В.С. Захаров, В.Б. Смирнов - Физика Земли (1119252), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Это позволяет характеризовать силу проявления землетрясении в зпицентральных областях, где далеко не всегда улается получить инструментальные наблюдения сейсмических колебаний. В России применяется 12-балльная шкала интенсивности МВК-64 (Медведева — Шпонхойера — Каринка). Землетрясения интенсивностью в 1 балл могут отметить только приборы, а 12 баллов расценивается как катастрофа, которая сопровождается полным разрушением сооружений, изменением рельефа, русел рек и т.п. Магниулуда лг' -- количественная характеристика очага землетрясенияя, пропорциональная логарифму энергии излученных сейсми~геских воли, Она опрелеляется по амплитуде и периолу волн, регистрируемых на сейсмических сзанциях на определенном расстоянии. Классическим является определение магнитудьг, предложенное в 1935 е Риипеуяунг 1Касахара, 1905) 141 где А — максимальная амплитуда смещения поверхности (мкм); Т вЂ” преобладающий период (с); Ь вЂ” эпицентральное расстояние; л — глубина очага; Ятз, )т) — калибровочная функции, которая приводит наблюдения к единому эпицентральному расстоянию, для которого можно непосредственно сравнивать амплитуды волн; С вЂ” поправка для данной станции.
Существует нескс лько шкал магнитуд. но все они основаны на подобном соотно1ыении. Для мелкойюкусных (л < 50 км) землетрясений вводится магии- туда ло аовврхностиым волнам М, определяемая по регистрации волн Лява и Редея. Для глубокофокусных землетрнсений вволится магнитула по объемным волнам т, определяемая по регистрации объемных (Р и 5) волн.
Эти магнитуды определяются аналогично (4,7). но имеют различные калибровочные члены и поправки, позволяющие рассчитывать их лля землетрясений, имеющих различные глубины и эпицентральные (шсстояния. Для близких поверхностных землетрясений (зз = 30 — 600 км, Ь < )8 км) применяется лохальиал ,нагиитлус)а М,, Используется также еще несколько видов магнитуд.
Рис.4.45. Соотношения между 44 н тз, рассчитанные для однйх н тех же землетрясений (светлые точки) и ядерных взрывов (темные тачки); линия — зависимость (4.1 О) для 7 Х ядерных взрывов (по Нотттооз(, 1986; нз Готт(ет, 2005, Р. 118) Соотношения между М, и т, рассчитанные для одних и тех же землетрнсений, а также ядерных взрывов, представлены на рис. 4.45. Среднемировая зависимость, построенная по этим соотношениям между Мт и т, имеет вид (Готт)ег, 2005) т„=2,5+0,б3 М. (4.8) 142 Современная аппаратура позволяет регистрировать землетрясения с минимальной магнитудой до — 3 с точностью ло О, !. К числу самых сильных зарегистрированных землетрясений, по данным (38Сз5, относятся: чилийское землетрясение 1960 г.
( М= 9,5). землетрясение на Аляске 1964 г. (М = 9,2)„землетрясение на Суматре 2004 г. (М = 9,1), камчатское землетрясение 1952 в (М = 9,0), японское землетрясение 2011 г. (М = 9,0). Взрывы атомных бомб также вызывают землетрясения, маги итуду которых можно определить по формуле М= 3,65 ь(80, (4.9) гле Π— заряд в килотоннах (кт). Так, атомная бомба, сброшенная на Хиросиму: имела эквивалентный заряд 30 кт, что примерно соответствует землетрясению с М = 5. Самая мощная атомная бомба, которая испытывалась в Советском Союзе, имела эквивалентный зарял 57 Мт. Магнитуда землетрясения, соответствующая взрыву такой бомбы, буде~ равна 8,4, что сопоставимо с сильнейшими землетрясениями.
На основании обобщения данных по взрывам получено, что зависимость межлу М, и гн лля них несколько отличается от (4.8). На рис, 4,45 линия, задаваемая соотношением (4. 10) нгь 2 87 + 0 6 Мр отделяет область землетрясений и ядерных взрывов, что свидетельствует о значительных различиях между этими процессами в генерации сейсмических волн. Сейсмический момеьии М„связан с леформациями, происходящими во время землетрясения, соотношением (Касахара, 1985): Мо ц"Аи" (4.11) где )г — модуль сдвига; А — площадь, охваченная разрывом; и — среднее смещение по разрыву во время землетрясения. Сейсмический момент может быть опрелелен разными способами: как по характеристикам разломной зоны, с которой связано землетрясение, так и по низкочастотной части спектра сейсмических волн.
Такой подхол позволяет исследовать сейсмотектонический процесс с разных сторон. Соотношение между М и М представлено на рис. 4.46, в целом наблюдается линейная зависимость между 18Мо иМ, :3то позволяет ввести новую шкалу магни гул ̄— моментную магнингуду (Касахара, 1985) ,М„= 2/3 18Мо- 6,0, где Мо — в Н м, гг 21 М Рис, 4,46. Соотношение между матнитудой по поверхностным волнам М, и сейсмическим моментом 1И;. черные точки -- данные для мемплитных землетрясений; белые — для внутри- плитных !па Нелту, Пах 2001; иа Гоы1ес 200К Я 119) )йЕ="рМ+д, где р и д-- константы. По Гутенбергу и Рихтеру: !дЕ = 4,8 ч. ),5 М ,, !ВЕ= — ),2+ 2,4 им (4. )4) энергия здесь дана в джоулях, В промежутках межлу землетрясениями потенциальная энергия накапливается в среде в виде упругих напряжений.
Во время землетрясения происходит резкое высвобожление накопленной энергии, в результате чего происходит; разрушение пород, выделение те1гла, излучение сейсмической энергии Е. Сейсмический момент М является мерой общей суммы энергии, которая выделяется при землетрясении.
Только незначительная часть сейсмического момента М„преобразуется в излученную сейсмическую энергию Е, которую регистрируют сейсмографы. Определена зависимость между магнитудой и излученной сейсмической энергией Еземлетрясения, которая выражается формулой !Касахара, )935) „га' Вв га' й!а' и ш' б т Минигтхх Рис, 4,47.
Распределение числа землетрясений, произошедших в год по магиитудам М, построенное по мировому Гарвардскому каталогу за период 1977-1999 гг. (по Тцгсопе, 1997. Р 59 с изменениями): пунктирная пиния соответствует значеиихг Ь = 1,1 1 в законе Гуттенберга — Рихтера И~гтересен вид распределения землетрясений по магнитудам (сколько пронсхолит землетрясений каждой магнитуды (рнс. 4.47). Спадавшая часть распределения может быть аппроксимирована (в диапазоне М = 4-8) зависимостью вида (заков 7)тппгевберге— Ряхтггера) (ВД( = а - (г М, (4.15) где М вЂ” число землетрясений за некоторый промежуток времени (г принимает значения от 0,7 до 1,2 (если используется маги итуда М.), в заитсимости от района и временного интервала, для которого построено распрезеленг1е.
Подобный внд распределения говорит о самоподобии сейсмического режима, т,е. для каждой магнитуды М число землетрясений на порядок больше, чем дяя магнитуды М + 1. Однако вследствие логариФмической зависимости энергии от магнитуды (4.13) наибольшая энергия выделяется при землетрясениях с большими маги итулам и (хотя их мало), а слабые землетрясения дают относительно небольшой вклад в обгпую энергетику сейсмического режима.
Контрольные вопросы В чем состоит значение сейсмических волн в изучении строения Земли! 2, В чем трулпосги использования электромагнитных волн лля изучения структуры Зсмлиу 3. Каков принцип регистрация сейсмических шхчну 4 Какие сушествугот типы сейсмических волн". 5. Чем определяется скорость сейсмических волн? 6. В чем состоит лучевое приближение в сейсмолог низ 7, Сйюрмулируйтс гюнятие сейсмического луча. 145 К Напишите уравнение сейсмического луча, поясните его физический смысл.
9. Сформулируйте законы отражения и преломления сейсмическихлучей. 10. Как описывается сейсмический луч в сферической Земле? 11. Чем определяется кривизна сейсмического луча? 12, Сформулируйте понятие годографа. 13. Напишите уравнение годографа в параметрическом виде. 14. Что шкое вершина луча? 15.
Получите формулу Бендорфа. 16. Опишите хол лучей и годограф в случае плавного роста скорости сейсмических волн с глубиной. 17, Сформулируйте понятие каустика. Каковы условия образования каустики'? ! К Каковы условия образования петли годографа? 19. Каковы условия образования разрыва годографа? 20. Сформулируйте понятие волновода. Что такое угол полного отражения? 21, Опишите ход лучей и годограф в случае отражения волн от границы раздела.
22. Что такое обменные волны? 23. В чем состоит задача обращения годографа? 24, Опишите метод Герглотца — Вихерта и перечислите условия его применения. 25. В чем состоит проблема обращения голографа в случае волновода? 26. В чем состоит проблема обращения топографа в случае глубинного источника? 27. Как данные подисперсии поверхностных волн используются для исслелования верхних своев Земли". 28. Сформулируйте общие принципы построения модели Земли по паиным наблюдений за распространением объемных волн. 29. Что такое сейсмические фазы? 30. Опишите ход сейсмических лучей в Земле и годографы для всей Земли.
31. Сделайте обобщение строения Земли по сейсмологическим данным. 32. Опишите ход лучей и особенности годографа для земного вара. 33. Каковы свойства внешнего ядра? 34. Как проявляется на годографе внутреннее ядро? 35. В чем отличие строения верхней и нижней мантии". 36. Опишите ход лучей и особенности годографа для переходной зоны мантии. 37. В чем состоят особенности строения земной коры'? 38. Сформулируйте понятие гипоцентра и зпицентра землетрясения. 39. Опишите способ определения координат землетрясения. 40.
В чем состоят особенности пространственного распределения очагов землетрясений? 41. Какими характеристиками описывается сила землетрясений? 42. Опишите виды магнитуд и соотношения между ними, 43. Сйюрмулируйте понятие сейсмического момента. 44. В чем состоит связь магнитуды с знергией землетрясения? 45, Сформулируйте закон Гуттенберга — Рихтера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
