Сейсмологические наблюдения велись с древних времен. Так, в 132 г. в Китае был создан первый регистратор землетрясений, фиксировавший наличие толчка и его направление. Однако они были неполными и неточными. Первые надежные описания землетрясений относятся к XVIII в.
В качестве самостоятельной науки сейсмология сформировалась во второй половине XIX в. Отчасти это связано с появлением в 1862 г. книги Р. Маллета о неаполитанском землетрясении 1857 г., где он изложил основные принципы сейсмологических наблюдений и привел первую шкалу землетрясений по степени разрушений. Вскоре после этого (в конце столетия) стали использовать приборы, чем было обусловлено стремительное развитие данной науки. Так, первые сейсмографы появились в предпоследнее десятилетие века. Примерно в то же время стали появляться первые сейсмологические организации.
Современная наука
В настоящее время сейсмология включает несколько направлений. Основные среди них — исследование сейсмического процесса, волнового сейсмического поля на далеком и близком (инженерная) расстоянии от очага, параметров очага.
Инженерная сейсмология занимается изучением вызываемого землетрясением волнового сейсмического поля у очага, сейсмических движений поверхности, взаимодействия сооружений и грунта, а также определением влияния землетрясений на атмосферу и гидросферу и разработкой методов сейсмического микрорайонирования.
Вдали от очага исследуют волновое сейсмическое поле на расстояниях более длины сейсмической волны. Кроме того, в рамках данного раздела разрабатывают сейсмические методы изучения недр.
К последнему направлению примыкает исследование микросейм (сейсмических шумов).
Изучение очага землетрясения подразумевает детальное рассмотрение предваряющих землетрясение процессов, смещения литосферных блоков и прочих превращений среды. То есть в рамках данного раздела выясняют предвестники землетрясений с целью использования их в прогнозировании и в выявлении возможностей управления сейсмическим процессом путем антропогенного воздействия на сейсмичность. Также в рассматриваемый раздел включает изучение параметров самих сейсмических очагов.
К достижениям сейсмологии относятся шкалы интенсивности землетрясений. Первой из них стала упомянутая выше шкала Р. Маллета, включавшая 4 категории. В дальнейшем было разработано еще множество вариантов. Так, в конце XIX в. появилась шкала Росси-Фореля с 10 категориями. Современные шкалы содержат 12 категорий. Так, во многих странах используется шкала Меркалли, а в России — MSK-64. Следует отметить, что такие шкалы основаны на бытовых последствиях землетрясений и не соотносятся с инструментальными наблюдениями. Ввиду этого отсутствует общая международная шкала.
Таким образом, в исследовании землетрясений совмещаются два подхода: инструментальные замеры и оценка их последствий.
Сейсмология имеет как теоретическое, так и прикладное значение. Первое состоит в исследовании причин, сути и закономерностей распространения землетрясений. Прикладное значение заключается в использовании полученных знаний для защиты от землетрясений путем прогнозирования их и их последствий для сооружений и разработки мер по их сокращению.
Сейсмология дала немало достижений для геологических наук. Так, в ее рамках были установлены границы между внутренними средами планеты: корой, мантией и ядром путем использования сейсмических волн, которые дают данные как о очагах землетрясений, так и о среде распространения сейсмических волн.
К прикладным сейсмологическим достижениям относят разработку на основе выяснения природы землетрясений сейсмоустойчивых инженерных технологий.
Специфика сейсмологии состоит в том, что ввиду исследования ей катастрофических глобальных процессов в данной сфере особо важно международное сотрудничество. Поэтому осуществляется совместное исследование крупных землетрясений. Записанные станциями по всему миру сейсмограммы анализируются и хранятся в единых научных центрах. К тому же происходит обмен данными в виде отсчетов с сейсмограмм. В публикации поступают материалы четырех уровней: предварительные станционные, предварительные международные, международные бюллетени и международная сейсмологическая сводка.
Сейсмология находится на стыке геологических и физических наук. Ввиду этого наиболее тесно она связана с физико-математическими, геологическими и географическими дисциплинами. Так, при исследовании сейсмического процесса используются достижения и методы тектоники, физической географии, космофизики, математической теории случайных процессов. Изучение очага и предваряющих землетрясение процессов связано с механикой, физикой твердого тела, гидрогеологией, геодезией, геофизикой, геохимией. Прогнозирование землетрясений близко к горным наукам. При исследованиях вблизи очага используются достижения инженерной геологии. К тому же данные этого раздела используются в строительных науках. Изучение сейсмических волн и их использование для исследования недр опирается на методы математической физики и данные геотермии, гравиметрии, геомагнетизма, петрологии и прочих наук о Земле.
С сейсмологией тесно связана сейсмометрия, занимающаяся разработкой методов и приборов регистрации сейсмических волн.
Наконец, рассматриваемая наука стала основой для создания методов сейсмической разведки.
Предмет, задачи, методы
Предмет сейсмологии представлен сейсмическими волнами и их источниками.
Сейсмология имеет теоретические и прикладные задачи.
Первые включают исследование природы землетрясений, возникновения и распространения сейсмических волн, их источников, воздействия их на различные объекты и среды.
К прикладным задачам относят применение сейсмических методов в исследовании недр и поиске полезных ископаемых, разработку сейсмоустойчивых строительных технологий, также регистрацию и распознавание подземных ядерных испытаний.
В сейсмологических исследованиях применяют два основных метода: визуальные наблюдения за землетрясением и регистрацию возбуждаемых им сейсмических волн с применением оборудования.
Визуальные наблюдения ведут в очаговых областях землетрясений. Их осуществляют путем геоморфологических исследований с целью установления обновленных либо новых тектонических разрывов, обвалов, смещений блоков, оползней и т. д.
Для регистрации сейсмических волн служат сейсмографы. По месту установки их классифицируют на стационарные и экспедиционные. Первые функционируют непрерывно на сейсмостанциях. Экспедиционные варианты устанавливают в очаговых областях, где уже произошли землетрясения, с целью регистрации последующих толчков, на дне морей и океанов, на площадках строительства особых объектов (например, ГЭС, АЭС). Также такие приборы доставляли на Венеру и Луну.
Сейсмические станции составляют основу сейсмической службы. Она ведет наблюдения за сейсмическим процессом, составляя статистику и каталог землетрясений, информирует о них, прогнозирует вызванные подводными землетрясениями волны цунами и т. д.
Помимо специфических методов, для получения данных в сейсмологии используются методы физических и геологических наук. Так, данные полевой геологии частично определяют интерпретацию сейсмограмм.
Образование и работа
Сейсмология представлена в качестве самостоятельной специальности в очень немногих учебных заведениях. Данную специальность изучают чаще всего в рамках геофизики.
Такие специалисты задействованы в научной и разведочно-добывающей сферах: в институтах и на сейсмических станциях, ресурсодобывающих компаниях. Несмотря на большую редкость профессии, сейсмологи весьма востребованы, так как таких специалистов мало.
Заключение
Сейсмология является междисциплинарной наукой на стыке геологических и физических наук. Она имеет значительную прикладную направленность, причем не только ввиду исследования катастрофических процессов, их распространения, предвестников и последствий, но и по причине использования полученных данных в строительстве, а также применения сейсмологических достижений в исследовании строения планеты и поиске полезных ископаемых. Ввиду этого и большой редкости таких специалистов данная профессия весьма востребована.
