диссертация (1097841), страница 19

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

Текст из файла (страница 19)

по [Гусев, 2006](Рисунок 3.26). Предполагается, что стадия развития модельного очага составляет внастоящее время 1/3 сейсмического цикла для сильнейших региональныхземлетрясений, а созданная им деформация – 1/3 от накапливающейся к концусейсмического цикла [Savage, 1983]. Считаем, что для Камчатки сейсмическийцикл для аналогичных сильнейших землетрясений равен приблизительно 200 лет.Энергия модельного землетрясения может быть оценена из расчетной величиныподвижки для реальных сильнейших сейсмических событий. Например, дляКамчатского землетрясения 1952 г. подвижка составила около 10 м [Purcaru,Berckhemmer, 1982].Рисунок 3.26 – Задание очага модельного сильнейшего землетрясения.1 – граница проекции очага модельного сильнейшего землетрясения на земнуюповерхность; 2 – границы проекций очагов землетрясений 1923 и 1952 гг.

наземную поверхность по [Гусев, 2006]; 3 – граница области сканирования.122Расчет зон дилатансии (по [Алексеев и др., 2001; Вялов, 1978; Каркашадзе,2004])К области дилатансии отнесится множество точек упругой среды, длякоторых при заданном поле напряжений { ij}выполнено условие:D      ( P  gz )  Y  0 ,где  – плотность породы; g – ускорение свободного падения, z – глубина; P –гидродинамическое давление P = – 1/3( 11 + 22 + 33 ),  – коэффициентвнутреннего трения, Y – сцепление породы;  – интенсивность касательныхнапряжений12222  11   22    22   33    33   11   6  ( 122   132   23) .6Это условие совпадает с критерием Шлейхера-Надаи разрушения материалапод действием скалывающих нагрузок и удовлетворительно описывает процесспредразрушения горных пород (при нагрузке 60 – 90% от критической) длякачественного описания формы области активизации раскрытия трещин.ВнутриобластиD > 0касательныенапряжениядоминируютнадсжимающими.

Сопротивление среды за счет сцепления здесь преодоленоскалывающими усилиями и сложились условия, благоприятные для роста числатрещин. Решение относится лишь к определению границы перехода упругогосостояния в состояние нелинейного разуплотнения с образованием системытрещин. (Сами механизмы их раскрытия и реологические изменения среды в зонеD > 0 используемыми решениями не описываются и здесь не рассматриваются).При расчете зон дилатансии Dполе напряжений определяется каксуперпозиция фона и влияния очага рассматриваемого землетрясения.Дополнительно вычислялась вариация дилатансии δD как разность между Dи значением дилатансии Df . Dfподготовкоймодельного– это дилатансия, определяемая толькосильнейшегоземлетрясения(задающейфоновоенапряженно-деформируемое состояние среды во всем регионе), без учетарассматриваемого сейсмического события.

Именно вариация дилатансии δDдемонстрирует протяженность зон влияния очага формирующегося землетрясенияна реологические свойства среды.123Программное обеспечениеАлгоритм расчета D и δD реализован в виде гибкой вычислительнойпрограммы с удобным интерфейсом и содержательной визуализацией результатов.Программа позволяет:– задаватьхарактеристикисредыипараметрымодельногосильнейшегоземлетрясения при расчете фоновых напряжений,– производить расчет зон дилатансии для очагов конкретных землетрясений,– оперативновизуализироватьполученныерезультатыввидезаданныхгоризонтальных и вертикальных сечений области сканирования,– выводить запрашиваемые результаты расчетов для более детальной ихвизуализации в других графических пакетах.Сканирование ведется в заданной прямоугольной области (с заданнымшагом) до глубины очага землетрясения (с заданным шагом).Примеры расчета приповерхностных зон развития дилатансииКамчатское землетрясение 21.06.1996, MW = 6.8В Тихом океане на западном склоне глубоководной впадины к юго-востокуот Авачинского залива событием 21 июня 13 час.

57 мин. MW = 6.8 началсямощный сейсмический рой, продолжавшийся до середины августа 1996 г. [Левинаи др., 2002б]. Рассматриваемое землетрясение является основным событием роя.Оно ощущалось на побережье полуострова с интенсивностью I до 7 баллов пошкалеMSK-64иимеетдислокациювочагетипавзбросо-сдвигпосубвертикальной плоскости, ориентированной на северо-северо-восток.Стабилизация фазы приливной компоненты ВСШ на станции “Начики”перед землетрясением 21.06.1996 длилась около 23 суток (Рисунок 3.2).Результаты расчета зон D и δD приведен на рисунке 3.27. Обращает на себявнимание то, что в данном случае область δD > 0 образует на поверхности двенесвязанные между собой зоны неправильной формы.124Рисунок 3.27 – Результаты моделирования приповерхностной зоны дилатансии D(слева) и вариации дилатансии δD (справа) для землетрясения 21.06.1996, MW = 6.8.Показаны горизонтальные сечения сканируемого объема для глубины z = 0.

Серойзаливкой выделены области, в которых рассматриваемые параметры принимаютположительные значения, что по [Алексеев и др., 2001, Вялов, 1978] соответствуетпереходу среды из упругого состояния в состояние нелинейного разуплотнения собразованием системы трещин. Звездочкой обозначен эпицентр землетрясения.Приведен механизм очага по “The Global CMT Project” (США). Треугольник –станция регистрации ВСШ.Кроноцкое землетрясение 05.12.1997, MW = 7.85 декабря 1997 г. в 11 час. 26 мин. у Тихоокеанского побережья Камчаткивблизи Кроноцкого полуострова произошло самое сильное в этом районе за времядетальных сейсмологических наблюдений (1961 – 2013) землетрясение с MW = 7.8[Левина и др., 2003].

На побережье Камчатки оно ощущалось с интенсивностью Iдо 7 баллов по шкале MSK-64. Механизм очага имеет взбросо-сдвиговый характер,плоскость разрыва расположена вдоль сейсмофокальной зоны, почти вертикальна иимеет северо-восточное простирание.Кроноцкое землетрясение предварялось стабилизацией фазы приливной125компоненты ВСШ в пункте регистрации “Начики” (Рисунок 3.28).

Длительностьучастка стабилизации перед сейсмическим событием составила около 32 суток.Кроноцкое землетрясение также предварялось аномальными вариациями режимаподземных вод [Копылова, 2005]. Эти предвестники наблюдались на расстоянииоколо 250 – 300 км от очаговой области землетрясения.Рисунок 3.28 – Временной ход фазового сдвига φ приливных компонентыогибающей ВСШ относительно приливной волны О1 перед Кроноцкимземлетрясением 5.12.1997 г. MW = 7.8 по данным станции “Начики”.

Времяземлетрясения отмечено стрелкой. Стабилизация параметра выделенагоризонтальной линией.На рисунке 3.29 представлены результаты расчета приповерхностной зоныдилатансии D и вариации дилатансии δD, которые в рамках рассматриваемоймодели могли появиться перед Кроноцким землетрясением.

Зоны обширны иимеют сложный характер. Станция регистрации ВСШ “Начики” попадает вобласть, где D > 0 и δD > 0.Пара верхнемантийных Тумрокских землетрясений 16.06.2003 MW = 6.9 и10.06.2004 MW = 6.8В 2003 и 2004 гг. под территорией Камчатки внутри Тихоокеанской плитыпроизошли два глубоких землетрясения: 16 июня 2003 г. в 22час. 08 мин., MW = 6.9,на глубине H = 190 км (эпицентр располагался в северо-западной части Восточного126Рисунок 3.29 – Результаты моделирования приповерхностной зоны дилатансии D(слева) и вариации дилатансии δD (справа) для Кроноцкого землетрясения05.12.1997, MW = 7.8.

Условные обозначения аналогичны рисунку 3.27.хребта в отрогах хр. Тумрок) и 10 июня 2004 г. в 15 час. 19 мин., MW = 6.8, наглубине H = 208 км (с эпицентром на юго-западном склоне Толбачинского вулкана,в 45 км к северу от первого события) [Левина и др., 2009]. Схожестьрассматриваемых землетрясений, на основе которой предлагается их рассматриватькак дуплет, рассмотрена в разделе 3.3.3.Тумрокские землетрясения предварялись предвестниковым эффектом: передобоими событиями на камчатских станциях “Начики” и “Карымшина” былазафиксирована стабилизация фазового сдвига между приливной компонентойВСШ и приливной волной О1 приливного потенциала, что подробно рассмотрено втом же разделе (Рисунок 3.21).Результаты расчета зон D и δD для Тумрокских землетрясений приведенына рисунке 3.30 и 3.31.127Рисунок 3.30 – Результаты моделирования приповерхностной зоны дилатансии D(слева) и вариации дилатансии δD (справа) для землетрясения 16.06.2003 MW = 6.9.Условные обозначения аналогичны рисунке 3.27.Рисунок 3.31 – Результаты моделирования приповерхностной зоны дилатансии D(слева) и вариации дилатансии δD (справа) для землетрясения 10.06.2004,MW = 6.8.

Условные обозначения аналогичны рисунке 3.27.128Для этих двух землетрясений области D > 0 схожи между собой. ОбластиδD > 0 при сохранении общих тенденций различаются в большей степени. Ониимеют сложную неправильную форму сярко выраженными линейнымиструктурами, простирание которых соответствует азимуту плоскостей разрывасеверо-северо-восточного простирания в очагах Тумрокских землетрясений.Во всех рассмотренных случаях станция регистрации ВСШ попадала нетолько в зону, где D > 0, но и в зону положительной вариации δD > 0, вызваннойподготовкой сильного локального землетрясения, что представляется важным сточки зрения инициирования особенностей излучения ВСШ, интерпретируемыхкак предвестники.В ходе моделирования удалось выяснить:– Существуют условия (набор параметров, не противоречащих физическимпредставлениям о реальных физических процессах, протекающих в регионе), прикоторых модель допускает развитие приповерхностных зон дилатансии вокрестностях регистрирующей станции.– Результаты существенно зависят от параметров и способа заданиямодельного сильнейшего землетрясения, определяющего фоновые значениянапряжений в сканируемой области.3.5 К вопросу о приливной модуляции сейсмических шумовпри изменении частотного диапазона регистрацииВ 80-е годы ХХ века, на начальном этапе исследования ВСШ на Камчатке,техническиевозможностиорганизациинаблюденийзамалоамплитуднымсейсмическим шумом были ограничены:– не обеспечивалась необходимая чувствительность регистрации сигнала вширокой полосе частот;– имелись сложности с накоплением и хранением больших объемов получаемыхданных.Эти проблемы были решены выбором узкополосной аппаратуры, а129резонансная частота датчика и, соответственно, частота регистрируемого сигналаВСШ f = 30 Гц была выбрана по аналогии с проводимыми ранее исследованиями(см.

Характеристики

Список файлов диссертации