Brown & Mussett The Inaccessible Earth 02 Chapter (1119255), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В результате понижения скорости образуется зона тени (появление тени-следствие уменьшения скорости книзу) н возникают другие необычные свойства, в том числе затухание, т.е. частичное погло- Х ВКЛАД СЕЙСМОЛОГИИ Ю шение волн, проходящих через эту область. Зону низких скоростей часто отождествлают с аснмносфе)ннз — полупластичным слоем, существование которого обеспечивает возможпосп верпхкальных перемешеннй илн изостатнческой компенсации приповерхностных масс (разд. 8.2).
Однако сейсмические и пластические свойства горной породы не так уж тесно связаны между собой, и два указанных термина («зона низких''скоростей» и «астеносфера») не следует счнтать свнонимами. Подробнее мы рассмотрим этот вопрос в разд. 8.5. Наконец, близ поверхности-так близко, что это трудно показать в масштабе рис. 2.7;располагается раздел Мохоровичича, названный в честь югославского сейсмолога, открывшего его в 1909 г. В западной литературе этот раздел часто для краткости называют просто Мохо. Хотя обычно нв разделе Мохо происходит резкое возрастание сейсмических скоростей, необходимо отмеппь, что значвтельные изменения скоростей обнаруживаются и вблизи этого раздела, как над, так и под ннм. Раздел Мохоровичнча существует почти везде, но его глубина меняется от места к месту.
Под контвнентами она составляет в среднем 35 км (изменяясь от 20 до 90км), а под океанами-5-10км. Мохо определяет границу между корой и мантией; характер изменения горных пород на этой границе обсуждается в разд. 7.2. Мы отметили только наиболее очевидные особенности скоростных разрезов (рис. 2.7). Из этих разрезов можно было бы кое-что узнать также о плотности н упругих свойствах областей, заюпоченных между сейсмическими разделами.
Однако для этого требуются некоторые дополнительные сведения, поэтому обратим наше внимание на другие виды сейсмических данных. 2А. Поверхностные велим. На рис, 2.1,в,г показаны два типа сейсмических поверхностных волн. Волны Рэлел во многом похожи на волны, образуюшиеса на воде: прохождение волны Рэлея заставляет точку на поверхности Земли двигаться по эллипсу в вертикальной плоскости, как пробку по воде. Прн этом, ошпь же подобно волнам на поверхности воды, амплитуда колебаний частяц уменьшается с глубиной. Это хорошо для подводных лодок: если они погрузятся на глубину около 100 м„их уже вряд ли будут беспокоить поверхностные волны, возникающие при шторме.
Амплитуда волн разной длины уменьшается с глубиной по одному и тому же закону при условии, что глубина измеряется длинами волн. Таким образом, существует важная закономерность: воэмушенне, вызванное длвннымв волиамн, ошушается на большей глубине, чем возмушение от коротких Волн. Скорость волн Рэлея зависит главным образом от модуля сдвига и от плотности породы; обычно ее принимают равной 0,92 от скорости Я-волн.
Поскольку возмущения не ограничиваются только самой поверхностью, их скорость нельзя определять по свойствам одних лишь поверхностных пород, а надо учитывать и породы, залегающие глубже, хотя с глубиной их влияние уменьшается. Зависимость скорости от свойств материала, слагающего глубинные горизонты, сильнее для более длинных волн, так как возмущения в этом случае доспи ают больших глубин. Следовательно, в районе, где Р с глубиной меняется (а обычно так и происходит), скоросп дливных поверхностных волн будет отличаться ог скорости коротких волн, и это различие скоростей можно использовать для суждения о том, как Ф; меняется с глубиной, Скорость, определяемая по времени пробега поверхностных волн определенного периода между двумя точками на поверхности Земли,— это, конечно, средняя скорость. В сравнении с результатаьпь получаемыми по объемным волнам, это можно считать пре- за х ВклАд сейсмОлОГии (а) 4, я 4,2 « Ь 4,0 3,6 З,а 40 60 60 100 120 140 160 160 НГ0 пия««ь с С«овоогь з.ео««, «и/с 4,0 4,6 (б) З,з 0 Рис.
2.9. Дисперсия поверхностных волн. о — дисерсня волн Рэлея в областях различного строеня. (Период волны-мера ее длины, так как н равен скорости, деленной иа длину волы.) Данные о свободных колебаннзх выводятся нз характеристик волн, длина которых приблшкается к размерам Земли; б-скоростные разрезы для Я-волн, соответствукицие данным ис.
2.9,а. Для волн Лава получены сходные результаты. )-щяты; 2-Анды; 3-рифты; 4- кеаны; 5-асеасмнчные древние платформы конииентов; б-свободные колебании (1124), с разрешения издательства Еьпыег.) 60 я «г ня 100 1 мо нмупнством, если мы хотим избавиться от влияния изменений скорости, связанных с небольшими объектами, например связанных со значвтельпой изменчивостью пород ммной корм.
Другое преимущество поверхностных волн состоит в том, что нх дисперсия позволяет получить данные о площадях (в частности, об океанах), где очень мало записывающих стащвй. На рве. 2.9,а показаны результаты определения дисперсии лля разных типов земной поверхности, а па рис.
2.9, б-изменения Р с глубвной, вычисленные по днсперсви поверхностных волн. Следует отметить, что отклонения от сгрерической симметрии очень малы, хотя зти резулътаты ухазывангт на региональные различия. К вопросу о латервльпых юмененвях сейсмвческих скоростей мы нернппгш в равд. 8.9. До свх пор мы говорнав только о поверхностных волнах Рэлея. Второй тип поверх.- ностных воли-волин Ляяа, в которых колебания направлены только горизонтально (рис. 2.1,2). Свойства волн Лава значительно слезшее, чем свойства волн Рзлея, но информативность их сравнительно невелика, так что получаемые от пих сведения моино считать дополнительными к сведениям, получаемым при юученнн волн Рзлеи.
2.5. Сиебодвые кавабнгаи Земли. Любое упругое тело моиио посредством соответствующего возбундения привести в характерные для этого тела колебавяя. Примерами 2 вклад спйсмологии 31 Когда через какое-либо упругое тело илв по его поверхности лроходат те или иные волны, то в общем случае этв волны отражаютса у концов влв гравии тель В этом можно убедятьсм, наблюдая водяаые волны, ударяющие в стенку причала вли в край званы. Рассмотрям для простоты параллельные волны, пересекающие канал с прямолипейяымн бортами. Отрезавшись последовательно от обоих бортов капала, такяе волам вновь дважутса в первовачалыюм нааравлевии (рвс. 2.10,а).
При этом она могут лабо совпасть с вовымв, только что возникшими волвамв, и в таком случае амплитуда волк возрастет, лабо могут оказаться «не в фазе» я поэтому будут часта шо оглаженными, Условие азаямного усиленна воли состоит в том, что в удвоенной шарипе каяала долвио 1 23' (е) (в) Рнс. 2,10. Стоячве волны, а-волна на поверхносгя воды отходят от левой стенки (1) и отражается затем обратво (2) от правой стипл. В общем случае отразившаяся от обеих стенок волна (3) не совпадает в точности с первоначальной волной, н поэтому онв частично гасятся. Это сглаживание будет аолиым после многократных.отражений; б-если в улвоенное расстояние микку стенками точно укладывается целое чясло длин волн, то дважды отраженная волна совпадает с первоначальной волной и усиливает ее; «-на четырех схемах показано сложение прямой и отраженной волн в различные моменты пря условия б.
Амплитуда волны, образовавшейся нэ двух наложившихся друг иа друга волн (сплошная линия), меняется от нуля до удвоенной амплитуды каждой нз складывающихся волн, по положение ее гребней в прогибов не меняется (отсюда н термин — «сгоячая волна»). (Н() могут служить колокол, скрипичная струна или столб воздуха в трубе оргйна. Земля-тоже упругое тело, и в результате сильного землетрясения в ней могут начатьсв естественные колебания, причем этот «звон» (или «гул») не прекращается ивой раз в течение многих часов и даже дней. Расчет частоты этих колебаний представляет собой очень серьезную математическую задачу, поэтому в данном разделе мы попытаемся дать качественную характеристнку того, чтб вхо)щт в такой расчет, без составления и решения уравненнй.
Последующий текст, набранный петитоьь включает это описание; те, кто предпочитают пропустить этот материал, найдут краткое резюме сразу же после него, в конце раздела. Попюо Попас Попас Сюииыо тиооорппьнып гормоникн (и) Зонопьикн офсричиокия гкрмонико (а) С окторн он 1т описи он) гирмоннкп 32 2. ВКЛАД СЕЙСМОЛОГИИ ухладываться целое число длин волн (рвю. 2.10,0), Когда это условие выполкистся, волны уже как бы не двнжутсв поперек канала, а стоят на месте, как это можно увидеть, складывал прямую и отрахшвную волны в последовательные моменты времена (рис. 2.10,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
