В.С. Захаров, В.Б. Смирнов - Физика Земли (1119252), страница 20
Текст из файла (страница 20)
СЬ. 1; оо1: 10.23122С>РХ.НМ50Р-2 си1. Р 20 с изменениями) 125 По наблюде2222ям на различных сейсмических станциях строят огрубыео годографы и Р- и 5'-волн для всей Земли„затем в каждом случае по разности времен прихода Р- и 2'-волн опрелеляют расСтОяине И уцзвйНявт ГОЛОГрафЫ, ДЛя дОСтнжсиня удОадстВОрнтЕЛЬНОй точности необходимо большое число наблюдений на сейсмических станциях. На рис. 4.25 показан принцип построения годографа по записям землетрясений, сделанных на станциях, находящихся от источника на разном эпицентральном расстоянии. Для приведения к привычному виду топографа надо поменять местами оси, В среднем прн времени пробега около 2 мин точность составляет около 1 с, Кроме пюбальных телеграфов, строятся также региональные.
о ю и зо в и оо то и ю Время кровом, о Рис.4.25. Построение годографа по запокям землетрясений по станциям с зпицентрапьными расстояниями 18 — 157'. показаны ветви, соответствующие рвзнмм сейсмическим фазам 1по Воппапп, 2012. СЬ, 1, г)о): 102312/6Е2.ИМ50Р-2 си).Р. 11 с изменениями) Пути сейсмических лучей внутри Земли с учетом многократных преломлений и отражений могут быть весьма сложными.
Для таких волн, называемых сейсмическими фазами, используют следующие кодовые обозначения )рис. 4.26): Р— Р-волны в мантии; .з — Ю-волны в мантии; К вЂ” Р-волны, проходящие через внешнее ядро; Š— Р-волны, проходящие через внутреннее ялро; .Š— З-волны, проходящие через внутреннее ялро; Рис.4.2б.
Некоторые сейсмические фазы вю Розг!ег, 2005.Р. 12б с изменениями) с — волна, отраженная от границы ядро-мантия; г — волна, отраженная от границы внешнего и внутреннего ядра; )э — Р-волны, отразившиеся от поверхности Земли близко от очага; з — Ю-волны, отразившиеся от поверхности Земли близко от очага; О( — волны релея; 242 — волны Лава. Пример записей сильного землетрясения (г)ггг = 7,3) с выделенными сейсмическими фазами, и ход лучей от него представлен на рис. 4.27. На основании болыцого числа записей строят годограф для всей Земли (рис. 4.28). Отметим, что вследствие сферической формы Земли некоторые ветви годографа могут выглядеть убывающими— это ветви, соответствующие волнам, обогнувших Землю с другой стороны, у которых эпицентральное расстояние больше ! 80 .
Для таких волн горизонтальная ось в действительности направлена в противоположную сторону (нижняя нгкала на рис. 4.28). В такой шкале — годограф возрастающий, что и показано на рис. 4.28 стрел- Рис.4.27. Записи (вверху и слева) и ход лучей (справа внизу) от сильного землетрясения я(ге = 7,3 (очаг показан жирной точкой): показаны ветви годографа, построенные по станциям с эпицентральными расстояниями 67 — 76' для разных диапазонов времени пробега (по Вогптапп, 2012. СЬ. 1; дог 10.2312(ПГ2,ММ50Р-2 сап Р 22 с изменениями) 127 ГО 0 20 46 60 80 !00 !20 !40 ИВ ГХГ 360 340 320 300 286 266 240 ыО 206 аихягнчяхнни Омстохгиг Л ГГ Рис.4.2$.
Годограф Джеффриса— Вуллена для всей Земли для поверхностного источника )ло гогг)ег, 2005. Р 127 с изменениями) ками на соответствующих ветвях. Обращение глобальных годографов позволяет построттт ь сейснологячетуя2 4гог)е 26 Земли 4 те. изменение скорости сейсмических волн с глубиной). разработано несколько моделей распределения параметров в Земле, которые схожи в выделении главных особенностей строения Земли. Более подробно эти модели будут рассмотрены в гл. 5, На скоростном разрезе Земли (рис. 4.29) выделяются следующие основные зоны: земная кора (слой А по Буллену)„верхняя мантия 4слой И), переходная зона в мантии (слой с), нижняя мантия )слой 4)), внешнее ядро (слой Е) и внутреннее ялро гслой 6), Нижнюю чантию в настошцее время подразделяют на слой 4У и переходную зону на границе с ядром В". Ход лучей в Земле соответствующий ланной модели представлен на рис.
4.30, а. 'о ф с «~4 о ~ Я К9о Н иоД Д~х й й! ~ ~О Ф Ейи ~ <-.. оо. к ~. (.„О ч'~а: ф г~ Оо $:Е , ~3 о Б Е ! Ы.2.Ядре Наиболее контрастная граница в Земле — граница ядра и мантии, Эту границу обнаружил РД. Олдгег!лт в 1906 с на основании записей волн от землетрясения в Сан-Франциско. а затем у ючил Хутиелберг в 1914 и; зту границу часто называют границей Гуппяенбе/тга. Ход лучей через мантию и ядро представлен на рис, 4.30, а.
На годографе ядро проявляется в виде зоны тени на зпицентральных расстояниях около 103-143' лля Рмюлн (рис. 4,30, 6) и до 180' — для У-волн, что свидетельствует о наличии зоны пониженных скоростей, На границе ядра и мантии происходит скачок (уменьшение) скорости Р-волн на Лс, = 6 км/с. 5-волны через ядро не распространяются, зто является свидетельством того. что оно жидкое. ГОЗ* ~:, С 4 ЯХ!О й вт ОО ОО $О 1001заиаиаив *г) Рис.4.30. Сейсмические лучи в Земле: о — лучи, проходящие через мантию и внешнее ядро (по Еоит!От. 2005.
В ЗЗО с изме- нениями); 6 — упрощенный топограф Глубина границы ядро-мантия в модели РКГОМ лг = 2885 км, радиус внепзнего ядра й = 3486 км = 0,547Я .. Скорости с, в ядре плавно нарасппот до глубины = 5155 км, где происходит скачок (увеличение) скорости. Эта гранйцаотмечаетвиупт)теялеелдро, радиус которото /1, =- 1216 км = 0,1911 (рис. 4.31). Внутрейнее ядро открыло И. //емаяя в 1936 г. н описано ею в статье с самым, вероятно, коротким в истории науки названием Р'з, где готюрилось.
что в зоне тени обнаружена фаза Р'-волн, преломленных на границе внутреннего ядра (рис. 4.32). Во внутреннем ядре распространяклся 9-возтны (благодаря обменным волнам)— соответствуюгцие ветви появлякпся на голограмме. Это является свидетельспюм того, что оно твердое. Скорости сл и ст во внугрсннем ядре меняются слабо: ср - 11 км/с, с.
- 3,5 км/с, Си ки/с 7 $ 9 10 1! 27 991 явм 35 Рис. 4З1. 3ввисимооь с от глубины для ядра по разным моделям (по Кеппей, 2001. Р 3б с изменениями) 130' Рис. 4З2. Лучи, проходящие через мвнтиеь вне!внее и внутреннее ядро (по Еоы(ег, 2003. Р 331 с изменениями] 4З.З. Мантия Мантия (оболочка) Земли простирается от границы лтохоровичича до внешнего ядра.
Мантия разделяется на две зоны (рнс, 4.33). ое)тхляямаил7ия. От границы Мохоровичичадо глубины приблизительно 700 км; скорости сейсмических волн здесь испытывают резкие скачки. В верхней мантии можно выделить три особенности: зона пониженной скорости (ЗПО примерно от 70 до 250 км (часто сопоставляемой с ася!еяос49е(том), и две зоны повышенного градиента скорости на глубинах 400 — 430 км н 640 — 670 км. Слой мантии от границы Мохоровичича до начала ЗПС в объединении с земной корой называют лялх7сфероц, 131 киуа з 5 6 7 8 Я 10 (! 11 Рис.
4ЗЗ. Скоростной разрез для верхней мантии по разным моделям (по Воппапп, 201 2. СЪ, 2; дов 10.231270Г2,ЙМЬОР-2 с)52. 60.2.77.Р. 03 с изменениями) Зона пониженной скорости в разных регионах проявляется поразному и имеет различную мощность. наиболее четко ЗПС проваляется ллл у-волн, О наличии волновода свидетельствуют и данные поверхностных волн. Области повышенного градиента скорости проваляются на годографе в виде петель (рис. 4.34) в области впицент- 20 25 30 (1 (') Рис, 4З4. Петли годографа на изицентральном расстоянии Ь - 20; возникаюв(ие вследствие зон повышенного градиента скорости на глубинах 41 0 и ббо км (по модели (ЛЬР91 ); по вертикальной оси отложено приведенное время (Г-- Ь710) (по Воптапп, 2012.
С)ь 2, до): 1О 2312/6727ЧМЮР 2 с)т2. Р 37 с изменениями) 132 ральных расстояний около 20', это — так называемая двадцатиградусная особенность, выделенная Б.Ь'. Голицыным в 1913 — 1914 гв (результат был опубликован в 1919 1;, уже после смерти Б.Б. Голицына). В современных моделях Земли зоны повышенного градиента в мантии (мощность которых Лг — 30 км) заменяют резкими границами.
В модели РВЕМ границы располагаются на глубинах 400 и 670 км. В более новых моделей (1АБР91 и другие — см. гл. 5) границы расположены на глубинах 4!0 и 660 км, величина скачков скорости составляет: ° е = 410 км 4зср = 0,33 км/с, Лсз= 0,20 км/с; е = 660 км Лср = 0,59 км/с. Лс. = 0,35 км/с. Первая зона обусловлена переходом оливина М8,8!04 — Ре 8104 в шпинелевую модификацию. В таком случае ее мощность около 30 км (более подробно обсудим это в ьь 5 и 6). Оценки мощностей высокоградиентных зон в несколько десятков кичометров согласуются с сейсмологической информацией об отсутствии резких границ в мантии: Аг — 30 км составляет несколько длин сейсмических волн, поэтому заметных отражений от таких зон не происходит.
Нижияя мантия. На глубинах е > 700 км (вгглоть до ядра) скорости волн возрастают плавно и равномерно. У подошвы нижней мантии скорости сейсмических волн достигают своих максимальных для Земли значений (см. рис. 4.29, а) ср — 13,8 км/с, с . — 7,3 км/с. 4,5.4. Земная кора Земную кору от мантии отделяет граница Мохорович ича ( Мохо), названная в честь Андреа Мохоровичича, который открыл ее в !909 г, На границе Мохоровичича скорости испытывают значительный положительный скачок (для Р-волн — с 6,5 — 6,8 км/с до 7,8 — 8,2 км/с), что выявляется по ищшму (уменьшению наклона, см. рис. 4.18) годографа на эпицентральном расстоянии около 9'.
Это говорит об отличии физических свойств вещества мантии от вещества коры, Мощность коры (глубина границы Мохоровичича) тем больше, чем сильнее рельеф поверхности выступает над уровнем моря (это является следствием изостазии), она варьирует в пределах от 0 км в срединно-океанических хребтах до 70 км в орогеиах (рис.
4.35). Кора — самый неоднородный слой Земли, ее строение, состав и мощность сильно зависят от принадлежности к той или иной тектонической структуре. 133 Г.а)» и сино» л аагв~ г» г вьг а а а г М в а )О » тг) е зе ао вп )' тл го» Рис.4.З5. Разрез корм по 4О' с, шс вертиквльнмн мас»лзб увеличен в )00 раз (по Вот»толп. 20) 2, СЬ. 2, авг )023) 2/092. НМ5ОР-2 сл2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
