Презентация на тему «Вулканы и землетрясения»

Слайд 1. Вулканы и землетрясения

• Природа, география и последствия проявлений внутренней энергии Земли

Доклад: Тема нашей презентации — вулканы и землетрясения, два самых грозных проявления внутренней жизни нашей планеты. Мы разберём, почему они возникают, где сосредоточены и как человек научился с ними уживаться. Работа опирается на современные представления о строении Земли и тектонике литосферных плит.

Слайд 2. Содержание

• Введение
• Внутреннее строение Земли
• Литосферные плиты и их границы
• Как устроен вулкан
• Типы вулканов
• Типы извержений
• Сила извержения: шкала эксплозивности
• Тихоокеанское огненное кольцо
• Знаменитые извержения
• Землетрясение: очаг и эпицентр
• Сейсмические волны
• Магнитуда и интенсивность
• География сейсмичности
• Крупнейшие землетрясения
• Цунами
• Исследователи недр Земли
• Мониторинг и прогноз
• Правила поведения при землетрясении
• Вулканы и человек
• Выводы
• Список литературы

Доклад: Логика изложения такая: сначала спускаемся вглубь Земли и разбираемся в механизме движения плит, затем подробно рассматриваем вулканы, после этого переходим к землетрясениям и цунами. Завершают работу разделы о прогнозе, правилах безопасности и общей оценке роли вулканизма. Каждый раздел опирается на конкретные цифры и примеры.

Слайд 3. Введение

• Вулканизм и сейсмичность — главные проявления внутренней энергии Земли: ежегодно планета переживает около 500 тысяч землетрясений и до 60 извержений.
• В сейсмически опасных районах живёт свыше миллиарда человек, а в радиусе 100 км от действующих вулканов — около 800 миллионов.
• Понимание природы этих явлений позволяет вести мониторинг, строить сейсмостойкие здания и вовремя эвакуировать население.
• Тема объединяет знания о строении Земли, тектонике литосферных плит и географии опасных природных процессов.

Доклад: Ежегодно приборы регистрируют около полумиллиона землетрясений, а извержений происходит до шестидесяти. Более миллиарда человек живут в сейсмоопасных районах, и ещё около восьмисот миллионов — вблизи действующих вулканов. Именно поэтому знание природы этих явлений превращается из академического интереса в вопрос выживания.

Слайд 4. Внутреннее строение Земли

• Земля построена из концентрических оболочек разной плотности и состояния вещества.
• Строение недр восстановлено не прямыми наблюдениями, а по скорости сейсмических волн.
• Источник вулканизма и землетрясений — тепло мантии и ядра, вызывающее конвекцию.
• Самая глубокая скважина мира, Кольская сверхглубокая, достигла лишь 12 262 метров.
• Земная кора — верхняя твёрдая оболочка: 5–10 км под океанами и 30–80 км под материками
• Астеносфера — пластичный слой на глубине 100–250 км, по которому скользят плиты
• Нижняя мантия — раскалённое вещество до глубины 2900 км, где идёт медленная конвекция
• Внешнее ядро — жидкий слой из железа и никеля толщиной около 2200 км
• Внутреннее ядро — твёрдый шар радиусом 1220 км, температура около 5500 градусов

Доклад: Земля построена как система вложенных оболочек: кора, мантия, внешнее и внутреннее ядро. Обратите внимание: о недрах мы судим не по прямым наблюдениям, а по скорости сейсмических волн — самая глубокая скважина мира прошла всего двенадцать километров. Тепло ядра и мантии запускает конвекцию, а она и есть двигатель всех процессов, о которых пойдёт речь.

Слайд 5. Литосферные плиты и их границы

• Литосферная плита — жёсткий блок коры и верхней мантии, движущийся со скоростью 1–10 см в год
• Дивергентная граница — зона раздвижения плит, где рождается новая кора (Срединно-Атлантический хребет)
• Конвергентная граница — зона столкновения, где одна плита погружается под другую (зона субдукции)
• Трансформный разлом — граница скольжения плит вдоль друг друга (разлом Сан-Андреас)
• Горячая точка — устойчивый очаг магмы в мантии вне границ плит (Гавайские острова)

Доклад: Литосфера разбита на жёсткие плиты, которые скользят по пластичной астеносфере со скоростью от одного до десяти сантиметров в год. Ключевое для темы — типы границ: там, где плиты расходятся, рождается новая кора, где сходятся — работает субдукция, где скользят вдоль друг друга — копится напряжение разлома. Отдельный случай — горячие точки вроде Гавайев, лежащие вне границ плит.

Слайд 6. Как устроен вулкан

• Магматический очаг залегает на глубине от 1 до 60 км; поднимаясь по жерлу, магма теряет газы и изливается на поверхность как лава.
• Постройка вулкана складывается из очага, жерла, боковых каналов, кратера и конуса из застывшей лавы и пепла.
• Продукты извержения — лава температурой 700–1200 градусов, тефра (пепел, лапилли, бомбы) и газы: водяной пар, углекислый и сернистый.
• Ключевская Сопка на Камчатке высотой 4750 метров — самый высокий действующий вулкан Евразии.

Доклад: Вулкан — это канал, соединяющий магматический очаг с поверхностью. Поднимаясь по жерлу, магма теряет растворённые газы, и на поверхность изливается лава температурой от семисот до тысячи двухсот градусов. На снимке — Ключевская Сопка, высочайший действующий вулкан Евразии: почти правильный конус высотой четыре тысячи семьсот пятьдесят метров сложен слоями застывшей лавы и пепла.

Слайд 7. Типы вулканов

• Вулканы делят по форме постройки, по степени активности и по положению относительно поверхности.
• Щитовые
• Стратовулканы
• Шлаковые конусы
• Купольные
• Кальдеры
• Действующие
• Спящие
• Потухшие
• Наземные
• Подводные
• Подлёдные

Доклад: Классифицировать вулканы можно по трём независимым основаниям. По форме постройки различают пологие щитовые, слоистые стратовулканы, шлаковые конусы, купола и просевшие кальдеры. По активности принято делить на действующие, спящие и потухшие, а по положению — на наземные, подводные и подлёдные, причём подводных на планете больше всего.

Слайд 8. Типы извержений

• Характер извержения задают вязкость магмы и количество растворённых в ней газов.
• Чем гуще магма и больше газов, тем взрывнее и опаснее извержение.

Доклад: Характер извержения определяется двумя параметрами магмы — её вязкостью и насыщенностью газами. Жидкая базальтовая магма даёт спокойный гавайский тип, а густая кислая копит давление и разряжается взрывом. Крайние случаи в таблице — плинианское извержение Везувия с сорокакилометровым столбом пепла и пелейские раскалённые потоки, уничтожившие город Сен-Пьер в 1902 году.

Слайд 9. Сила извержения: шкала эксплозивности

• Шкала вулканической эксплозивности оценивает мощность извержения баллами от 0 до 8.
• Каждый следующий балл означает рост объёма выброшенного материала примерно в десять раз.
• Извержению Пинатубо в 1991 году присвоено 6 баллов: в атмосферу поднялось около 10 кубических километров вещества.
• 6 — Катастрофическое
• Слабое — 0–1
• Умеренное — 2–3
• Сильное — 4–5
• Катастрофическое — 6–8

Доклад: Чтобы сравнивать извержения между собой, используют шкалу вулканической эксплозивности от нуля до восьми баллов. Шкала логарифмическая: каждый следующий балл — примерно десятикратный рост объёма выброшенного вещества. Извержение Пинатубо 1991 года оценено в шесть баллов и заметно понизило среднюю температуру планеты на пару лет.

Слайд 10. Тихоокеанское огненное кольцо

• Огненное кольцо протянулось почти на 40 тысяч километров вдоль берегов Тихого океана — от Новой Зеландии через Камчатку до Чили.
• Здесь сосредоточено около 75 процентов действующих вулканов планеты и происходит порядка 90 процентов всех землетрясений.
• Причина — субдукция: океаническая плита погружается под соседнюю, плавится и питает магматические очаги.
• В кольцо входят Камчатка и Курильские острова, где насчитывается около 70 действующих вулканов.

Доклад: Карта показывает главную закономерность вулканизма: подавляющее большинство действующих вулканов выстроено вдоль берегов Тихого океана. Эта полоса длиной около сорока тысяч километров даёт три четверти вулканов и девяносто процентов землетрясений мира. Причина проста — по периметру океана идёт субдукция, погружающаяся плита плавится и питает магматические очаги.

Слайд 11. Знаменитые извержения

• Крупнейшие извержения меняли климат планеты и ход истории целых регионов.
• Пепел и сернистые аэрозоли в стратосфере отражают солнечный свет и на годы снижают температуру.
• 79 — Везувий погубил Помпеи
• 1815 — Тамбора и «год без лета»
• 1883 — взрыв Кракатау слышен за 4800 км
• 1980 — обвал склона Сент-Хеленс
• 1991 — Пинатубо охладил планету
• 2010 — пепел Эйяфьядлайёкюдля остановил авиацию

Доклад: Лента времени связывает вулканологию с историей человечества. Гибель Помпей в 79 году, «год без лета» после Тамборы, взрыв Кракатау, слышный почти за пять тысяч километров, — все эти события меняли климат и судьбы регионов. Даже относительно скромное извержение Эйяфьядлайёкюдля в 2010 году на неделю парализовало авиацию Европы.

Слайд 12. Землетрясение: очаг и эпицентр

• Землетрясение — подземные толчки от внезапного разрыва напряжённых горных пород.
• Энергия, копившаяся десятилетиями, высвобождается за секунды и расходится волнами.
• По глубине очага различают мелкофокусные (до 70 км), промежуточные (70–300 км) и глубокофокусные (свыше 300 км) землетрясения.
• Более 90 процентов очагов лежат в верхних 100 километрах земной коры.
• Гипоцентр — очаг в глубине, где происходит разрыв и смещение горных пород
• Эпицентр — точка на поверхности прямо над очагом, здесь разрушения максимальны
• Плейстосейстовая область — зона наибольших сотрясений вокруг эпицентра
• Изосейсты — линии равной силы толчков, удалённые от эпицентра

Доклад: Переходим ко второй части темы. Землетрясение начинается в гипоцентре — очаге, где напряжённые породы рвутся и смещаются, а энергия десятилетий высвобождается за секунды. Прямо над очагом лежит эпицентр с максимальными разрушениями, вокруг него — плейстосейстовая область, а дальше сила толчков убывает, что показывают линии изосейст.

Слайд 13. Сейсмические волны

• Волны от очага не только разрушают постройки, но и служат главным инструментом изучения недр.
• Сжатие и растяжение
• 5–8 км/с
• Идут сквозь жидкость
• Приходят первыми
• Сдвиг частиц
• 3–4,5 км/с
• Гаснут в ядре
• Вторые по приходу
• Волны Лява
• Волны Рэлея
• Самые медленные
• Главные разрушения

Доклад: Энергию очага разносят волны трёх типов. Продольные приходят первыми, идут со скоростью до восьми километров в секунду и проходят даже через жидкое внешнее ядро; поперечные в жидкости гаснут — именно это доказало, что внешнее ядро расплавлено. Медленные поверхностные волны Лява и Рэлея приходят последними и приносят основные разрушения.

Слайд 14. Магнитуда и интенсивность

• Силу землетрясения оценивают двумя разными способами: по энергии в очаге и по последствиям на поверхности. Путать эти величины нельзя.
• Измеряет энергию, выделившуюся в очаге
• Для одного землетрясения величина одна
• Определяется по амплитуде на сейсмограмме
• Рост на единицу — энергия больше примерно в 32 раза
• Шкалу предложил Чарльз Рихтер в 1935 году
• Оценивает сотрясения и разрушения на поверхности
• В разных точках разная: убывает от эпицентра
• Определяется осмотром зданий и опросом людей
• Измеряется в баллах от 1 до 12
• В России применяют шкалу, принятую в 1964 году

Доклад: Очень важно не путать две шкалы. Магнитуда характеризует энергию в очаге, она одна для всего землетрясения, и рост на единицу означает увеличение энергии примерно в тридцать два раза. Интенсивность в баллах описывает то, что происходит на поверхности, и в каждой точке она своя — по мере удаления от эпицентра разрушения ослабевают.

Слайд 15. География сейсмичности

• Очаги землетрясений выстраиваются узкими полосами точно по границам литосферных плит.
• Подавляющая часть сейсмической энергии выделяется в Тихоокеанском поясе.

Доклад: Диаграмма подтверждает связь сейсмичности с границами плит. Около восьмидесяти процентов выделяемой энергии приходится на Тихоокеанский пояс, ещё пятнадцать — на Альпийско-Гималайский, протянувшийся от Средиземноморья до Индонезии. Внутренние области плит остаются спокойными: там происходит не более одного процента событий.

Слайд 16. Крупнейшие землетрясения

• Магнитуда сильнейших событий почти не превышает 9,5 — это предел прочности горных пород.
• 9,5 — Вальдивия, 1960 — Сильнейшее из измеренных: цунами дошло до берегов Японии
• 9,1 — Суматра, 2004 — Цунами в Индийском океане унесло около 230 тысяч жизней
• 9,0 — Тохоку, 2011 — Волна до 40 метров вызвала аварию на станции «Фукусима-1»
• 7,8 — Таншань, 1976 — Один из самых смертоносных толчков двадцатого века

Доклад: Перед вами четыре события, определившие современную сейсмологию. Рекорд принадлежит чилийскому землетрясению 1960 года с магнитудой девять с половиной, после которого цунами пересекло весь Тихий океан. Суматра и Тохоку показали главное: в наши дни основные жертвы приносят не сами толчки, а порождённые ими волны.

Слайд 17. Цунами

• Цунами — длинные волны, порождённые подводными землетрясениями, оползнями и извержениями.
• От очага до берега проходит от нескольких минут до нескольких часов — это время для эвакуации.
• Подводный толчок — смещение дна поднимает всю толщу воды
• Расхождение волн — в океане высота менее метра, скорость до 800 км/ч
• Выход на мелководье — волна тормозит и стремительно растёт
• Отступление моря — вода уходит от берега, главный признак опасности
• Накат — серия волн высотой в десятки метров затапливает побережье

Доклад: Механизм цунами удобно проследить по этапам. Резкое смещение дна поднимает всю толщу воды, и волна расходится по океану со скоростью реактивного самолёта, оставаясь почти незаметной для судов. На мелководье она тормозит и вырастает в десятки раз, а предвестником становится внезапное отступление моря — увидев его, нужно немедленно уходить на возвышенность.

Слайд 18. Исследователи недр Земли

• Джон Милн, 1850–1913, Основоположник сейсмологии, создал первый практичный сейсмограф и мировую сеть станций
• Борис Борисович Голицын, 1862–1916, Разработал электромагнитный сейсмограф и основал сейсмическую службу России
• Альфред Вегенер, 1880–1930, Автор теории дрейфа материков — предшественницы тектоники литосферных плит
• Чарльз Фрэнсис Рихтер, 1900–1985, Предложил шкалу магнитуд, ставшую мировым стандартом оценки землетрясений

Доклад: Наука о землетрясениях выросла из работ нескольких исследователей. Джон Милн создал первый практичный сейсмограф и мировую сеть станций, Борис Голицын сделал регистрацию электромагнитной и основал российскую сейсмическую службу. Альфред Вегенер объяснил движение материков, а Чарльз Рихтер дал сейсмологам единую шкалу магнитуд.

Слайд 19. Мониторинг и прогноз

• Сеть сейсмических станций — непрерывная запись колебаний земной коры
• Спутниковая геодезия — измерение смещений поверхности с точностью до миллиметра
• Наблюдение предвестников — рост выброса газов, деформации склонов, рои слабых толчков
• Сейсмическое районирование — карты ожидаемой силы толчков для строительных норм
• Системы оповещения — предупреждение о цунами и остановка транспорта до прихода волн

Доклад: Современная система наблюдения строится в несколько уровней. Сейсмические станции непрерывно пишут колебания коры, спутниковая геодезия ловит смещения поверхности в доли миллиметра, вулканологи следят за составом газов и деформацией склонов. Итог этой работы — карты сейсмического районирования и системы оповещения, дающие людям спасительные секунды и минуты.

Слайд 20. Правила поведения при землетрясении

• При первых толчках в невысоком здании быстро выйти на открытое место, отойдя от стен, деревьев и проводов
• Если выйти нельзя — встать в проёме несущей стены или у внутреннего угла и закрыть голову руками
• Держаться подальше от окон, тяжёлой мебели, печей и лестничных клеток
• Не пользоваться лифтом и не зажигать огонь: возможны обрыв кабины и утечка газа
• После толчков отключить газ и электричество, слушать сообщения служб и ждать повторных ударов

Доклад: Точный прогноз пока невозможен, поэтому решающей становится подготовленность людей. Если здание невысокое, при первых толчках нужно выйти на открытое место подальше от стен и проводов; если это невозможно — укрыться в проёме несущей стены. Категорически нельзя пользоваться лифтом и зажигать огонь, а после толчков следует отключить газ и электричество.

Слайд 21. Вулканы и человек

• Вулканизм приносит человеку и очевидную выгоду, и смертельную угрозу.
• Около 800 миллионов человек живут в радиусе 100 километров от действующих вулканов.
• Польза — плодородные вулканические почвы; геотермальная энергия; месторождения серы, меди и алмазов; лечебные термальные источники; всемирно известные объекты туризма
• Опасность — пирокластические потоки; пеплопады и обрушение кровель; лахары и сели; отравление вулканическими газами; остановка авиасообщения

Доклад: Оценка вулканизма не может быть односторонней. На вулканических почвах получают рекордные урожаи, геотермальные станции дают Исландии и Камчатке дешёвое тепло, а вулканы приносят серу, медь и алмазы. Но та же среда рождает пирокластические потоки и лахары, и именно поэтому соседство с вулканом требует постоянного наблюдения.

Слайд 22. Выводы

• Вулканы и землетрясения — закономерное следствие движения литосферных плит, а не случайные катастрофы.
• Их география строго подчинена границам плит: главные пояса — Тихоокеанское огненное кольцо и Альпийско-Гималайский пояс.
• Точное предсказание момента землетрясения пока невозможно, зато надёжно работают районирование и сейсмостойкое строительство.
• Снижение потерь достигается сочетанием научного мониторинга, строительных норм и подготовленности населения.

Доклад: Подведём итог. Вулканы и землетрясения закономерны: они рождаются там, где движутся и взаимодействуют литосферные плиты, поэтому их география предсказуема, даже когда время события — нет. Снижать потери позволяет сочетание трёх вещей: научного мониторинга, строгих строительных норм и обученного населения.

Слайд 23. Список литературы

• Апродов, В. А. Вулканы / В. А. Апродов. — Москва : Мысль, 1982. — 367 с.
• Болт, Б. Землетрясения: общедоступный очерк / Б. Болт. — Москва : Мир, 1981. — 256 с.
• Влодавец, В. И. Справочник по вулканологии / В. И. Влодавец. — Москва : Наука, 1984. — 340 с.
• Короновский, Н. В. Общая геология : учебник / Н. В. Короновский. — Москва : КДУ, 2006. — 528 с.
• Никонов, А. А. Землетрясения: прошлое, современность, прогноз / А. А. Никонов. — Москва : Знание, 1984. — 192 с.

Доклад: В основу работы легли классические труды по вулканологии и сейсмологии. Это книги Апродова и Влодавца о вулканах, очерк Болта о землетрясениях, учебник Короновского по общей геологии и работа Никонова о прогнозе. Все источники приведены по алфавиту и оформлены по действующему стандарту.

Слайд 24. Спасибо за внимание!

Доклад: На этом доклад завершён. Мы прошли путь от строения земных недр до правил поведения при толчках и увидели, что за грозными явлениями стоит единый и понятный механизм. Благодарю за внимание, готов ответить на вопросы.