Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Современная глобальная тектоника
Айзеке [275] ввел термин «современная глобальная тектоника» для обозначения группы понятий, на которых основано современное представление о крупномасштабных тектонических движениях в теле Земли. К ним относятся: дрейф континентов, расширение морского ложа, трансформирующие сдвиги, а также надвиг литосферы в зонах островных дуг. Краткое резюме развития идей, приведшего к концепции современной глобальной тектоники, таково. Идея дрейфа континентов, впервые выдвинутая Вегенероїм в 1928 г. [678]2, не получила признания до последнего времени, главным образом, потому, что не было предложено никакого механизма для удовлетворительного объяснения движения континентов по океанической коре и верхней мантии без значительного изменения их формы.
Новые данные в области морской геологии и геофизики показали, что морское дно расширяется в области океанических хребтов. Здесь создается новая кора, а старая исчезает в мантии под океаническими впадинами. Считается, что конвекция в мантии является движущим механизмом этого процесса. Гипотеза расширения морского дна получила широкое признание, так как она удовлетворительно объясняет наблюдаемую топографию
1 Обычно фазами в сейсмологии называют «вступления», т. е. первые всплески на сейсмограмме, связанные с той или иной группой однородных по физической природе волн: продольных, поперечных, поверхностных и т. д.— Прим. перев.
2 См. также Вегенер А. Происхождение материков и океанов.—М.—Л.; ГИЗ, 1924.
368
ложа океанов, конфигурацию окраин континентов и других особенностей суши, распределение глубоководных осадков и магнитных аномалий в океанах.
Айзеке и другие [275] выделяют три слоя. Первый слой — жесткий верхний слой, или литосфера, которая включает кору и верхнюю часть мантии; средняя его толщина 100 км. От нижней границы литосферы до глубин в несколько сотен километров простирается средний слой — астеносфера; в соответствующей шкале времени этот слой не является жестким. Нижний слой — мезосфера может иметь некоторую жесткость и является внутренней частью мантии. По общему мнению, мезосфера, вероятно, не участвует в тектонических процессах.
Литосфера и мезосферо незначительно ослабляют сейсмические волны, которые имеют в этих слоях относительно высокую скорость. Астеносфера, наоборот, соответствует слою более или менее низких скоростей и сильного затухания волн.
На рис. А.2 показано распределение по земному шару эпицентров всех землетрясений с 1961 по 1967 г. Они концентрируются в узких, более или менее сплошных полосах. Если глобальная тектоника может быть смоделирована взаимодействием нескольких больших плит литосферы, то большую часть мировой сейсмической активности можно объяснить эффектами на или вблизи краев этих плит. Распределение эпицентров показывает, что землетрясения происходят намного чаще в зонах конвергенции (дуги или дугообразные области), чем в зонах дивергенции (океанические хребты). Вдоль хребтов, где, по-видимому, происходят менее сложные тектонические процессы, активные зоны узки. На континентах, где процессы, вероятно, сложнее, эти зоны широки.
Здесь нет намерения создать впечатление, будто глобальная тектоника может объяснить результаты всех видов наблюдений. Например, все еще не имеет объяснения характер распределения малой сейсмичности, включая случайные большие землетрясения в главной части континентальных областей, таких, как долина р. Св. Лаврентия и Скалистые горы, широкие регионы рассеянных эпицентров в Восточной Африке, так же как почти полное отсутствие землетрясений на океанической литосфере, которая, вероятно, в состоянии передавать и действительно передает напряжения на большие расстояния.
А.2. Сейсмические волны. Интенсивность и магнитуда землетрясения
Вследствие упругости материала планеты волны, связанные с землетрясениями, можно рассматривать с точки зрения теории упругости. Представленный ниже обзор основан на положениях Рихтера [555], Байерли [103], Булл єна [99], Джекобса и других [285] и Ходжсона [236].
24 Заказ Ke 5
369
Объемные волны: P- и S-волны
В теории упругости и, следовательно, в теории сейсмических волн важнейшими понятиями являются напряжение и деформация. Напряжением в какой-либо точке тела называется сила, действующая на единицу площади, тогда как деформацией называется результирующее смещение этой точки. Можно показать [555], что в идеальной упругой гомогенной и изотропной бесконечной среде могут существовать только два вида плоских волн, обозначаемых как P (primus) и S (secundus)1 волны. Скорости их распространения даются выражениями:
где р — средняя плотность среды, Lf и Ls — первая и вторая константы Ламе. Константа Ls выражает сопротивление упругого сплошного тела сдвиговому напряжению и называется модулем сдвига2. Другая константа Ламе Lf связана с модулем объемного сжатия или несжимаемости Вт и константой Ls:
Р-волна— это продольная безвихревая волна сжатия—разрежения. Она называется первичной, потому что первой регистрируется на сейсмических станциях после землетрясения. Вторичная 5-волна, в отличие от Р-волны, векторная поперечная волна с деформацией сдвигового типа. S-волны существуют только в твердых телах. Отношение скоростей распространения
