СЕЙСМОЛОГИЯ (от греч. seismós - колебание, землетрясение и lógos - слово, учение) - раздел геофизики, изучающий землетрясения, их причины, природу и последствия. Основными носителями сейсмологической информации являются сейсмические волны, интерпретация сейсмограмм которых наряду с изучением проявлений сейсмичности позволяет исследовать глубинное строение, физические свойства и динамику недр Земли и других планет. Широкое прикладное развитие сейсмология получила в методах сейсморазведки полезных ископаемых, в сейсмостойком строительстве, в оборонных целях при регистрации взрывов, в том числе ядерных, а также в медицине и в других областях знаний, имеющих отношение к колебательным и ударным воздействиям. Как самостоятельная наука сейсмология начала развиваться в начале 19 века.

Первая международная сейсмологическая комиссия, в состав которой вошли российские ученые Г.К.Левицкий и О.А.Баклунд, была образована в 1839 г. в Берлине. В России в 1888 г. с целью сбора и систематизации данных о землетрясениях И.В.Мушкетовым была создана Сейсмическая комиссия Русского географического общества. Впервые были составлены каталоги землетрясений для всего мира (Дж.Милн и Р.Малле) и для России (И.В.Мушкетов и А.П.Орлов). Основное внимание уделялось геол. природе сейсмических явлений (К.И.Богданович, В.Н.Вебер, Д.И.Мушкетов, Ф.Монтессю де Баллор, А.Зиберг и многие другие), разработке сейсмометрической аппаратуры и созданию сейсмических станций (Б.Б.Голицын, А.В.Вихерт, П.М.Никифоров и др.).

В 1900 г. при Российской Императорской Академии наук образована Постоянная центральная сейсмическая комиссия (ПЦСК) под председательством О.А.Баклунда, положившая начало инструментальной сейсмологии. В дальнейшем ПЦСК переросла в Международную ассоциацию сейсмологии (МАС), председателем которой в 1911 г. был избран академик Б.Б.Голицын.

Изучая сейсмограммы сильных землетрясений, Р.Д.Олдгем (1906 г., Индия), А.М.Мохоровичич (1909 г., Хорватия) и Б.Гутенберг (1914 г., Германия) впервые определили местоположение земного ядра и подошвы земной коры.

В 1913-1915 гг. Б.Б.Голицын обнаружил две новые границы изменения физических свойств в Земле - на глубине 106 км, связанную им с подошвой изостатического слоя, и на глубине 492 км, характеризующуюся значительным ростом скоростей сейсмических волн и позднее названную его именем.

И.Леманн (1936 г., Дания), используя первоклассные сейсмограммы российских сейсмических станций “Екатеринбург”, “Иркутск” и др., оборудованных сейсмографами Б.Б.Голицына, открыла существование внутреннего ядра Земли.

Выдающиеся научные труды Б.Б.Голицына и Е.Вихерта (Германия) ознаменовали первый, “русско - немецкий”, период развития мировой сейсмологии, после которого на долгие годы восторжествовал “англо - американский” во главе с Б.Гутенбергом, Г.Джеффрисом (Англия) и К.Е.Булленом (Австралия).

В развитие отечественной сейсмологии в советский период большой вклад внесли Г.А.Гамбурцев, Г.П.Горшков, Д.П.Кирнос, Н.В.Кондорская, С.В.Медведев, Ю.В.Ризниченко, Е.Ф.Саваренский, М.А.Садовский, С.Л.Соловьев и другие известные геофизики и геологи.

Одним из главных научных и прикладных направлений сейсмологии является сейсмическое районирование, основанное на выявлении зон возникновения очагов землетрясений и картировании сейсмической опасности. Первая в мире карта сейсмического районирования (отв. ред. Г.П.Горшков) создана в СССР в 1937 г. В настоящее время в России нормативными являются карты общего сейсмического районирования - ОСР - 97 (отв. ред. В.И.Уломов).

С начала 70-х годов XX века в сейсмологии развивается новое направление - физика очага землетрясения и разработка методов прогноза землетрясений. Продолжается поиск предвестников землетрясений. В лабораторных условиях моделируются всевозможные физические процессы, которые могут иметь отношение к сейсмическим очагам. Разработкой приборов и методов регистрации сейсмических колебаний занимается специальный раздел сейсмологии - сейсмометрия.

Современная сейсмология располагает широкой глобальной сейсмической сетью. Станции ведут регистрацию землетрясений по единому времени (среднее гринвичское) и единообразным инструкциям. Сведения по каналам связи собираются в центрах обработки данных (см. раздел "Службы") и являются исходными для мировых сейсмологических исследований.

Международные научные связи по сейсмологии осуществляет Международная ассоциация сейсмологии и физики земных недр (МАСФНЗ, IASPEI) при Международном союзе геодезии и геофизики (IUGG). Одним из крупнейших международных сейсмологических научных проектов последних лет (1992 - 1999 гг.) была Программа по оценке глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) и созданию первой мировой карты сейсмического районирования.

АФТЕРШОК (after - после, shock - толчок) - толчок после основного землетрясения в его очаговой области. Афтершоки возникают практически сразу же после произошедшего землетрясения в результате продолжающихся подвижек пород, снимающих оставшиеся упругие напряжения в раздробленном сейсмическом очаге. Магнитуда самого крупного афтершока обычно на единицу меньше магнитуды основного толчка, однако даже менее крупные афтершоки могут причинить существенный ущерб, располагаясь на меньшей глубине и ближе к тому или иному объекту.  Продолжительность афтершокового процесса зависит от величины магнитуды главного толчка (mainshock) и глубины залегания его очага. Количество афтершоков экспоненциально убывает со временем (иногда в течение нескольких лет).

ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (I - intensity) - сейсмический эффект, оцениваемый в баллах по описательной шкале интенсивности сотрясений земной поверхности, основанной на реакции людей, строительных объектов и на изменениях природных объектов. Сейсмический эффект определяется в основном тремя параметрами: уровнем амплитуд, преобладающим периодом и продолжительностью колебаний. Последний фактор может оказаться решающим для нарушения устойчивости сооружений, для которых кратковременная нагрузка даже с весьма высокой амплитудой (ускорением) может быть неопасной. В Российской Федерации используется сейсмическая шкала MSK-64. Максимальное значение интенсивности в этой шкале, как и в большинстве других аналогичных шкал, составляет 12 баллов. Более современной шкалой сейсмической интенсивности является 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала - EMS-98. Инженеры-строители при проектировании зданий и сооружений обычно учитывают информацию об интенсивности, начиная с 7 баллов или выше.  (В Японии пользуются 7-балльной шкалой сейсмической интенсивности.) Сейсмический эффект, наблюдаемый в том или ином пункте, зависит как от величины (магнитуды) землетрясения, так и от удаленности и глубины залегания сейсмического очага, спектральных характеристик сейсмических волн, а также от местной геологии в этом пункте. Наиболее сильными из известных землетрясений были 11-12-балльные Хангайские землетрясения 9 и 23 июля 1905 года в Монгольском Алтае.

МАГНИТУДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (М, от латинского magnitudo - величина) - условная логарифмическая величина, определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Магнитуда позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Максимальное значение - около 9. Имеется много различных шкал магнитуд, включая локальную магнитуду (ML), магнитуду, определенную по поверхностным (MS) и по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (MW). Более современной энергетической оценкой землетрясений являются моментные магнитуды MW, обусловленные сдвиговой подвижкой пород в сейсмическом очаге. Самые крупные землетрясения происходят на Земле, в среднем, один раз в год. Наибольшими из инструментально зарегистрированных землетрясений были Чилийское землетрясение 22 мая 1960 года с Мw=9.5 и относительно недавнее Индонезийское землетрясение 26 декабря 2004 года с аналогичной моментной магнитудой Мw.

Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

МИГРАЦИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ - последовательное возникновение в пространстве и во времени очагов близких по магнитуде землетрясений (обычно в интервале ±0.2 при шаге 0.5 единицы магнитуды) вдоль сейсмогенерирующих геологических. структур соответствующих рангов (иерархическая система разломов). Чем глубиннее и протяженнее структура, тем выше магнитуда мигрирующих вдоль нее очагов землетрясений. Очаг очередного землетрясения в конкретном интервале магнитуд обычно удален от аналогичного очага на расстояние, примерно равное четырехкратному его размеру (протяженности), а время его возникновения примерно соответствует периоду повторяемости таких землетрясений вдоль всей сейсмогенной структуры. Аналогичные явления наблюдаются также и в последовательностях афтершоков в отдельных сейсмических очагах. Изучение миграционных процессов позволяет выявлять районы и интервал времени  (годы) возникновения потенциальных очагов землетрясений соответствующих магнитуд.

МОДЕЛЬ ЗОН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ - физическое описание явлений и процессов в геологических структурах, генерирующих землетрясения. В основу Модели  зон возникновения очагов землетрясений (зон ВОЗ) положен совместный анализ геоморфологических, геодинамических, геофизических и сейсмологических данных. Существует несколько разновидностей моделей зон ВОЗ, представляющих источники землетрясений в виде точек (эпицентров), линий (активных разломов), площадей (условно однородных сейсмогенных зон) и объемов (тектонических блоков); рассматриваются также комбинированные модели. Линеаментно-доменно-фокальная модель зон ВОЗ (ЛДФ-модель) имитирует структуру, сейсмический потенциал и сейсмический режим для зон возникновения очагов землетрясений. В ЛДФ-модели рассматриваются четыре масштабных уровня: крупный генетически единый регион, характеризующийся долговременным средним сейсмическим режимом, и три его основных структурных элемента – линеаменты, в генерализованном виде представляющие оси трехмерных сейсмоактивных разломных или сдвиговых структур прямолинейной или почти прямолинейной формы; домены, охватывающие квазиоднородные в тектоническом и геодинамическом отношении объемы геологической среды и характеризующиеся рассеянной сейсмичностью, не поддающейся структурированию на данном масштабном уровне; потенциальные очаги землетрясений (фокусы), как правило, выявляемые путем поиска палеосейсмодислокаций. ЛДФ-модель впервые была положена в основу создания комплекта карт Общего сейсмического районирования территории Российской Федерации - ОСР-97 (1991-1997). К числу упрощенных моделей с рассеянной (диффузной) сейсмичностью относится модель условно однородных зон, т. н. сейсмических провинций. Она создается либо в случае недостатка сейсмологической информации, либо в связи с мелким масштабом построения. Границы провинций устанавливаются на основе геоморфологических особенностей, истории геологического развития, наличия активных разломов и др. геодинамических признаков. Подобная модель использована в частности при создании международной карты глобальной сейсмической опасности (GSHAP, 1992-1999).

ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ - объем геологической среды, где происходят разрывы пород и высвобождение упругих напряжений. Размер области очага и величина сбрасываемых упругих напряжений обусловливает энергию сейсмических волн и магнитуду землетрясения. Так, протяженность очага землетрясения с магнитудой М=7.0 и более превышает 50 км. Мерой величины очага является также сейсмический момент - произведение модуля сдвига горных пород на площадь разрыва и амплитуду смещения. Место в очаге, в котором начинается разрыв, называется гипоцентром (фокусом) землетрясения, а его проекция на земную поверхность - эпицентром. По типу смещения пород в очаге он может быть охарактеризован как сдвиг, сброс, надвиг или более сложная их комбинация. Очаги, в зависимости от глубины расположения, подразделяются на мелкофокусные - в пределах земной коры до глубины 70 км; промежуточные - в верхней мантии в интервале глубин 70-300 км и глубокофокусные на глубине от 300 до 600-700 км. Последние связаны с зонами субдукции (погружения) литосферных плит в мантию Земли.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ  – максимальные сейсмические воздействия, возникающие с определенной вероятностью на заданной территории в заданном интервале времени и связанные с повторяемостью землетрясений. Оценка сейсмической опасности - первый шаг к сейсмическому районированию и оценке сейсмического риска. Сейсмическая опасность обусловливается явлениями, сопровождающими землетрясения (сотрясения грунта, поверхностные разрывы, оползни, обвалы, цунами и т.п.) и влияющими на нормальную жизнедеятельность. Вероятностный анализ сейсмической опасности (ВАСО) - метод, сочетающий в себе альтернативные модели очагов землетрясений, периоды повторяемости сейсмических явлений, зависимости затухания сейсмического эффекта с расстоянием, а также явные и случайные неопределенности в вероятностной модели сейсмической опасности.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ УЯЗВИМОСТЬ - отношение ожидаемых затрат на восстановление объектов, которые могут быть подвержены разрушающему воздействию землетрясения заданной интенсивности, к их первоначальной стоимости. Уязвимость изменяется от 0 (отсутствие повреждений) до 1.0 (не подлежит восстановлению). Зная текущую стоимость объекта, можно определить ущерб в денежном выражении. Зависимость уязвимости от сейсмического воздействия (например, в баллах) называется функцией уязвимости. Под уязвимостью населения понимается возможная доля погибших, раненых от общего числа жителей, находившихся в той или иной зоне сейсмической интенсивности. В некоторых странах, чтобы условно оценить материальные потери, связанные с гибелью и травмами людей, учитываются страховые выплаты, связанные с этими случаями. В России же до сих пор отсутствует закон о страховании от землетрясений.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ - упругие колебания, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений, взрывов и других сейсмических источников. Вблизи очагов сильных землетрясений сейсмические волны обладают разрушительной силой, а на значительных расстояниях от эпицентров регистрируются лишь сейсмографами. Основными типами волн являются продольные, поперечные и поверхностные. Продольные волны (Р) переносят изменения объёма в среде (сжатия и растяжения). Колебания в них совершаются в направлении распространения. Поперечные волны (S) не образуют в среде объёмных изменений и представляют собой колебания частиц, происходящие перпендикулярно направлениям распространения волны. Поперечные волны распространяются лишь в твердой среде, в жидких средах отсутствуют. Последнее обстоятельство, в частности, послужило доказательством наличия "жидкого" (расплавленного) ядра внутри Земли. Поверхностные волны по внешнему виду напоминают волны на поверхности воды, однако имеют иную природу, представляя собой суперпозицию продольных и поперечных волн. Они многообразны (волны Релея, Лява, Стоунли и др.). Скорость распространения сейсмических волн увеличивается с глубиной. С удалением от очага увеличивается и период колебаний среды в их пределах.

СЕЙСМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ - сейсмическая активность (частота) возникновения во времени очагов землетрясений разных магнитуд, обусловленная особенностями пространственно-временного и энергетического развития глубинных сейсмогеодинамических процессов и структурой сейсмоактивных регионов. Характеризуется среднемноголетними периодами повторяемости землетрясений разных магнитуд, миграцией сейсмической активизации, возникновением периодов повышенной активности и затишья и т.п.

СЕЙСМИЧЕСКИЙ РИСК - вероятность социально-экономического ущерба от возможных землетрясений в соответствии с расчетной сейсмической опасностью территории и уязвимостью строительных и природных объектов (тип зданий и инфраструктур, качество строительных объектов, плотность населения, оползни, сели, экология, и т.д.). На основании оценок сейсмической опасности и оценок уязвимости зданий и сооружений населенных пунктов могут быть составлены карты сейсмического риска, на основании которых, зная стоимость объектов, можно оценить ожидаемый ущерб в денежном исчислении.

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ - картирование потенциальной сейсмической опасности в баллах макросейсмической шкалы или в других параметрах (ускорение, скорости колебаний грунта и др.), которые необходимо учитывать при строительстве в сейсмических районах. Согласно российским стандартам, сейсмическое районирование подразделяется на общее сейсмическое районирование (ОСР), детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР). Различие между перечисленными видами сейсмического районирования заключается в объектах изучения, содержании задач и методиках их решения, что определяет масштабы картирования. Карты сейсмического районирования различного уровня входят в состав Строительных норм и правил (СНиП), а также других нормативных и методических документов по сейсмостойкому проектированию и строительству.

СЕЙСМОГЕОДИНАМИКА - в отличие от сейсмотектоники, характеризующей преимущественно статику и геометрическую связь сейсмических очагов с глубинным строением, рассматривает природу сейсмичности как результат движений земной коры и всей литосферы с учетом их иерархической структуры, прочностных свойств, напряженно-деформированного состояния, процессов разрушения на разных масштабных уровнях - от локальных очагов отдельных землетрясений до региональных и глобальных сейсмогенерирующих структур, а также пространственно-временного развития сейсмической активности (миграция очагов и др.).Термин "сейсмогеодинамика" был введен В.И. Уломовым в начале 70-х гг. XX в. и получил широкое распространение, в том числе и за рубежом.

СЕЙСМОМЕТРИЯ (от сейсмо... и ...метрия) - раздел сейсмологии, разрабатывающий приборы и методы регистрации (записи) колебаний грунтов, сооружений и др. объектов, главным образом при воздействии на них сейсмических волн. Сейсмометрия начала развиваться с начала 20 в. Приборы для записи сейсмических колебаний называются сейсмографами, результаты записи - сейсмограммами. Регистрация сейсмических волн, возникающих при землетрясениях, ядерных взрывах и от др. источников упругих волн, ведётся на сейсмических станциях автоматически и непрерывно. Обычно эти станции удалены от источников возможных сейсмических помех, а сейсмографы устанавливаются в заглубленных помещениях на массивных фундаментах. Для инженерно-сейсмологических исследований сейсмографы устанавливаются в типовых зданиях и сооружениях и обычно работают в ждущем режиме, т. е. включаются при землетрясениях.

СООТНОШЕНИЕ МАГНИТУДЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

И ИХ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ