Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Значительно более сложной задачей является определение глубины очага, в связи с чем при нахождении эпицентра, согласно уравнению (5.1), величина h нередко считается заданной.
При изучении местных землетрясений с использованием развитой сети станций надежное определение глубины возможно только при расположении пунктов наблюдений в достаточно большом диапазоне расстояний их от эпицентра, включая малые удаления. Расстояния не должны быть слишком большими, так как в этом случае может иметь место сильное искривление сейсмических лучей, которое трудно будет учесть. При использовании принципиальных решений не всегда можно обеспечить требуемую точность определения глубины очага. Поэтому нередко при массовом 80
Глава 5. Спонтанные очаги и способы их изучения
нахождении глубин h и формальном использовании программ расчета получают нереальные результаты (мнимые значения глубины). Чтобы избежать этого, требуется провести анализ экспериментальных данных в каждом конкретном случае. Прежде всего целесообразно разделить операции нахождения координат эпицентра, времени очага и глубины, вычисляя последнюю при известных значениях первых двух. При таком подходе нетрудно построить годограф t (A) P- либо S-волн,
который в случае однородной среды со скоростью V имеет вид T - T0 » t = ^ V/2 + Л2.
В квадратичных координатах (Р, P) эта зависимость представляет собой прямую линию с
наклоном b = \ и отсчет на оси времен U = bh2. Отсюда нетрудно определить h при условии Ь2 > 0.
При несоблюдении этого условия необходимо пересмотреть данные по нахождению времени очага и координат эпицентра либо отказаться от вычисления h из-за недостаточной точности измерений.
В случае глубокофокусных землетрясений величину h можно определить также по разности времен вступлений волн P и рР, пример регистрации которых отмечен на сейсмограмме рис. 5.3, б. Наиболее надежное определение глубины очага глубокофокусного землетрясения может быть найдено по разности времен отраженных от внешнего ядра волн, например рРсР — PcP, sScS — ScS. Последняя пара фаз часто проявляется на сейсмограммах наиболее отчетливо, так как сдвиговые волны не проникают во внешнее ядро [Болт, 1984]. Лучевые схемы волн обоих типов изображены на рис. 5.2, б. Для определения h необходимы сведения о распределении скорости vp с глубиной, которое вычисляется по данным, полученным при исследованиях земной коры и верхов мантии. Не приводя здесь расчетов, которые нетрудно выполнить, укажем только, что глубина очага h может быть вычислена исходя из того, что разность времен волн рР и P пропорциональна h/vm(h), где vm(h) — средняя скорость для глубины h.
Нередко возникает необходимость оперативного и приближенного нахождения положения эпицентра крупного землетрясения по записям на одной станции. Расстояние от данной станции до места события вычисляется на основе установленной стандартной зависимости между разностью вступлений S- и Р-волн Tis_p) и Д. Эта зависимость приближенно в интервале эпицентральных расстояний 20—105° может быть представлена в виде
А = 3 13 Г1'41
где Т^_Р) в мин; А в град большого круга. Направление на эпицентр находится по амплитудам первых
вступлений на горизонтальных приборах, согласно соотношению Xg а = в~3 с учетом знаков
Ас-ю
вступлений. Система горизонтальный сейсмограф—гальванометр предварительно компарируется как по чувствительности, так и по направлению первого движения в волне.
5.4. ВЕЛИЧИНА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И МЕХАНИЗМ ОЧАГА
В начале данной главы были приведены сведения об оценке интенсивности землетрясения по макросейсмической шкале.
Интенсивность I0 в эпицентральной области, хотя и связана с энергетическими характеристиками очага, не может считаться его параметром, в том числе по причине некоторой субъективности оценки и неучета глубины фокальной зоны. В связи с этим по данным инструментальных наблюдений производится количественная оценка параметров очага для любой глубины гипоцентра.
Существуют три энергетические оценки величины землетрясения: магнитуда (M), энергия (E) и сейсмический момент (M0). Первые две из них не связаны непосредственно с моделью механизма очага, тогда как третья определяется исходя из того, что тектоническое землетрясение представляет собой подвижки грунтовых масс вдоль некоторой поверхности.
Наиболее распространен параметр М, принятый во всех странах мира под названием шкалы Рихтера. Впервые она была введена в 1935 г. По первоначальному определению магнитудой называется десятичный логарифм максимальной амплитуды в микронах, измеренный по сейсмограмме, зарегистрированной стандартным сейсмографом Вуда Андерсена с периодом 0,8 с и увеличением 2800, на расстоянии 100 км от очага. Для других расстояний и сейсмографов с иными параметрами составлены на основании теоретико-экспериментальных данных специальные зависимости, в которых принимаются во внимание глубина очага и локальные особенности в области приема колебаний. Минимальное значение магнитуды M по Рихтеру принимается равным нулю, но
81
Глава 5. Спонтанные очаги и способы их изучения
