been used for decades by oil and gas companies to improve well pro- duction. Fluid (usually water, though other fluids are often present) is injected at high pressure into low-permeability rocks in an effort to fracture the rock. As more fractures open up within the rock, fluid flow is enhanced and more distant fluids can be accessed, increasing the production of a well. In the past, this practice was utilized in vertical wells. With the recent advent of horizontal drilling technology, the fracking industry has really taken off. Drillers can now access thin horizon- tal oil and gas reservoirs over long distances, highly increasing well production in rocks that formerly were not exploited, creating a boom in US gas and oil pro- duction. While there have been many reports in the public that blame fracking for all of the increased seismicity rates, this is not entirely the case. Fracking mainly

Introductory GeoloGy earthquakes

produces very minor earthquakes (less than magnitude 3), though it has been shown to produce signifi- cant earthquakes on occasion. The majority of induced earthquakes are caused by injection of wastewater deep underground. This wastewater is the byproduct of fracking, so ulti- mately the industry is to blame.

As wells are developed (by fracking or other processes), large amounts of waste fluid, which may contain potentially hazardous chem- icals, are created. When the fluids cannot be recycled or stored in re- tention ponds above ground, they are injected deep underground, the- oretically deep enough to not come into contact with oil reservoirs or water supplies. These wastewater wells are quite common and are con- sidered a safe option for wastewater disposal. By injecting this water in areas that contain faults, the stress conditions on the faults change as friction is reduced, which can result in movement along faults (resulting in earthquakes).

For our lab exercise, we will focus on the state of Oklahoma, and the in- creased seismicity there (Figure 13.16).

The USGS has focused some re- search on the seismicity in Oklaho- ma and determined that the main seismic hazard within the state is the disposal of wastewater from the oil and gas industry by deep injection, though some smaller quakes (mag- nitude 0.6 to 2.9) have been shown to correlate directly to fracking. A 50% increase in earthquake rate has occurred within the state since 2013. One large earthquake of 5.7 magnitude struck in No- vember, 2011, and has been linked to an active wastewater injection site

200 me- ters away. A 4.7 magnitude earthquake struck in November 2015, too.

figure 13.15 | Chart of increased seismicity of magnitude 3 or greater earthquakes within the central and eastern U.S. from 1973-2015. The spatial distribution of the earthquakes is shown on the map, with blue dots representing quakes from 1973-2008, and red dots representing quakes from 2009-2015. author: USGS source: USGS license: Public Domain

figure 13.16 | Earthquakes that occurred within Oklahoma from 1970 – 5/27/15 are depicted above. Please note that the colors indicate year and the size indicates magnitude (see legend on image). The inset image is a close-up view of the outlined box. author: USGS source: USGS license: Public Domain

Introductory GeoloGy earthquakes

13.9 lab exerCIse Part C – Induced seismicity

The table below contains data regarding the number of fracking wells within the state of Oklahoma and the number of significant earthquakes (magnitude 3 or greater) that have occurred since 2000. Before answering the questions for this lab exercise, plot the information in the table below on the graph that is provided note that the graph has two y-axes, one for the number of fracking wells and the other for the number of earthquakes.

Year # of Fracking Wells in Oklahoma # of Earthquakes greater than M 3 2000 0 0 2001 0 0 2002 0 3 2003 0 0 2004 0 2 2005 0 1 2006 0 2 2007 0 1 2008 1 2 2009 4 20 2010 1 43 2011 637 63 2012 1,568 34 2013 470 109 2014 No Data 585 2015 No Data 850

(From: http://www.oudaily.com/news/oklahoma-reports-surge-in-earthquakes-during/arti- cle_79a364da-a1d4-11e5-894a-5ba84c8399c1.html)

Note: Information on number of fracked wells was obtained by SkyTruth through accessing FracFocus. Oklahomans are required to report all fracked wells, but the site was only created in 2011, so some wells may have not been retroactively added pre-2011. Seismic data was obtained through the USGS.

Introductory GeoloGy earthquakes

12. After what year does the number of magnitude 3 or greater earthquakes begin to rise significantly?

א. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

13. After what year does the number of fracking wells begin to rise significantly?

א. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

14. Based on the graph that you constructed, do significant earthquakes and the number of fracking wells appear to be related?

The exercises that follow use Google Earth. Let’s start by examining the 1906 earthquake that hit Northern California. Access the following website: http:// earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/

There are several links of interest here. Spend some time familiarizing yourself with the site. Scroll down to the section entitled “The Northern California Earth- quake, April 18, 1906” and open the link. The San Andreas Fault is

800 miles long, located in California. In 1906, a major earthquake occurred along a portion of the fault. Scroll down and check out the Rupture Length and Slip.http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/

Introductory GeoloGy earthquakes

15. How long was the rupture length (the length of the fault that was affected)?

א. 25 miles b. 74 miles c. 198 miles d. 296 miles e. 408 miles

Horizontal slip, or relative movement along the fault, ranged from 2-32 feet. To envision this, imagine that you are facing an object directly across from you. Suddenly, it moves up to 32 feet to your right! Horizontal slip is shown along the rupture as a histogram. Check out all the measurements along the fault by clicking the Rupture Length and Slip on the Google Earth link.

16. Locate the epicenter of the 1906 quake. Does the amount of horizontal slip decrease faster along the northern end or the southern end of the rupture?

א. northern end of the rupture b. southern end of the rupture

Go back to the “The Northern California Earthquake, April 18, 1906” page and scroll down to check out the Shaking Intensity. If your map begins to get difficult to read, remember that by clicking on a checked box in the Places folder, you can remove prior data. Use the search box to display the desired location.

17. What was the shaking intensity like in Sacramento?

א. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

18. What was the shaking intensity like in Sebastopol?

א. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

Navigate back to the main page and select “Earthquake Hazards of the Bay Ar- ea Today.” Check out the Earthquake Probabilities for the Bay Area.

19. Based on the map, would you be more likely to experience an earthquake of magnitude >6.7 by 2031 if living in the northwest Bay Area or southeast Bay Area?

Go back to the “Earthquake Hazards of the Bay Area Today” page and check out the Liquefaction Susceptibility in San Francisco. Look at the overall trend in the areas affected by liquefaction.

20. Based on the liquefaction map, are areas more dangerous inland or along the coast?

א. inland b. along the coast

Introductory GeoloGy earthquakes

13.10 sTudenT resPonses 1. For Carrier, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first

א. 10 seconds b. 15 seconds c. 21 seconds d. 30 seconds

2. For Marlow, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first S-wave?

א. 19 seconds b. 22 seconds c. 35 seconds d. 42 seconds

3. For Bolivar, Missouri, what is the difference between the P and S wave arrival times?

א. 10 seconds b. 20 seconds c. 40 seconds d. 55 seconds

4. What is the approximate distance to the epicenter from Carrier, Oklahoma?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

5. What is the approximate distance to the epicenter from Marlow, Oklahoma?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

6. What is the approximate distance to the epicenter from Bolivar, Missouri?

א. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

7. Look at the location that you determined was the earthquake epicenter. Compare its location to Oklahoma City. Which direction is the epicenter located from Oklahoma City?

א. southeast b. northwest c. northeast d. southwest

8. Examine the before and after image of the National Cathedral. Based on the changes seen within the structure, decide where this earthquake would most likely fall on the Modified Mercalli Intensity Scale. Based off this image, the most likely intensity of this earthquake would be:

א. <IV b. V-VI c. VII d. VIII or greater

Introductory GeoloGy earthquakes

9. Residents in Port-au-Prince complained of extreme shaking during the earthquake, while residents of Santo Domingo, the capital of the Dominican Republic that sits 150 miles east of Port-au-Prince, assumed the shaking was caused by the passing of a large truck. Based on the Modified Mercalli Intensity Scale, the residents of Port-au-Prince mostly like experienced an intensity of ___, while the residents of Santo Domingo experienced an intensity of ___.

א. VII, II b. VIII, III c. X, III d. X, IV

10. A significant earthquake hits San Mateo, California while you are there. During the shaking you are caught indoors. Would you rather be at the US Social Security Administration Building (located at South Claremont Street, San Mateo) or with the San Mateo Park Rangers (located at J Hart Clinton Drive, San Mateo)?

א. the US Social Security Administration Building b. the San Mateo Park Rangers

11. While visiting California, you become violently ill and must visit a hospital. Based off of your fears of a possible earthquake occurring, would you rather go to Highland Hospital in Oakland or Alameda Hospital in Alameda?

א. Highland Hospital, Oakland, CA b. Alameda Hospital, Alameda, CA

12. After what year does the number of magnitude 3 or greater earthquakes begin to rise significantly?

א. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

13. After what year does the number of fracking wells begin to rise significantly?

א. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

14. Based on the graph that you constructed, do significant earthquakes and the number of fracking wells appear to be related?

15. How long was the rupture length (the length of the fault that was affected)?

א. 25 miles b. 74 miles c. 198 miles d. 296 miles e. 408 miles

Introductory GeoloGy earthquakes

16. Locate the epicenter of the 1906 quake. Does the amount of horizontal slip decrease faster along the northern end or the southern end of the rupture?

א. northern end of the rupture b. southern end of the rupture

17. What was the shaking intensity like in Sacramento?

א. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

18. What was the shaking intensity like in Sebastopol?

א. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

19. Based on the map, would you be more likely to experience an earthquake of magnitude >6.7 by 2031 if living in the northwest Bay Area or southeast Bay Area?

20. Based on the liquefaction map, are areas more dangerous inland or along the coast?

א. inland b. along the coast

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:41 GMT Station: S39B – Bolivar, MO, USA Station Location: Latitude 37.69 N, Longitude 93.32 W

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

Time (s) 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:02 GMT Station: CROK – Carrier, Oklahoma Station Location: Latitude 36.50 N, Longitude 97.98 W

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00 33.00 36.00

Time (s) 0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00 33.00 36.00

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:21 GMT Station: X34A – Smith Ranch, Marlow, OK, USA Station Location: Latitude 34.60 N, Longitude 97.83 W


אוצר מילים

אשמה: A fracture in the rocks that make up the Earth’s crust

Epicenter: The point at the surface of the Earth above the focus

צלחות: Massive rocks that make up the outer layer of the Earth’s surface and whose movement along faults triggers earthquakes

Seismic waves: Waves that transmit the energy released by an earthquake

Focus (Hypocenter): The point within the Earth where an earthquake rupture starts

This post is part of Exploring Earthquakes, a rich collection of resources co-presented by the California Academy of Sciences and KQED. This material is also available as a free iBooks textbook and iTunes U course.


Difference Between Focus and Epicenter

Focus and epicenter are words that are commonly heard in geology when earthquakes and their causes are being taught. With similarities in between, these two terms cause a lot of confusion for the students. These words are frequently used while reporting incidents of earthquakes in media. This article attempts to highlight the differences between focus and epicenter for the readers.

Focus is the point below the surface of the earth where an earthquake originates. This is the point where rocks first rupture or break when an earthquake takes place due to movement of bedrock and release of energy in a violent form. This point is also called hypocenter, and this is from where seismic waves travel to all other directions. The waves are extremely forceful at the start but slowly die down. These waves can make earth vibrate like a tuning fork.

As focus cannot be seen by people, the concept of epicenter was introduced to let people visualize the focus from where the earthquake originated. This epicenter is a point directly above the focus and is situated on the surface of the earth. Thus for practical purposes, epicenter is taken to be the center or the origin of earthquake though the point below the surface of the earth remains the spot where it originated.

What is the difference between Focus and Epicenter?

• Focus is the actual point below the surface of the earth where an earthquake originates whereas epicenter is a point directly above it, and it lies on the surface of the earth.

• It is the focus that is the origin of the earthquake and seismic waves travel in all direction like ripples in a pond when a stone is thrown inside.

• Epicenter is also called hypocenter.

• Area around epicenter is the one that is hit the hardest by an earthquake and can be seen by the people.

• When the focus is shallow, the magnitude of the earthquake registered at the epicenter is higher than when the focus is deep.

• The cause of the earthquake is determined by studying focus whereas epicenter gives information about the extent of damage.


Earthquakes 2 – Determination of Epicenter

Subject: General Questions / General General Questions
שְׁאֵלָה
Exploration: Earthquakes 2 – Determination of Epicenter
[NOTE TO TEACHERS AND STUDENTS: This exercise assumes that you have a data table
and graph made while using the Earthquakes 1 – Recording Center Gizmo™. If you do not
have those, or have never used that Gizmo before, do that first.]
Vocabulary: body wave, earthquake, epicenter, fault, focus, P wave, S wave, seismic wave,
seismogram, seismograph Prior Knowledge Questions (Do these BEFORE using the Gizmo.)
Three dogs meet in a park. Each dog is attached by a leash to its owner (triangles).
1. What does each colored circle represent? ________________
__________________________________________________ 2. Where could all the dogs meet in one place? Draw this point
on the diagram. 3. Is there another spot where all three dogs could meet? ______
Explain: ___________________________________________ Gizmo Warm-up
When you used the Earthquakes 1 – Recording Station
Gizmo™, you learned how to find the distance from a
recording station to the epicenter. With the Earthquakes 2 –
Determination of Epicenter Gizmo, you will use data from three
recording stations to find the exact location of the epicenter.
Click Play ( ), and then click Pause ( ) when the
seismograms are complete. Compare the three seismograms.
1. Which recording station is closest to the epicenter? ______
How do you know? _________________________________________________________ 2. Which recording station is farthest from the epicenter? ______
How do you know? _________________________________________________________ Get the Gizmo ready: Activity: Click Reset ( ). Click Play, and then click Pause when the
seismograms are complete. Locating the
epicenter Goal: Based on three seismograms, locate the epicenter of an earthquake.
1. Prepare: To complete this activity, you will need the table and graph you made in the
Earthquakes 1 – Recording Station Student Exploration. Take this out now. 2. Measure: Turn on Show time probe. On each seismogram, locate the first P-wave and the
first S-wave. Measure the time interval (?t) for each seismogram, and then use your graph
to find the distance of each station to the epicenter.
Station Time interval (?t) Distance to epicenter (km) A
ב
C 3. Locate: Turn on the Show station A checkbox. Set the Radius to the distance of station A
from the epicenter, based on your table above. Look on the circle on the map.
Where could the epicenter be located? __________________________________________ 4. Locate: Turn on the Show station B checkbox. Set the Radius to the distance of station B
from the epicenter. Look on the two circles on the map.
Which two places could the epicenter be located now? _____________________________
_________________________________________________________________________ 5. Locate: Turn on the Show station C checkbox. Set the Radius to the distance of station C
from the epicenter. If you did everything right, you should see the epicenter symbol ( ). אם
you do not, recheck all of your distances. (You may need to adjust each radius slightly.)
Relative to the three circles, where is the epicenter located? _________________________
_________________________________________________________________________
6. Practice: Click Reset. Try to locate at least five more epicenters. Each time you locate an
epicenter, click the Tools palette and click Screen shot. Right-click the image, choose
“Copy Image,” and paste the image into a blank document to turn in with this sheet.


What is the Difference Between Epicenter and Hypocenter?

Epicenter and hypocenter are two important terms in the field of seismology, especially in describing earthquakes and underground explosions. The key difference between epicenter and hypocenter is that epicenter is the point that exists directly above the hypocenter whereas hypocenter is the point at which an earthquake or an underground explosion originates. Furthermore, during an earthquake, most of the damage occurs at the epicenter while the rupture of the Earth’s surface begins at hypocenter.

Below is a summary of the difference between epicenter and hypocenter in tabular form.


13.2: The Epicenter, Focus, and Waves - Geosciences

How Do I Locate That Earthquake's Epicenter?

To figure out just where that earthquake happened, you need to look at your seismogram and you need to know what at least two other seismographs recorded for the same earthquake. You will also need a map of the world, a ruler, a pencil, and a compass for drawing circles on the map.

Here's an example of a seismogram:

Figure 1 - Our typical seismogram from before, this time marked for this exercise (from Bolt, 1978).

One minute intervals are marked by the small lines printed just above the squiggles made by the seismic waves (the time may be marked differently on some seismographs). The distance between the beginning of the first P wave and the first S wave tells you how many seconds the waves are apart. This number will be used to tell you how far your seismograph is from the epicenter of the earthquake.

Finding the Distance to the Epicenter and the Earthquake's Magnitude

Figure 2 - Use the amplitude to derive the magnitude of the earthquake, and the distance from the earthquake to the station. (from Bolt, 1978)

  1. Measure the distance between the first P wave and the first S wave. In this case, the first P and S waves are 24 seconds apart.
  2. Find the point for 24 seconds on the left side of the chart below and mark that point. According to the chart, this earthquake's epicenter was 215 kilometers away.
  3. Measure the amplitude of the strongest wave. ה אמפליטודה is the height (on paper) of the strongest wave. On this seismogram, the amplitude is 23 millimeters. Find 23 millimeters on the right side of the chart and mark that point.
  4. Place a ruler (or straight edge) on the chart between the points you marked for the distance to the epicenter and the amplitude. The point where your ruler crosses the middle line on the chart marks the עוצמה (strength) of the earthquake. This earthquake had a magnitude of 5.0.

You have just figured out how far your seismograph is from the epicenter and how strong the earthquake was, but you still don't know exactly where the earthquake occurred. This is where the compass, the map, and the other seismograph records come in.

Figure 3 - The point where the three circles intersect is the epicenter of the earthquake. This technique is called 'triangulation.'

  1. Check the scale on your map. It should look something like a piece of a ruler. All maps are different. On your map, one centimeter could be equal to 100 kilometers or something like that.
  2. Figure out how long the distance to the epicenter (in centimeters) is on your map. For example, say your map has a scale where one centimeter is equal to 100 kilometers. If the epicenter of the earthquake is 215 kilometers away, that equals 2.15 centimeters on the map.
  3. Using your compass, draw a circle with a radius equal to the number you came up with in Step #2 (the רַדִיוּס is the distance from the center of a circle to its edge). The center of the circle will be the location of your seismograph. The epicenter of the earthquake is somewhere on the edge of that circle.

4. Do the same thing for the distance to the epicenter that the other seismograms recorded (with the location of those seismographs at the center of their circles). All of the circles should overlap. The point where all of the circles overlap is the approximate epicenter of the earthquake.


Diagrams and Decisions

Students will need to wait for their water to be still, before dropping a drop into the water. Once they do start they need to write observation notes into their science journals. They can conduct their experiments as many times as needed in order to get all the notes. I do tell the class to pay attention to the initial droplet and the ripples it makes.

Diagrams that depict what they are seeing would be most helpful. I ask students to draw and label the cup but to do so using the words epicenter and surface waves. I also ask them to tell how the ripples that are created in the water are similar to those we have learned about in earthquakes.

As the conclusion to the activity, I discuss with students the energy that is released from the focus and epicenter. We then discuss the result of this energy is what determines the magnitude of the quake.


צפו בסרטון: גיאוגרפיה (סֶפּטֶמבֶּר 2021).