Автореферат (1097840), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Примечательно, что глубина модуляции на участке III в экспериментах №№ 4 – 5, то есть приразличии “фоновой” и “периодической” деформации на три порядка (как для соотношения тектонической и приливной деформации в природе) находится в пределах 10%и соответствует представленным выше данным о глубине приливной модуляции ВСШ.Выявленная стадийность, рассмотренная как аналог нестабильности приливноймодуляции сейсмических шумов в сейсмоактивном регионе, косвенно обосновываетиспользование приливного отклика для мониторинга напряженного состояния среды.Заключение к Главе 5. Проведенные лабораторные эксперименты по моделированиюприливных эффектов в сейсмичности (одноосное сжатие образцов) показали существование амплитудной модуляции акустической эмиссии на стадии предразрушенияобразца в условиях малых периодических осцилляций деформации (превышение натри порядка медленно меняющейся фоновой деформации над модулирующей соответствует соотношению между тектонической и приливной деформациями).

Как в природе, где приливное воздействие существует всегда, так и в эксперименте модулирующеедеформационное воздействие было активно в течение всего времени. Показано, чтосуществуют интервалы времени, на которых эффект модуляции акустической эмиссиине наблюдается, что аналогично интервалам отсутствия синхронизации ВСШ с приливами. Наиболее ярко эффект модуляции прослеживается на завершающей стадиипредразрушения – дилатансном разуплотнении. Однако модуляция была определена ина завершающей части упругих деформаций. Это согласуется с предвестниковым поведением ВСШ перед сильными локальными землетрясениями.Основные результаты Главы 5 опубликованы в статье [25].Глава 6. Приливные эффекты в сейсмичности: аналогии с модуляцией ВСШЦелью Главы является проведение аналогии между приливной модуляцией сейсмического шума и корреляцией слабых землетрясений с приливами.

На основе гипотезы о коррелируемости слабых землетрясений в период подготовки сильного землетрясения обосновывается задача обнаружения таких аномалий. Представлены разработанная методика, реализующая такой поиск, и пример ее реализации. Предложен возможный механизм явления, аналогичный механизму воздействия приливов на ВСШ.ВСШ рассматривается как часть единого сейсмического процесса, но на более41низком энергетическом уровне. Самоподобие сейсмического процесса предполагаетидентичные тенденции процессов на различных пространственно-временных и энергетических масштабах.

Можно предположить, что приливные эффекты в характеристиках сейсмичности имеют нестабильный характер и зависят от ряда факторов, одним изкоторых может быть изменение напряженного состояния среды в период подготовкисильного землетрясения.Рассмотрена фоновая сейсмичность, предшествующая сильному землетрясению,в пространственной области, соответствующей зоне подготовки этого сильного землетрясения, где напряженное состояние среды меняется в наибольшей степени и ожидаемые приливные эффекты могут проявиться наиболее ярко.Распределение слабых землетрясений по значению фазы отдельных приливныхволн, соответствующей времени возникновения этих землетрясений, демонстрируетналичие или отсутствие приливного эффекта. Как пример, на рис.

16 показано распределение фоновой сейсмичности по фазе волны K1 (T = 23.93 час.) для двух временныхинтервалов 35 и 10 лет, предшествующих землетрясению 21.06.1996 г. М=6.8. И еслидля длинного ряда наблюдений распределение является равномерным, то для болеекороткого ряда оно имеет ярко выраженные максимум и минимум.АБРисунок 16 – Распределение землетрясений с МL ≥ 3.5, произошедших в 1962 − 1996 гг.

(А) ив 1986 − 1996 гг. (Б) в очаговой зоне землетрясения 21 июня 1996 г. MW = 6.8, по величине фазы приливной волны K1.Однако ограничение рассматриваемой пространственной области лишь очагомбудущего землетрясения представляется недостаточно обоснованным, принимая вовнимание работы по предвестникам сильных землетрясений, где отмечаемые аномальные проявления прогностических параметров, основанных на слабой (фоновой) сейсмичности, наиболее ярки в окрестности очага, а не в самом очаге. Поэтому в качестве задачи ставится обнаружение в пространственно-временной области таких зон,где наблюдается приливное воздействие на слабую сейсмичность.Предложена методика выделения пространственных зон, в которых в течение заданного интервала времени слабая сейсмичность коррелирует с земными приливами.Основными этапами этого алгоритма являются 1) расчет фаз приливных волн на времякаждого землетрясения, 2) в заданном временном окне сканирование пространства эллипсами переменного размера и селекция эллипсов с выраженным отклонением распределения фаз от равномерного.На примере землетрясения 13.11.1993 г.

M=7.0 показано, что в области готовяще42гося очага существуют зоны, в пределах которых время возникновения слабых землетрясений соответствует определенным фазам земных приливов на протяжении нескольких лет перед основным событием. Размер зон сравним с размерами очага. Накоротких интервалах (единицы лет) аномалии располагаются в пространстве болеекомпактно, чем на длинных интервалах (16−32 года).Статистическая значимость ( = 10−9) существования приливных аномалий определена проведенным статистическим моделированием методом Монте-Карло.Полученные результаты подтверждают предположение о нестабильности откликаслабой сейсмичности на приливное воздействие, что представляется аналогом свойства приливных эффектов в сейсмических шумах.Основываясь на самоподобии сейсмического процесса, применена модель амплитудно-зависимой диссипации (Глава 4) и к землетрясениям.

Тогда приливные вариации декремента поглощения  отразятся в вариациях энергетических параметров землетрясения, и задачей становится обнаружение “приливного” изменения измеряемогоэнергетического класса K землетрясения. Такие изменения выявлены при анализе различий в определении K по данным двух станций.Для K можно записать22K  lg A / T max   (, h) ln  A / T max   (, h) ,ln 10где A и T – амплитуда и период смещения почвы,  (, h) – калибровочная функция,учитывающая эпицентральное расстояние  и глубину очага h.Учитывая, что А – это амплитуда затухающей с расстоянием r сферической волны2rAr  1 (, h, A0 , f , r ) , где 1(…) –( A  0 exp(  ) ), где  – длина волны: K  ln 10 rфункция всех перечисленных аргументов. Считая эти аргументы фиксированными,2 rd d  .ln 10   В соответствии с моделью амплитудно-зависимой диссипации d  d/, а с уче2 rd .том типичного значения декремента для горных пород ( << 1): dK ln 10 Для обнаружения приливных вариаций в значениях K, связываемых с приливными вариациями , проведен вычислительный эксперимент.

Рассмотрен вариант расположения двух станций и очага землетрясения на одной прямой (Рис. 17). При такойдиспозиции предполагается, что 1) влияние ориентации очага землетрясения сведено кминимуму, 2) трассы прямых S-волн, приходящих на станции 1 и 2, будут достаточноблизки на начальном участке, соответствующем отрезку “гипоцентр – станция 1”.Используя достаточный (с точки зрения статистической обработки) сейсмологический материал, задача сводится к выявлению периодической компоненты во временном ходе K  K2  K1 .dK 435655КАМЧАТКАКроноки54АРисунок 17 – А) Схематическое взаимное расположение регистрирующих станций и очага землетрясения в целях выявления приливных вариацийэнергетического класса K.Б) Карта расположения рассматриваемых сейсмостанций (треугольники) и землетрясений (круги).Шипунский5352515015521-06-1996M=6.8157159ТИХИЙОКЕАН161163165БТребования к используемому набору землетрясений предъявлялись следующие:1.

Эпицентр землетрясения и сейсмостанции должны находиться на одной прямой;2. Землетрясения должны происходить в достаточно компактной области пространства, чтобы обеспечить близость сейсмических трасс;3. Ограничение на длительность временного ряда снизу: он должен позволить провестирассмотрение различных приливных фаз и разделение приливных волн;4. Ограничение на длительность временного ряда сверху: за рассматриваемое времянапряженно-деформированное состояние среды не должно значительно меняться.Косвенным свидетельством этого можно считать отсутствие сильных землетрясений врассматриваемой пространственной области.В соответствии с этими требованиями для анализа были выбраны афтершокиземлетрясения 21.06.1996 г. MW = 6.8, зарегистрированные на сейсмостанциях “Кроноки” и “Шипунский” (Рис. 17).

Рассмотрены 147 землетрясений в диапазоне классовK=8.9−11.0.На рис. 18 представлены вариации K с периодами основных приливных волн.Амплитуда вариаций K составила 0.15  0.06 (период T = 12.4 час., 12.7 час.),0.09  0.06 (T = 25.8 час.) и 0.10  0.06 (T = 24.0 час.).Для K  0.15 сделана оценка соответствующих вариаций декремента. При расстоянии между станциями L = 180 км, скорости S-волны VS = 3 − 4 км/c и ее частотыf = 4 − 5 Гц, такие изменения K могут быть вызваны изменениями декремента  (6 … 10)∙10-4 в среде между двумя сейсмостанциями.Эта величина находится в диапазоне оценок  для модели приливного эффекта вВСШ и упомянутых в Главе 4 экспериментов по измерению приливных вариаций скоростей сейсмических волн.

То есть приливные вариации именно параметров среды, вкоторой распространяются сейсмические волны, могут вызывать наблюдаемые вариации энергетических оценок землетрясений. Этот эффект может стать причиной (однойиз причин) упомянутых выше особенностей появления приливных землетрясений вочаговых областях будущих сильных землетрясений. И здесь следует учесть особенности затухания сейсмических волн в очагах сильных землетрясений.44Рисунок 18 – Сглаженные вариации разности энергетических классов K, определенных поданным двух сейсмостанций, как функция безразмерного параметра  i  ti / T  int(ti / T ) .Приведены результаты для периодов, соответствующих приливным волнам P1 + K1, O1, M2 иN2 – 24.0, 25.8, 12.4 и 12.7 час. Сплошная линия соответствует аппроксимации синусоидой.Известны5 изменения добротности среды Q в период подготовки сильных землетрясений с магнитудой M ~ 8: уменьшение Q оценивается по кода-волнам как  20%.Но эта оценка относится не к самому будущему очагу сильного землетрясения, а к существенно большему объему среды, захватываемому сейсмическими волнами, формирующими коду.

Характеристики

Список файлов диссертации