Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Активный мониторинг выполняется в двух основных модификациях. В первой из них производится периодическое просвечивание целевых объектов по заранее заданным трассам, причем искусственные источники и приемники не изменяются в пространстве в течение достаточно продолжительного времени. При периодическом просвечивании, в первую очередь, обращается внимание на выявление временных аномалий, но одновременно осуществляется слежение за формой записи отдельных импульсов и структуры сейсмограмм в целом. Во второй модификации выполняются повторные съемки в заданном районе с использованием тех или иных целевых волн, например отраженных и преломленных. Период повторения эксперимента в этой модификации значительно больше, чем в первой, но она обладает тем преимуществом, что мониторинг осуществляется по большому набору параметров и искомые аномальные эффекты могут быть обнаружены даже в ограниченной области пространства.
72
Часть II
ОЧАГОВАЯ СЕЙСМОЛОГИЯ
В этой части рассматриваются неконтролируемые очаги сами по себе, причем преимущественно с позиций их природы, механизма действия и пространственно-временного распределения. Такие очаги спонтанного вида можно подразделить на естественные и техногенные. Первые из них, являющиеся основными, даже косвенно не связаны с производственной деятельностью человека, тогда как вторые в той или иной степени обусловлены жизнедеятельностью на планете.
На Земле преобладающим видом естественных очагов являются землетрясения. Землетрясения большой силы представляют собой грозные явления природы, уносящие подчас десятки тысяч человеческих жизней и наносящие громадный материальный ущерб. Они оказывают заметное влияние на формирование рельефа в горных областях. Колебания земной поверхности могут быть вызваны другими естественными причинами, например падением метеоритов, горными обвалами, снежными и водными лавинами. Отметим, что на планетах, на которых отсутствует атмосфера, например на Луне, падение метеоритов представляет собой регулярные явления.
Техногенные очаги подразделяются на два вида:
— возбужденные землетрясения, вызванные заполнением водохранилищ, закачкой жидкости в пористые пласты, изменением поля напряжений после больших взрывов;
— слабые высокочастотные очаги в горных выработках, вызванные перераспределением полей напряжений.
Рассмотрим кратко основные этапы развития очаговой сейсмологии, прежде всего землетрясений.
Природа землетрясений долгое время оставалась неясной. Первый, кто указал на связь землетрясений с глубинными тектоническими процессами, был М. В. Ломоносов (1757 г.). Но еще длительное время в 18 и в начале 19 вв. высказывались подчас самые фантастические гипотезы о возникновении этого природного явления. Так, например, знаменитый философ и ученый И. Кант в статье „О причинах землетрясений" (1756 г.), опубликованной после разрушительного Лиссабонского землетрясения, писал: „Если считать бесспорным, что землетрясения вызываются подземными пожарами, то нетрудно заключить, что, так как подземные полости в гористых местностях обширнее, выделение горючих газов там совершается свободнее и общение их с подземным воздухом, безусловно необходимым для воспламенения, осуществляется более беспрепятственно" (И. Кант. Соч., т. 1, M.: Мысль, 1963, с. 339—348). Причиной, тормозящей раскрытие природы как самого явления, так и в особенности процесса передачи толчков на большие расстояния, было отсутствие в то время теории генерации и распространения упругих волн в твердых средах. Впервые возможность существования в твердом теле двух типов волн — продольных и поперечных — теоретически предсказана Пуассоном в 1828 г. Наличие поверхностных волн было открыто Рэлеем (1885 г.) и Лявом (1909 г.). Однако выводы теории еще долгое время не были осмыслены сейсмологами и экспериментаторами. Это трудно было сделать при отсутствии приборов, воссоздающих количественно колебания почвы.
Первые механические сейсмографы появились в начале 90-х годов прошлого столетия. В 1897 г. английским сейсмологом Олдгеймом в соответствии с предсказаниями теории впервые были правильно расшифрованы вступления P- и 5-волн на сейсмограммах. Со времени изобретения сейсмографов, способных регистрировать сильные землетрясения в любой точке земного шара, началось быстрое развитие сейсмологии в целом, в том числе той ее части, которая связана с изучением очагов. К концу 19 в. была усовершенствована также методика макросейсмических неинструментальных наблюдений. Еще в середине этого столетия впервые была создана шкала балльности землетрясений. Быстрое развитие инструментальной сейсмологии в первые два десятилетия 20 в., особенно после изобретения академиком Б. Б. Голицыным гальванометрического способа регистрации (1903 г.), привело к открытиям фундаментального значения, в том числе в очаговой сейсмологии.
В последние десятилетия наблюдался значительный прогресс в части конструирования аппаратуры для регистрации землетрясений. Были созданы приборы с различными частотными харак-
73
Часть II. Очаговая сейсмология
