WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«Лабораторная работа № 2 КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ. Цель работы: знакомство с основными понятиями очаговой сейсмологии и способами приближенной ...»

Лабораторная работа № 2

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ.

Цель работы: знакомство с основными понятиями очаговой сейсмологии и способами

приближенной количественной оценки параметров землетрясений.

1. Основные теоретические сведения

Землетрясения на Земле не являются редким явлением. Еще в 1948 году Б. Гутенберг и Ч.

Рихтер, известные американские сейсмологи, в монографии «Сейсмичность Земли» писали: «В среднем в год случается примерно одно катастрофическое землетрясение, около 100 землетрясений, вероятно, разрушительной силы и около 1 миллиона землетрясений, ощутимых в населенной местности».

Постоянно накапливающиеся в толще земли упругие напряжения, достигнув предела прочности пород, разрушают их с образованием разрыва (вспарывание разрыва или шва). Длительность землетрясения пропорциональна длительности этого вспарывания. Пространство (объем), внутри которого заключены все сопровождающие землетрясение первичные деформации, называется очагом землетрясения.

Гипоцентром или фокусом землетрясения называется место начала вспарывания разрыва в очаге на глубине h. Представление о гипоцентре как точечном объекте является идеализацией, он представляет собой часть фокальной области.

Проекция гипоцентра на дневную поверхность называется эпицентром землетрясения.

Соответственно введено понятие фокальной области.

Как правило, после сильных землетрясений возникает серия более слабых толчков, называемых афтершоками, которые продолжаются нередко несколько месяцев, а иногда и лет.



Значительно реже фиксируются слабые толчки, предшествующие сильным землетрясениям форшоки. Нередко процесс снятия напряжений сопровождается последовательностью слабых землетрясений, называемых роями.

Несмотря на то, что сильные и катастрофические землетрясения возникают относительно редко, они генерируют около 95% сейсмической энергии на планете. Для вычисления энергии землетрясений одна из первых формул была предложена Б.Б.

Голицыным:

E = 2 V (a/T)2, (1) где V - скорость распространения сейсмических волн, - плотность верхних слоев Земли, a амплитуда смещения, T - период колебаний. Наиболее сильное катастрофическое землетрясение выделяет энергию порядка 1020 Дж.

Для графического изображения энергии землетрясений введено понятие удельной сейсмической мощности Nm.

Это условная величина, показывающая, сколько энергии выделяется в форме землетрясений в единице объема сейсмоактивного блока земной коры за единицу времени:

Nm = Ei/(U t), (2) где Ei - сумма энергии всех землетрясений, очаги которых лежат в данном объеме U и отмечены за определенный период наблюдений t. Значения Nm вычисляются по ортогональной сети и проводятся изолинии удельной сейсмической мощности.

Из-за большого диапазона изменения энергии землетрясений практически удобнее пользоваться логарифмами энергии. Величина K = lg E называется энергетическим классом землетрясения.

В сороковых годах ХХ века Ч. Рихтером введено понятие магнитуды землетрясения (M), характеризующей истинную интенсивность сотрясения в очаге.

По первоначальному определению магнитудой называется десятичный логарифм максимальной амплитуды в микронах (Am), измеренной по сейсмограмме, которая зарегистрирована стандартным сейсмографом ( с периодом 0.8 с и увеличением 2800) на расстоянии 100 км от очага:





M = lg Am. (3) Для других расстояний и сейсмографов магнитуды определяются по специальным зависимостям, составленным на основании теоретико-экспериментальных данных. В большинстве случаев M определяется с ошибкой не более 0,25. Минимальное значение магнитуды по Рихтеру принимается равным нулю, но в настоящее время при наличии весьма чувствительной аппаратуры могут быть вычислены и отрицательные значения магнитуд. Максимальное значение M для катастрофических землетрясений приблизительно равно 8,9.

Энергетические оценки K и M не являются независимыми и корреляционно связаны между собой.

Имеется несколько зависимостей, полученных при различных выборках, однако наиболее часто используется зависимость Гутенберга - Раутиан:

K = 4 + 1,8 M. (4) В качестве меры потенциальной энергии, необходимой для осуществления разрыва и перемещения масс по его поверхности, в сейсмологии применяется сейсмический момент M0. С физических позиций M0 представляет собой произведение площади подвижки от поверхности

Земли до фокальной области (S) на величину дислокации (D) и модуля сдвига (), то есть:

M0 = S D.

(5) На основе обработки экспериментальных данных Ю.В.Ризниченко (1985) показал, что сейсмический момент M0 (в дин см) корреляционно связан с магнитудой очага M следующей зависимостью:

lg M0 = 15,4 + 1,6 M. (6) Для определения длины сейсмогенного разрыва (L) Н.В.

Шебалиным эмпирически была получена формула:

lg L = 0,5M - 1,8. (7) Следует отметить, что непосредственных свидетельств образования разрывов от поверхности Земли до фокальной зоны после крупных землетрясений в настоящее время нет (Н.Н. Пузырев, 1997).

Некоторые сейсмологи (Ю.Н. Востриков, 1982) предполагают, что поверхностные разрывы не всегда могут продолжаться до гипоцентральной области.

Для инструментальных наблюдений за землетрясениями образована сеть специальных сейсмических станций. Существует три вида таких станций: телеметрические, региональные и локальные. Они отличаются типом и характеристикой аппаратуры, охватом изучаемой площади и возможностью регистрации толчков на различных эпицентральных расстояниях.

Телеметрические станции оборудуются относительно низкочастотной аппаратурой (полоса частотной характеристики по периоду составляет 1 - 40 с при усилении канала порядка 1000), способной отмечать весьма удаленные землетрясения. Такие станции входят в общенациональную, а некоторые из них (например, станция «Москва») - в мировую сеть станций.

Региональные станции устанавливаются обычно в сейсмически активных районах, имеют полосу пропускания 0,2 - 2 с и чувствительность (10 - 50) 103. Они предназначены для изучения сейсмичности ограниченных по площади районов. Конфигурация их расположения строится так, чтобы иметь возможность надежно определять координаты эпицентров землетрясений и глубины очагов. Как телеметрические, так и региональные станции являются долговременными.

Создание сетей локальных станций нацелено на решение конкретных научных либо прикладных задач: сейсмическое микрорайонирование местности, обоснование площади для инженерных сооружений и т. д. Локальные станции чаще всего являются временными и оборудуются короткопериодной аппаратурой (периоды 0,1 - 1,0 с) высокой чувствительности (усиление до 106 ), способной отмечать очень слабые местные толчки. При регистрации землетрясений различных типов в подавляющем большинстве случаев запись ведется на трех компонентах: устанавливается вертикальный (Z) и два горизонтальных сейсмографа, ориентированных в меридиональном (Y) и широтном (X) направлениях.

Расстояние до очага определяется по разности времен прихода продольных (Р) и поперечных (S) волн на сейсмограмме. На расстояниях от очага 2000 км (~200) разность времени S - P составляет около 3,5 мин, на расстоянии 10000 км - около 10,5 минут. Направление на очаг определяется на записях продольной волны с точностью до 1 - 20 по отношению амплитуд от двух ортогональных сейсмоприемников. Глубина очага измеряется по разности времени прихода продольных волн прямой и отраженной от земной поверхности.

Данные о землетрясениях, полученные с помощью сейсмостанций, называют инструментальными или микросейсмическими данными. До появления систематических инструментальных наблюдений об интенсивности землетрясений судили по их проявлению на разных расстояниях от эпицентра на земной поверхности. В различных странах были разработаны специальные шкалы балльности, которые предназначены для оценки интенсивности (J) эффектов землетрясения по внешним (макросейсмическим) проявлениям колебаний на земной поверхности. В странах СНГ принято пользоваться 12-балльной шкалой ГОСТ - 6249 или близкой к ней шкалой сейсмической интенсивности MSK - 64.

По неинструментальным наблюдениям отмечаются землетрясения, начиная с 3 баллов. При 4 баллах отчетливо наблюдается качание висячих предметов, беспокойство животных, останавливаются маятниковые часы. При 6-7 баллах наблюдаются легкие повреждения в зданиях, трещины в штукатурке и стенах. Сотрясения в 8-9 баллов приводят к большим трещинам и обрушению стен и перекрытий в зданиях, а землетрясения интенсивностью в 10 баллов и выше приводят к катастрофическим последствиям и изменению рельефа местности.

Площадь вокруг эпицентра землетрясения, где может быть оценена его сила при помощи макросейсмической шкалы балльности, называется плейстосейстовой зоной. Линии, разделяющие пункты с разной балльностью толчков, называются изосейсты. Главным результатом изучения данного землетрясения по макросейсмическим критериям является карта изосейст. Контуры изосейст в большинстве случаев вытянуты в определенных направлениях, как правило, совпадающих с ориентацией существующих либо вновь возникающих разломов. Центральная часть области землетрясения, оконтуриваемая изосейстой с максимальной балльностью J0, принимается за эпицентр землетрясения.

Для определения интенсивности землетрясений (J) в различных точках поверхности Земли существуют различные эмпирические формулы. Наиболее употребительным является уравнение макросейсмического поля Н.В.

Шебалина (1975):

J = b M - q lg (d2 + h2)1/2 + c, (8) где J - интенсивность в произвольно выбранной точке, испытавшей землетрясение, d расстояние между этой точкой и эпицентром (эпицентральное расстояние), h - глубина гипоцентра в км, b,q,c - коэффициенты, изменяющиеся в зависимости от района в пределах 1,45 - 1,5 ; 3,5 - 5,0 и 3,0 - 6,3 соответственно. Для Алтае-Саянской складчатой области обычно принимают b = 1,5; q = 3,5 ; c = 3,0.

При оценке интенсивности в эпицентре J0 уравнение нормальной балльности принимает вид:

J0 = 1,5 M - 3,5 lg h + 3,0. (9) Диапазон глубин расположения очагов землетрясений очень широк - от нескольких до сотен километров. Не менее 85% всех наблюдаемых землетрясений, в том числе сильных и катастрофических, имеют гипоцентры, расположенные в пределах земной коры, причем во многих районах подавляющая их часть находится на глубинах 10 - 20 км. Для землетрясений юговосточного обрамления Западно-Сибирской плиты и Алтае-Саянской складчатой области обычной является глубина гипоцентра 10 км. Иногда минимальная глубина очагов не превышает 3 - 5 км ( например, Ташкентское землетрясение 1966 года). Такие землетрясения называются коровыми или нормальными в отличие от глубокофокусных, у которых мантийные очаги имеют глубины 700 - 800 км.

Для глубокофокусных землетрясений обычно характерны изометричные, почти круговые очертания изосейст и отсутствие заметных поверхностных волн. При неглубоком залегании очага особенно интенсивны поверхностные волны (волны Рэлея и Лява) и изосейсты чаще всего вытянуты вдоль осей крупных дизъюнктивов. Наибольшие разрушения на поверхности земли вызывают обычно поперечные (S) волны и поверхностные волны Лява.

–  –  –

Литература

1. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. М.: Мир, 1983. Т. 1-2. 880 с.

2. Болт Б. Землетрясения. М.: Мир,1981.252 с.

3. Николаев А.В. Проблемы наведенной сейсмичности. // Наведенная сейсмичность. М.: Наука, 1994.

С 5 - 15

4. Пузырев Н.Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию.

Новосибирск: Изд. СО РАН, 1997. 301 с.

5. Резниченко Ю.В. Сейсмическая активность и сотрясаемость. // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968.

Содержание отчета:

1.Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Теоретические основы (кратко)

4. Решение задач.

7. Выводы.

Похожие работы:

«Формуляр Передачи учетной записи Данную страницу формуляра необходимо заполнить безошибочно и полностью для обеспечения надлежащей обработки. (Заполните этот формуляр по-английски.) Отправьте заполненный формуляр по адресу: Optimum Research & Support 200 Jericho Quadrangle, Jericho, NY 11753-2701 ИЛИ По факсу на номер 516.977.0...»

«Автоматизированная копия 586_245887 ВЫСШИЙ АРБИТРАЖНЫЙ СУД РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ Президиума Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации № 13765/10 Москва 9 марта 2011 г. Президиум Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации в составе: председательствующе...»

«AFFINIS® Putty soft / Putty super soft / fast Putty soft Описание Affinis – Стоматологический слепочный материал на базе А-силикона. Тип материала Поливинилсилаксан-эластомер с высокой вязкостью базового слоя. Putty soft База – цвет коричневый Катал...»

«ЛИТЕРАТУРА О ;'Щ,, mw. " M СВЕРДЛОВСКОЙ ” ОБЛАСТИ чщ ш Ш : р.|| i-i/ '‘lili I J U tl 'л & * % \W * SS Шф СРЕДНЕ-УРАЛЬСКОЕ КНИЖ НОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО С В Е Р Д Л О В С К, 1965 V a s ? г ‘'"я р II i J [7051 0.:#* КНИГА Д О Л Ж Н А БЫ ТЬ В О ЗВ РА Щ Е Н А НЕ П О З Ж Е У К А ЗА Н Н О ГО ЗД Е С Ь СРОКА Колич п р е ды д....»

«УДК 82(1-87) ББК 84(4Вел) У 12 Oscar Fingal O’Flahertie Wills Wilde THE PICTURE OF DORIAN GRAY Перевод с английского В. Чухно Оформление серии С. Груздева В оформлении обложки использован кадр из фильма "Дориан Грей" ("Dorian Gray"), Великобритания, 2009 год: M...»

«5 АПРЕЛЯ 2016 Г. СТРАТЕГИЯ Стратегия Наши фавориты на рынке акций Департамент анализа Новый формат квартальной стратегии рыночной конъюнктуры Начиная с этого квартала, наша команда аналитиков будет выпускать +7 (495) 983 18 00 квартальную стратегию по рынку...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ автомобильный видеорегистратор RITMIX AVR-627 Уважаемый покупатель, благодарим Вас за приобретение видеорегистратора RITMIX AVR-627 – популярной компактной модели видеорегистратора, с: высококачественной Full HD видеозаписью, обеспечиваемой проц...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.