Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Горные удары большой силы, а также выбросы угля и газа в шахтах можно рассматривать в качестве землетрясений техногенного типа.
5.6. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ОЧАГИ НА ЛУНЕ И МАРСЕ
Первые сейсмографы на Луне были установлены в 1969 г. с американского космического корабля „Аполлон". При нескольких полетах такого корабля было установлено пять низкочастотных сейсмографов с периодами 2,2 и 15 с [Болт, 1984; Галкин, 1988], разнесенных на расстояние до 1000 км друг от друга. В последнюю экспедицию „Аполлона" на Луну были доставлены также короткопериодные приборы (/ = 1 Гц). Поскольку на Луне отсутствуют атмосфера и водная оболочка, то удается обеспечить очень высокую чувствительность сейсмических каналов с увеличением порядка 106 для низкочастотных станций и 108 для высокочастотных. Регистрирующая аппаратура позволяла передавать сейсмические сигналы на Землю в цифровом коде.
86 «
Глава 5. Спонтанные очаги и способы их изучения
Рис. 5.5. Характерные записи лунотрясений:
j — сейсмограммы, полученные с горизонтальными низкочастотными приборами (1 — приливные, 2 — тектонические, 3 — падение метеоритов; марки времени через 10 мин); б — запись •ысокофокусного приливного лунотрясения (Д а 800 км, h * 900 км, z-компонента).
Станции работали до 1977 г., регистрируя ежегодно от 600 до 3000 событий. Подавляющее число толчков имели магнитуду менее двух. Зарегистрированные лунотрясения разделяются на три группы: приливные с глубиной очагов 800—1000 км, тектонические с глубинами в среднем 25—200 км, толчки от падения метеоритов различной массы. Сейсмограммы для всех типов лунотрясений имеют близкий друг другу облик (рис. 5.5, а). Главная особенность сейсмограмм в отличие от земных состоит в большой протяженности записи и слабом затухании колебаний со временем. Для объяснения этого явления выдвигалось большое количество гипотез. Наиболее правдоподобное объяснение специфики лунных сейсмограмм было получено после детального изучения строения верхних частей Луны сейсморазведочным методом с использованием высокочастотных сейсмоприемников. Оказалось, что на Луне повсюду присутствует слой зоны малой скорости мощностью в несколько десятков метров, причем скорость в нем быстро и скачкообразно увеличивается с глубиной. В самом верхнем слое мощностью до 12 м скорости сверхмалые (vp s as 100 м/с, vs S 35 м/с). Наличие таких резких перепадов скоростей в верхней части разреза порождает большое количество кратных волн, слабозатухающих с повышением кратности. Последнее связано с тем, что звук в лунных породах очень слабо затухает, в том числе в рыхлых породах. Измерения показали, что коэффициент добротности Q приблизительно на два порядка больше, чем в тех же породах на Земле. Наибольшее значение Q, зафиксированное в экспериментах, равно 10".
В связи с указанными резонансными явлениями разрешенность отдельных фаз невелика, особенно при использовании длиннопериодной аппаратуры. Тем не менее, при регистрации на относительно высокочастотной аппаратуре удалось выделить вступления продольных и обменных волн. Это можно видеть на рис. 5.5, б, где приведена запись вертикального прибора от глубокофокусного очага приливного происхождения (Л а 900 км). Эпицентральное расстояние А = 800 км.
На сейсмограмме отмечаются три волны с близкими значениями амплитуд: Р, SP и S. Обменная волна SP трактуется как проходящая, обменявшаяся на пути от очага к приемнику на границе внутри мантии на глубине около 300 км.
Отметим, что на лунных сейсмограммах, в том числе от коровых очагов, не удалось выделить поверхностных волн. Возможно, это связано с тем, что они маскируются резонансными колебаниями.
Скорее всего, главной причиной слабого затухания сейсмических импульсов на Луне следует считать отсутствие гидросферы, вследствие чего между частицами горной породы не должно наблюдаться явления поверхностного натяжения. Проведенные в последнее время исследования [Сибиряков, 1994 ] показывают, что большая степень смачиваемости частиц водой неизбежно должна приводить к большому поглощению упругих волн в зернистых средах. Косвенным доказательством влияния поверхностного натяжения на параметры поглощения может служить также то, что в лунных образцах, доставленных на Землю, аномально малое поглощение колебаний не отмечается.
Сейсмическая аппаратура на Марс была доставлена спускаемым аппаратом „Викинг" в 1976 г. К сожалению, сейсмографы не удалось установить на грунт и они остались в модуле. Поскольку на Марсе дуют сильные ветры, то при регистрации, которая продолжалась почти 3 месяца, трудно было выделить сейсмические сигналы на очень высоком фоне помех. Применение различных способов селекции позволило обнаружить только одно событие, которое с достаточно большой степенью вероятности можно отнести к марсотрясению. Предполагается, что регистрация такого марсотрясения произошла в период ветрового затишья. На сейсмограмме идентифицированы вступления продольных и поперечных волн, по которым удалось оценить эпицентральное расстояние / - ПО км и магнитуду M= 3. Предполагается, что соответствующий очаг относится к типу тектонических. Важно отметить, что в целом структура сейсмограммы марсотрясения сопоставима с таковой для землетрясения. Конечно, следует иметь в виду, что указанное одно сейсмическое событие на Марсе не дает возможности высказать определенные суждения по очаговой сейсмологии на этой планете.
