7 (1119289)

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

Текст из файла

Основы геофизики2017Физика твердой ЗемлиСмирнов Владимир Борисовичкафедра физики Землиvs60@mail.ruЛекция №7«Очаговая» сейсмология• Очаг землетрясения• Принцип регистрациисейсмических колебаний• Локация землетрясений• Величина землетрясения• Закон повторяемостиземлетрясений• География землетрясений• Проблема прогнозаземлетрясенийПолезный сайт: http://seismos-u.ifz.ru/personal/index.htmЗемлетрясение Сан-Франциско, 1906Теория упругой отдачи(Гарри Филдинг Рейд, 1911г.)• Очаг землетрясения –разрыв сплошности среды.• Разрыв возникает, когдавеличина внешнихнапряжений превосходитпредел прочности горныхпород• Разрыв сопровождаетсярезкой подвижкой,генерирующейсейсмические волны• Энергия, высвобождаемаяпри землетрясении, естьдоля накопленной упругойэнергии (0.3%-5%)Теория упругойотдачи:современныеданныеOffset along the seismicfault 1.5 mНерегулярность землетрясенийОчаг землетрясения: диаграмманаправленности излучения волнЯдерные взрывы и землетрясенияТипы разрывов в очагеЛевосторонний сдвигСброс(растяжение)Правосторонний сдвигНадвиг(сжатие)Очаг – точка (упрощенное представление)Гипоцентр и эпицентр землетрясенияПринцип регистрации сейсмическихколебанийПринцип работы сейсмографаСхема сейсмографа Голицына сэлектромагнитным преобразователем (1906)скорость смещенияЧастотная характеристикаэлектродинамического сейсмометрачастотаИсторические сейсмическиеинструментыПервый сейсмоскопЧжан Хэн (Китай), 132 г.

н.э.Сейсмограф Милна (1880)Современные сейсмометрыSTS-1 и его АЧХСейсмометр Голицынафотография из«Лекций по сейсмометрии» Б.Б.Голицына, 1912Локация землетрясений(задача гипоцентрии)Для локации очага землетрясения иотыскания времени еговозникновения необходимо иметьзаписи минимум на 4-хсейсмических станциях.Из-за наличия погрешностей вовременах вступления ti и скоростяхволн С систему уравненийприходится решать методамистатистики. В этом случаежелательно иметь записи более,чем на 4-х сейсмических станциях(обычно используют не менее 7-10)Магнитуда и интенсивность• Магнитудаземлетрясения M –характеристика очагаземлетрясения• Для каждогоземлетрясения – однамагнитуда• Интенсивность I (илисотрясаемость) –характеристикапроявленияземлетрясения наповерхности Земли• Для каждогоземлетрясения – разныеинтенсивности в разныхточках поверхностиМагнитудаМагнитуда• Введена американскимсейсмологом ЧарльзомРихтером (1935)• Иногда – неправильно –называется «баллами» пошкале Рихтера• Шкала – непрерывная,баллами не является• Величина магнитудыMsпропорциональна6логарифму энергии7землетрясенияlgE(Дж)=1.5Ms+4.8lgE(Дж)=2.4mb-5.8mb=0.63Ms+2.589• Основные типы магнитуд:– магнитуда mb – определяетсяпо амплитудам объемныхволн (отсюда b – body)– магнитуда Ms – определяетсяпо амплитудамповерхностных волн волн(отсюда s – surface)E, Дж6.3E+132.0E+156.3E+162.0E+18 = log(/) +1.66 log ∆ + 3.3Интенсивность• Шкала баллов• В разных странахиспользуются разныешкалы– Россия – 12-ти бальная– Япония – 9-ти бальная• В 12-ти бальной шкале:увеличениеинтенсивности на 1 балл– увеличение ускорениягрунта в 2 раза = + Карты сейсмической интенсивностиАшхабадское землетрясение1948-го года, M=7.3Изосейста – линия постоянной интенсивностиСреднеуральское землетрясение2015-го года, M=4.7Закон Гутенберга-Рихтера(энергетический спектр сейсмичности)lg () = − − 0 + lg + lg • b – наклон графикаповторяемости;• A – сейсмическаяактивность;• T – длительностьнаблюдений В среднем b=0.9 Уменьшение магнитудына единицу –увеличение частотыземлетрясенийпримерно в 10 раз()~−ГеографияземлетрясенийТолщина плиты – около 80 км70% гипоцентров землетрясенийнаходятся внутри плитНапряжения•••Землетрясения происходят, в основном, на границах литосферных плит,поскольку прочность граничной разломной зоны значительно меньшепрочности самой плитыНапряжения в литосфере обусловлены внутренними процессами –движением вещества в мантии Земли.

Это – основная составляющаянапряжений с характерными значениями в десятки-сотни МПа.Добавочные напряжения могут быть обусловлены поверхностныминагрузками или разгрузками естественного или антропогенного характера:– увеличение или уменьшение толщины и площади ледников вследствие измененийклимата (до 30 МПа)– заполнение водохранилищ (до 0.2 МПа)– добыча полезных ископаемых, откачка нефти и газа•Не исключаются добавочные напряжения, обусловленные планетарнымифакторами, такими, как:– Изменение скорости вращения и, соответственно, сжатия Земли (0,1-1 МПа)– Приливные напряжения, обусловленные притяжением Солнца и Луны (1-10МПа)Проблема прогноза землетрясенийПрогноз:• Места• Величины• Времениземлетрясения• Напряжения и прочность не поддаются прямым измерениям• Прогноз строится на основе косвенных признаков –геофизических полей, в той или иной мере отражающихнапряжения и прочность• Прогноз носит вероятностный характерСильнейшиеземлетрясения(M>=8.5)Общее сейсмическое районирование (ОСР) РФ(прогноз места и силы возможного землетрясения)Предвестники землетрясений(прогноз времени землетрясения)Сейсмические предвестникиДеформационныепредвестникиКачество прогноза• Карта ОСР – оправдываемость 95-98%• Среднесрочный прогноз времениземлетрясения (0.5-3 года) – по разнымоценкам 65-75%• Краткосрочный прогноз (несколько суток –несколько часов) - ???• «Можно предсказать приближениегрозовой тучи, но трудно предсказатьгде и когда ударит молния»«Очаговая» сейсмология:Резюме (продолжение)• Землетрясение – разрушение среды в результатедостижения напряжениями предела прочности• При землетрясении накопленная упругая энергияобеспечивает излучение сейсмических волн врезультате резкой подвижки в очаге• Диаграмма направленности излучения из очагаземлетрясения – квадрантная (квадрупольная)• Для регистрации сейсмических колебаний используютсямаятниковые сейсмометры с механоэлектрическимипреобразователями• Для определения положения гипоцентра и времениземлетрясения необходимо иметь записи не менее, чемв 4-х точках«Очаговая» сейсмология:Резюме (продолжение)• Энергетической характеристикой величины землетрясенияявляется магнитуда, пропорциональная логарифму энергииземлетрясения• Интенсивность, выражаемая в баллах 12-бальной шкалы,пропорциональна логарифму ускорения грунта на поверхностиЗемли• Основная часть землетрясений сосредоточена в литосфереЗемли, на границах литосферных плит• Распределение землетрясений по их энергиям имеет степеннойвид – закон Гутенберга-Рихтера• В настоящее время решена задача надежного прогнозированиямест возможного возникновения землетрясений – общеесейсмическое районирование.

Проблема прогноза времениземлетрясения остается открытойФизика твердой ЗемлиГравитационное поле и фигураЗемлиКак Эратосфен измерил Землю (III в.до н.э.)АлександрияСиена (Асуан)Как Кавендиш взвесил Землю (1798 г.)•С помощью крутильных весовКавендиш измерил силупритяжения двух свинцовыхшаров и определилгравитационную постоянную•Используя формулу дляускорения силы тяжести,Кавендиш определил массуЗемли•Кавендиш определил массуЗемли с точностью до 2 % !•Средняя плотность Землиg M,2RM  5,9737 1027 г  5,45 г / см3Сжатие ЗемлиFцбFгрr( )car  a(1   sin  )2aca1743 г.

Теорема Клеро•Равновесной фигурой жидкойвращающейся планеты,плотность в которой зависит отрадиуса, является сфероид.Уравнение поверхностисфероидаУскорение силы тяжести наповерхности сфероидаr  a(1   sin 2  )g  g e (1   sin  )2Реология вещества ЗемлиТело Максвелла = у + В = + 1 = + - упругое тело- вязкая жидкостьПрирода вязкости кристалловДефекты кристаллической решетки идиффузионная ползучестьвакансии• Неупругиедеформацииобеспечиваютсядиффузиейвакансий вкристалле• Диффузионнаявязкость~Гравитационный потенциалВеличинаСилаНапряженностьполя Fgm(ускорение)Потенциал Wg   gradWТочечная массаРаспределеннаямассаMm F  2 nrM g  2 nrW  dv  g     2nr  r dvW   r  rMr  6,67  10 см  г  с8312.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций