Blog

Белгілі Сейсмикалық Толқындар Қалай Бөлінеді: түрлері және олардың таралуы

March 16, 2025

203 5 minutes read

Сейсмикалық толқындар дегеніміз не? Жер қойнауында болып жатқан процестерді біз күнделікті көзбен көрмейміз, бірақ олардың әсерін сезінеміз. Сол құбылыстардың ең айқын және қауіпті көріністерінің бірі – сейсмикалық толқындар. Бұл толқындар – жер сілкінісі кезінде немесе жер астында пайда болған кез келген механикалық дүмпудің нәтижесінде таралатын серпімді тербелістер.

Сейсмикалық толқындар тек апат әкелетін құбылыс қана емес. Олар – геофизиктер мен сейсмологтардың Жердің ішкі құрылысын зерттеудегі негізгі «құралы». Толқындардың таралу жылдамдығын, бағытын және сипатын талдау арқылы ғалымдар жер қыртысының терең қабаттары туралы құнды мәлімет алады. Мысалы, Жердің ядросының бар екендігі де алғаш рет дәл осы сейсмикалық толқындарды зерттеу нәтижесінде анықталды.

Сейсмикалық толқындардың түрлері

Сейсмикалық толқындар негізінен екі үлкен топқа бөлінеді: денелік толқындар және беттік толқындар.

1. Денелік толқындар

Денелік толқындар Жердің терең қабатында таралады. Олар екіге бөлінеді:

Бойлық толқындар (P-толқындар) – ең жылдам толқындар. Олар қатты, сұйық және газ тәрізді орталарда тарала алады. Бойлық толқын кезінде бөлшектер тербелісі толқын таралу бағытына сәйкес келеді.
Көлденең толқындар (S-толқындар) – бойлыққа қарағанда баяу таралады және тек қатты ортада ғана қозғалады. Бөлшектер тербелісі толқын таралу бағытына перпендикуляр болады.

2. Беттік толқындар

Жердің беткі қабатында тарайтын толқындар. Олар әдетте ең үлкен қирауларға себеп болады.

Релея толқындары – жер бетінде эллипс тәрізді қозғалыс жасайды.
Лав толқындары – көлденең бағытта таралады және ғимараттарға аса қауіпті әсер етеді.

Осылайша, сейсмикалық толқындардың әр түрінің өзіне тән физикалық қасиеті мен әсер ету сипаты бар. Алдағы бөлімдерде олардың таралу механизмі, зерттеу әдістері және Қазақстандағы сейсмикалық белсенділік жайлы кеңінен тоқталамыз.

Сейсмикалық толқындардың таралу механизмі

Жер қойнауындағы толқындардың қозғалысы қарапайым дыбыс толқындарына ұқсас болғанымен, олардың ауқымы әлдеқайда күрделі. Сейсмикалық толқындар жер қыртысында, мантияда және ядроның шекараларында әртүрлі жылдамдықпен таралады. Бұл жылдамдық ортаның тығыздығына, температурасына және серпімді қасиеттеріне байланысты өзгереді.

Жылдамдық ерекшеліктері

Бойлық (P) толқындар ең тез таралатын түрі болып саналады. Олар кейде «алғашқы толқындар» деп аталады, өйткені жер сілкінісі кезінде сейсмографтарға бірінші болып тіркеледі. Жылдамдығы 5–8 км/с аралығында өзгеруі мүмкін.
Көлденең (S) толқындар P-толқындардан баяу қозғалады (шамамен 3–4,5 км/с). Сондықтан олар «екінші толқындар» деп аталады.
Беттік толқындар жер бетімен таралады және әдетте баяуырақ болғанымен, ғимараттар мен инфрақұрылымға ең қауіпті әсерін тигізеді.

Толқындардың таралуына әсер ететін факторлар

Ортаның тығыздығы – тығыздығы артқан сайын толқын жылдамдығы да артады.
Құрылымдық ерекшеліктер – тау жыныстарының жарықтары, қабаттасуы, суға қанықтылығы толқын бағытын өзгертеді.
Тереңдік – терең қабаттарда температура мен қысым жоғары болғандықтан, толқындар белгілі бір жағдайда жеделдетіледі немесе бәсеңдетіледі.

Рефракция және шағылу құбылыстары

Сейсмикалық толқындар жер қойнауында әртүрлі қабаттарға жеткенде шағылып немесе сынуға (рефракцияға) ұшырайды. Дәл осы қасиет сейсмологтарға жер асты құрылымын картаға түсіруге мүмкіндік береді.

Мысалы:

P-толқындар Жердің сыртқы ядросына енгенде баяулап, бағыттарын өзгертеді, өйткені ол сұйық ортада таралады.
S-толқындар сұйық қабаттарға өтпейді. Бұл құбылыс Жердің сыртқы ядросының сұйық күйде екенін дәлелдеуге негіз болған.

Сейсмологиядағы зерттеу әдістері

Адамзат сейсмикалық толқындарды ежелден бақылап келгенімен, ғылыми зерттеу тек соңғы екі ғасырда қарқынды дамыды. Қазіргі кезде сейсмология – толқындардың қозғалысын тіркеп, талдайтын ғылым саласы.

Сейсмографтар мен сейсмометрлер

Жер сілкінісі кезінде пайда болатын толқындарды жазатын негізгі құрал – сейсмограф. Ол өте сезімтал аспап болып, миллиметрдің жүзден бір бөлігіндей қозғалысты да тіркей алады.

Механикалық сейсмографтар XIX ғасырдан бастап қолданылып келеді.
Қазіргі электронды сейсмометрлер толқындардың бағытын, жылдамдығын және қарқындылығын нақты көрсетіп, ғалымдарға жедел мәлімет береді.

Геофизикалық барлау әдістері

Сейсмикалық толқындарды тек табиғи емес, жасанды жолмен де тудыруға болады (мысалы, жарылыс немесе ауыр соққы арқылы). Бұл әдіс мұнай-газ, минералды ресурстар іздеуде, сондай-ақ инженерлік құрылыстар салынатын жердің беріктігін тексеруде қолданылады.

Ғаламдық бақылау жүйелері

Әлемнің әр түкпірінде мыңдаған сейсмологиялық станциялар бар. Олар бір-бірімен байланысып, Жердің сейсмикалық белсенділігін тәулік бойы бақылайды. Бұл жүйелердің көмегімен:

Жер сілкінісінің ошағы мен магнитудасын анықтайды.
Цунами қаупін алдын ала болжауға мүмкіндік береді.
Ядролық сынақтарды бақылау үшін де пайдаланылады.

Жер сілкінісі мен сейсмикалық толқындардың байланысы

Жер сілкінісі – сейсмикалық толқындардың негізгі табиғи көзі. Ол көбіне тектоникалық плиталардың қозғалысынан, жер қыртысындағы жарықтар бойымен жиналған энергияның босауынан туындайды. Бұл процесс кезінде орасан зор энергия бөлініп, толқын түрінде барлық бағытқа таралады.

Жер сілкінісінің ошағы мен эпицентрі

Ошақ (гипоцентр) – сілкіністің жер астында басталған нақты нүктесі.
Эпицентр – осы ошағының жер бетіндегі проекциясы. Эпицентр маңында толқындардың әсері ең күшті сезіледі.

Толқындардың түрлері жер сілкінісінің әр кезеңінде маңызды рөл атқарады:

Алдымен P-толқындар жетеді – олар салыстырмалы түрде әлсіз, бірақ жылдам.
Кейін S-толқындар келеді – күшті тербеліс әкеліп, қауіптілігін арттырады.
Соңынан беттік толқындар жетіп, ең көп қиратушы әсерін тигізеді.

Жер сілкінісінің күшін бағалау

Сейсмикалық толқындар арқылы жер сілкінісінің магнитудасы (энергия мөлшері) және интенсивтілігі (қирау деңгейі) өлшенеді.

Рихтер шкаласы – магнитуданы анықтауға арналған.
МСК-64 немесе Меркалли шкаласы – жер сілкінісінің адамдарға, ғимараттарға әсерін сипаттайды.

Қай толқындар ең қауіпті?

Беттік толқындар – жер бетіндегі ғимараттар мен инфрақұрылымға ең зиянды. Әсіресе:

Лав толқындары ғимараттарды жан-жаққа шайқайды, көп жағдайда қираудың басты себебі болады.
Релея толқындары жердің өзін домалақ қозғалыспен тербетіп, топырақтың сырғуына, көпірлердің шайқалуына әкеледі.

Сондықтан сейсмологияда толқындардың әр түрін бөлек зерттеу – апат салдарын азайту үшін өте маңызды.

Қолданбалы маңызы

Сейсмикалық толқындар тек қауіп төндіретін құбылыс емес, сонымен қатар ғылым мен техниканың дамуына үлес қосатын табиғи «құрал».

1. Жер қойнауын зерттеу

Сейсмологтар толқындардың таралуын талдап, жер қыртысының құрылымын модельдейді.
Бұл әдіс арқылы мұнай, газ, пайдалы қазбалардың шоғырланған аймақтарын анықтауға болады.

2. Инженерлік геология

Құрылыс алдында жер бедерін зерттеу үшін сейсмикалық барлау жүргізіледі.
Жер асты суы деңгейі, топырақ қабаттарының беріктігі, қауіпті жарықтар осылай анықталады.

3. Табиғи апаттарды болжау

Сейсмологиялық бақылау жүйелері жер сілкінісін алдын ала дәл болжай алмаса да, қауіпті аймақтарды картаға түсіріп, халықты дайындауға мүмкіндік береді.
Толқындардың ерекшеліктері цунами қаупін анықтау үшін қолданылады.

Қазақстандағы сейсмикалық белсенділік

Қазақстан – сейсмикалық тұрғыдан белсенді аймақтардың бірі. Әсіресе, елдің оңтүстік-шығыс бөлігі – Жетісу Алатауы, Іле Алатауы және Тянь-Шань таулары маңында жер сілкіністері жиі байқалады. Бұл аймақтар тектоникалық плиталардың түйісу белдеуінде орналасқандықтан, табиғи дүмпулер жиі қайталанып тұрады.

Алматы өңіріндегі қауіп

Қазақстандағы ең сейсмикалық қауіпті аймақтардың бірі – Алматы қаласы және оның маңайы. Алматы Іле Алатауының етегінде орналасқандықтан, тарихи кезеңдерде бірнеше күшті жер сілкіністеріне ұшыраған:

1887 жылғы Верный зілзала – қазіргі Алматы аумағында болған. Қаладағы көптеген ғимарат қирап, үлкен шығын келтірген.
1910 жылғы Қапшағай жер сілкінісі – өңірдің тұрақсыз тектоникалық құрылымын тағы да дәлелдеді.
Жаңадан құрылған Алматыда XX ғасырда да бірнеше орташа күшті дүмпулер тіркелген.

Бүгінде Алматы – ірі мегаполис, сондықтан сейсмологиялық қауіпсіздік мәселесі аса өзекті болып отыр.

Сейсмикалық станциялар мен бақылау

Қазақстанда сейсмологияны бақылау үшін арнайы ұйымдар жұмыс істейді:

Сейсмология институты (ҚР Ғылым академиясы құрамында).
Ұлттық сейсмологиялық бақылау жүйелері.

Бұл орталықтар заманауи сейсмографтар арқылы толқындарды үздіксіз тіркеп, жер қыртысындағы белсенділікті бақылайды. Мәліметтер халықаралық жүйелерге де жіберіліп отырады.

Қауіптің алдын алу шаралары

Қазақстандағы сейсмикалық қауіпті аймақтарда:

Құрылыс нормалары қатаң сақталуы тиіс. Ғимараттар 8–9 балдық дүмпулерге төтеп бере алатындай салынуы қажет.
Халық арасында төтенше жағдай кезінде әрекет ету ережелері үйретіледі.
Сейсмологиялық зерттеулер мемлекет тарапынан қолдау табуда.

Қорытынды: Сейсмикалық толқындарды түсінудің маңызы

Сейсмикалық толқындар – табиғаттың әрі тылсым, әрі қауіпті құбылысы. Олар жер сілкінісінің әсерін жеткізіп қана қоймай, Жердің ішкі құрылысын зерттеуге мүмкіндік береді. Бойлық, көлденең және беттік толқындардың әрқайсысының физикалық ерекшелігін түсіну – сейсмология ғылымының негізі.

Қазақстан үшін бұл тақырып ерекше маңызды, өйткені Алматы және оңтүстік аймақтарда сейсмикалық қауіп жоғары. Сол себепті ғалымдардың зерттеулері, бақылау жүйелері және қауіпсіздік шаралары – халықтың өмірі мен қалалардың тұрақты дамуы үшін қажет.

Сейсмикалық толқындар жайлы білім – тек ғылым үшін емес, әр адамның қауіпсіздігі үшін қажет ақпарат. Табиғатты түсінген сайын, біз оның күшіне дайын бола аламыз.