Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Для регистрации землетрясений служат приборы — сейсмографы (рис. 15.3). В своей основе они представляют собой маятники, т. е. грузы, стремящиеся сохранить свое положение независимо от отклонений штатива аппарата, к которому они прикреплены пружинами. Штатив в свою очередь прочно скреплен с устойчивым грунтом и обычно устанавливается в подземных помещениях, защищенных от посторонних сотрясений. Одни грузы могут испытывать колебания в вертикальной плоскости, другие — в горизонтальной. Эти колебания преобразуются в световые или электрические сигналы, записываемые на ленте, движущейся с определенной скоростью на вращающемся барабане. В последнее время применяется запись в цифровом коде на магнитной ленте для ввода в ЭВМ.
Запись сейсмических колебаний на магнитной ленте называется сейсмограммой (рис. 15.4). Первыми на станцию, оборудованную сейсмографами (сейсмостанцию), приходят продольные волны, поскольку они распространяются с наибольшей скоростью;
отсюда их обозначение латинской буквой P (англ. «праймери» — первые). Затем на записи появляются более резкие зубцы поперечных волн 5 (англ. «секондари» — вторые) и далее еще более.-резкие — поверхностных волн L (англ. «лонг» — длинные). Ин-
Рис. 15.3. Схема устройства сейсмографа с горизонтальным маятником. Движения маятника демпфируются магнитом. Колебания зеркальца, прикрепленного на конце рычага, записываются фотографически на вращающемся барабане.
J — стойка; 2 — горизонтальный рычаг; 3 — нить подвеса; 4 — точка опоры; 5 — инертная масса; 6 — медная демпфирующая пластина; 7 — источник, света; 8 — записывающий барабан; 9 — зеркальце; 10 — магниты; 11 — бетонная плита, прочно закрепленная на коренной породе
L
Рис. 15.4. Сейсмограмма землетрясения 3 октября 1953 г., записанного горизонтальным сейсмографом на одной из сейсмических станций в Таджикистане.
Момент вступления: P — продольных волн, S — поперечных, L — поверхностных
тервал между временем PhS волн тем больше, чем больше расстояние до очага и эпицентра землетрясения; отсюда по этому интервалу мы можем судить о том, на каком расстоянии от станции находился очаг землетрясения. Имея данные по трем стан-
циям и проведя окружности с радиусом, отвечающим этим расстояниям, из каждой точки на карте (лучше глобусе), соответствующей местонахождению станций, мы находим положение эпицентра по пересечению этих окружностей (рис. 15.5; есть и другие методы определения эпицентров). Определение глубины очага, т. е. расстояния между эпицентром и гипоцентром, представляют собой более трудную задачу в связи с тем, что путь сейсмических волн в недрах Земли сильно усложняется вследствие их преломления, отражения, дифракции, дисперсии. Существует
Рис. 15.5. Карта, иллюстрирующая метод определения эпицентра землетрясения по трем окружностям. Радиусы окружностей вычислены по сейсмограммам, полученным на трех станциях. Расстояния между источником сейсмических волн и принимающими станциями в Сан-Франциско, Сент-Луисе и Вашингтоне установлены по промежутку времени между приходом продольных (P) и поперечных (S) волк
несколько способов определения глубины очагов, но все они не отличаются большой точностью. Г. П. Горшков рекомендовал для
этой цели формулу h— V(tvP)2—Л2, где h — глубина очага; Vp— средняя скорость продольных волн; t — время прибытия волн на станцию (расстояние гипоцентр — станция); А — эпицентральное расстояние (расстояние эпицентр — станция).
Определение глубины очагов показывает, что 80% всех землетрясений возникает в коре, большинство на глубине менее 8— 10 км. По глубине землетрясения принято разделять на неглубокие (мелкофокусные) с глубиной очагов менее 60 км, промежуточные — от 60 до 150 км и глубокофокусные — более 150 км. Максимальная известная глубина очагов составляет 720 км (по другим данным 620 км), т. е. близ границы верхней и нижней мантии. Приведенное деление условно и не вполне согласуется с положением очагов в коре, надастеносферной и подастеносферной частях мантии. В отношении землетрясений с глубокими очагами возникает законное сомнение в действительности обычной модели смещения масс горных пород вдоль разрыва, поскольку такому смещению здесь должно препятствовать сильное возрастание с глубиной трения. Отсюда поиски различных других механизмов, в частности фазовых превращений. Но не менее, если не более, вероятно другое предположение о том, что смещения по разрывам на глубине могут облегчаться присутствием поровой жидкости, находящейся под большим давлением. Такой жидкостью может быть вода, освобождающаяся в реакциях дегидратации, а на
еще больших глубинах ¦— жидкая фаза, образующаяся при частичном плавлении мантийного вещества.
Изучение сейсмограмм дает возможность определить положение и наклон на поверхности смещения в очаге и характер этого смещения — механизм (динамические параметры) очага, т. е. установить, было ли связано это смещение с растяжением, со сжатием или сколом (сдвигом). Для этого на возможно большем числе станций надо выяснить, чему соответствуют первые вступления продольной волны на сейсмограммах — сжатию или растяжению. Данные этих наблюдений наносятся на стереограммы, и характер распределения пунктов с разным характером первых: вступлений отвечает трем названным выше возможным механизмам (рис. 15.6). Линии, разделяющие поля сжатия и растяжения, отвечают проекции нодаль-ных поверхностей, которые взаимно перпендикулярны. Одна из этих поверхностей отвечает по-
