В.А. Магницкий - Общая геофизика (1119278), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Исследования показывают, что дисперсия скоростей волн Рэлеяи Лява очень велика и, следовательно, метод поверхностных волнявляется мощным средством изучения глубинного строения наружных слоев Земли.СЕЙСМ ИЧНОСТЬЗемлетрясения различаются по интенсивности, происхождению,глубине очага.Интенсивность землетрясений в России и в большинстве других стран оценивается по 12-балльной шкале. Землетрясение силойв 1 балл не ощущается, а отмечается только приборами. Землетрясение в 12 баллов является сильной катастрофой. Наблюдаются тяжелые разрушения всех сооружений, изменения русел рек, образование водопадов. Происходят сильные измененйя рельефа местности на больших пространствах.
На поверхности грунта видны волны,подобные морским. Иногда наблюдается подбрасывание отдельныхпредметов.По происхождению землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные. По глубинам очагов землетрясения делятсяна обыкновенные (< 70 км), промежуточные (70-300 км) и глубокие (300-700 км).Количественную оценку силы землетрясения можно выразить отношением а / g (коэффициент сотрясения), где а = 4ж1а ! Т 2 — амплитуда ускорения почвы при гармоническом колебании■ —^ t*х = a sin(<а — амплитуда смещения почвы); а может быть измерена непосредственно специальными приборами.Б.Б.
Голицын предложил оценивать энергию землетрясения нарасстоянии А по формуле^ =а22>где Е — энергия колебаний в очаге, к — эмпирическая константа.Под сейсмичностью подразумевается географическое распределение землетрясений, их связь со строением земной поверхности ираспределение по энергиям или магнитудам.Рассмотрим главные закономерности распределения землетрясений по земному шару (рис.
2.15).Наибольшая сейсмическая активность наблюдается в Тихоокеанском поясе. Согласно таблицам Гутенберга и Рихтера, в нем выделилось 75,4% энергии неглубоких землетрясений, происшедших с 1904по 1952 г. 22,9% энергии выделилось в Трансазиатской, или Альпийской, зоне, протянувшейся от Индонезии через Гималаи к Средиземноморью. На остальную часть земного шара приходится менее 2%.Энергия, выделяющаяся при промежуточных и глубоких землетрясениях, в еще большей степени концентрируется в Тихоокеанскомпоясе.Наибольшая сейсмичность проявляется у дугообразных структурна земной поверхности. Такую форму в наиболее интересных случаях имеют расположенные рядом океанические желоба, цепочки вулканических островов. К последним приурочены аномалии силы тяжести, а очаги землетрясений располагаются здесь вдоль плоскости,уходящей в глубь Земли под углом 45°.Глубокофокусные землетрясения происходят реже и сконцентрированы в более ограниченных зонах, чем мелкофокусные.
Практически все глубокие землетрясения происходят в Тихоокеанском поясе.Рис 2.15. Географическое распределение землетрясений(черные точки)Самый глубокий толчок зафиксирован на глубине 720 км; болееглубокие части Земли абсолютно асейсмичны.Создается впечатление, что все землетрясения вплоть до 720 кмглубины связаны с общей системой движений, происходящих в мантии и коре. Распределение землетрясений по поверхности Землипоказывает, что глубокие и поверхностные землетрясения приурочены к одним и тем же географическим районам. Возможно, все ониопределяются общим глубинным механизмом.Магнутудой землетрясения называется его численная характеристика, определяемая по амплитудам сейсмических волн, рождающихся в очаге.
Магнитуда для поверхностных волн обозначается какМ, для объемных волн — т . Впервые шкала магнитуд предложенаРихтером. В дальнейшем она была усовершенствована. Магнитуду Мможно определить по формулеM = l g f + f ( A , h ) + C,(2.23)ще а — амплитуда смещения почвы (в мкм) в поверхностных волнах,Т — преобладающий период (в с), А — эпицентральное расстояние,измеряемое углом между радиусами, проведенными из центра Земли через очаг землетрясения и через сейсмическую станцию, h —глубина очага землетрясения. Функция ДА, К) является результатом обработки многочисленных записей и учитывает убывание амплитуды волны с расстоянием.
Последний член (С) представляет собой “станционную” поправку, учитывающую условия установки регистрирующей аппаратуры. Функция ДА, К) приводит наблюденияк единому эпицентральному расстоянию, для которого можно уженепосредственно сравнивать амплитуды волн. Начало отсчета шкалывыбирается по достаточно малой стандартной амплитуде, котораясчитается соответствующей землетрясению с магнитудой, равной нулю. Самое сильное землетрясение — это Ассамское (1952 г.), егомагнитуда 8,7.
Современная аппаратура позволяет регистрироватьземлетрясения с магнитудой до - 2, -3 с точностью ± 0, 1.Существует зависимость между магнитудой и полной энергиейземлетрясения Е. Величина а / Т служит мерой деформации грунтапод действием сейсмической волны. Связь между Е и М выражаетсяэмпирической формулойlg Е = А + ВМ.(2.24)Коэффициенты А и В определяются сравнением магнитуды с энергией сейсмических волн от землетрясений той же магнитуды. Такоеопределение А и В связано с тем, что энергия с-волны в единицеобъема горной породы пропорциональна квадрату деформации.
Еслибы землетрясения разной магнитуды возбуждали цуги волн одинаковой формы, то коэффициент В был бы равен 2. На самом делеи спектр, и длина цуга волн зависят от магнитуды.По Гутенбергу и Рихтеру уравнение (2.24) записывается так:l g £ = 11,8 + 1,50 М(2.25)lg Е = 6,5 + 2,3 т ,(2.26)или для объемных волнгде магнитуда объемных волн т равна 2,5 + 0,63 М .Если подставить в (2.25) М = 8,7, то для самого сильного землетрясения получим Е = 5 • 1024 эрг.
Это громадная энергия, котораясоставляет 0,05% от полного количества тепла, теряемого за год всейЗемлей (~1028 эрг). Отсюда можно сделать вывод, что процессы,определяющие накопление такой большой энергии в очагах, должныопределяться основными свойствами мантии, они не могут быть случайными.Для сравнения укажем, что энергия, выделившаяся при взрыве атомной бомбы в Хиросиме, ~Ю20 эрг. Однако если взорватьвсе накопленные к настоящему времениядерныезаряды(Q > 5 • Ю10 т), то это будет равносильнонебываломуземлетрясению с магнитудой больше чем 11,3:М = 3,65 + lg Q(Q — заряд в килотоннах).Эта формула применима при расчетах подземных ядерных взрывов.Если подсчитать энергию, выделяющуюся всеми землетрясениями за год, то мы увидим, что наибольшую энергию производит катастрофическое (одно!) землетрясение, остальные добавляют еще 15%от величины 5 • 1024 эрг для М = 8,7.М Е Х А Н И ЗМ ОЧАГА ЗЕ М Л ЕТРЯ СЕН И ЯВыяснение причин землетрясений и объяснение их механизма —одна из основных задач геофизики.При сравнении результатов геодезической съемки, проведеннойв Калифорнии до и после землетрясения 1906 г.
в Сан-Франциско,Рейд выдвинул теорию упругой отдачи при тектонических землетрясениях. Теория содержала пять основных положений.1.Разрыв сплошных горных пород, вызывающий тектоническоеземлетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода.Деформации возникают при относительных перемещениях соседних блоков земной коры.2. Относительные перемещения блоков не происходят внезапно,в момент разрыва, а нарастают постепенно в течение более или менее длительного времени.3.
Движение в момент землетрясения состоит только лишь изупругой отдачи — резкого смещения сторон разрыва в положение,в котором отсутствуют упругие деформации. Это движение заметнона расстоянии в несколько миль от разрыва.4. с-Волны возникают на поверхности разрыва. Площадь поверхности, с которой они излучаются, сначала очень мала, но затембыстро увеличивается и становится большой.
Скорость ее распространения не превосходит v p и v s .5. Энергия, освобожденная во время землетрясений, до землетрясения была энергией упругой деформации горных пород.Разрыв пород с сухим трением легче осуществляется при неглубоких землетрясениях. На глубинах, превышающих несколько километров, сдвиг и проскальзывание с сухим трением невозможны.Сдвиг происходит в присутствии жидкости (воды). Такое проскальзывание — важная особенность тектонических землетрясений.Яркий пример проскальзывания вдоль разломов наблюдался наповерхности во время землетрясения в Империал-Вэлли (Калифорния) в сентябре 1950 г.Если на поверхности разлома не видно, то проскальзывание произошло в более глубоких частях коры.Проскальзывание вдоль разрыва, выходящего на поверхность,аналогично смещениям в винтовых дислокациях, известных из физики твердого тела.Некоторые ученые (Бриджмен и др.) подвергали сомнению теорию проскальзывания.
Они предполагали, что землетрясение определяется резким изменением объема в результате внезапного фазовогоперехода. Такой механизм, если он существует, более вероятен дляглубокофокусных землетрясений.ЦУНАМИПри подводных землетрясениях на поверхности океана обычновозбуждаются очень длинные волны в результате резкого погружения или подъема океанского дна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
