Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Уцу и Секи [645] дают следующее соотношение между площадью афтершоков S и магнитудой M главного толчка: lg5 = = cM + d. Эти авторы дают следующие значения безразмерных констант end:
с = 0,90, с? = 6,80 (подводные землетрясения),
с = 0,85, б! = 6,95 (землетрясения на суше),
с= 1,00, d = 6,00 (землетрясения под водой и на суше).
А.З. Определение эпицентра и годографы
В этом разделе изложение следует книгам Рихтера [555], Ходжсона [236], Буллена [99], Джекобса и других [285]. Определение положения эпицентра — одна из основных задач сейсмологии. Поскольку Р-волны распространяются быстрее, чем
378
S-волны, приход тех и других разделяется по времени тем больше, чем больше расстояние от эпицентра. Пусть время пробега P- и 5-волн изображено в виде кривых в зависимости от расстояния. Тогда, зная разность времен прихода тех и других на данную сейсмическую станцию, можно определить расстояние от нее до эпицентра землетрясения. Вопрос в том, как построить эти кривые, называемые годографами.
Время
Рис. А.З. Современные годографы Джеффриса и Буллена. Показано их использование для определения расстояния и времени землетрясения [236].
Допустим, что какое-то землетрясение было зарегистрировано на нескольких сейсмических станциях, расположенных вокруг эпицентра. Исходя из оценки наблюдавшегося ущерба или используя какой-нибудь другой наглядный параметр, можно указать предположительное положение эпицентра и расстояние каждой станции от него. Годограф для каждой станции можно рассчитать по скорости распространения P- и S-волн и сравнить с наблюдавшимся временем прихода волн на станцию. Затем путем подбора можно определить наилучшее положение эпицентра, для которого годограф ближе всего совпадает с наблюденными данными. Повторяя эту процедуру с несколькими землетрясениями, можно получить средний из серии годограф. На протяжении последних десятилетий многие сейсмологи строили такие кривые. На рис. А.З показаны некоторые из них.
В разделе АЛ было кратко рассмотрено строение неглубоких частей Земли и было введено понятие границы Мохо. Описанные выше годографы соответствуют волнам, проходящим над этой
379
границей. Они не годятся поэтому для больших расстояний, так как с увеличением расстояния до эпицентра волны, приходящие на станцию, проникают все глубже и глубже в недра Земли. Здесь следует применять кривые, показанные на рис. А.З. В действительности эти кривые не вполне гладкие, они составлены из отдельных сегментов, так как скорость волн меняется с глубиной. Чтобы объяснить неоднородную природу недр Земли, можно сначала предположить, что имеется два слоя, которые допускают распространение данной сейсмической волны со скоростью Vi в верхнем и V2 в нижнем слоях, и пусть У2>1/і. Сделаем также гипотетическое предположение о том, что сейсмические станции расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Энергия, высвобожденная при землетрясении, в форме сейсмических волн достигнет близких станций по прямому пути, и, если станции расположены на равных расстояниях, волнам потребуется равное время для прохождения от одной станции до другой. Для отдаленной от эпицентра станции прямой и кратчайший путь не обязательно самый быстрый, так как волна, распространяясь после преломления на границе в нижнем слое с более высокой скоростью V2, может затратить меньше времени, чем ей потребуется на пробег вниз до границы между слоями и обратно наверх к регистратору. Расстояние Л, на котором время пробега по прямому и по преломленному лучам одинаково, определяется выражением [236]
где d — толщина верхнего слоя. В действительности слоев больше, чем два, поэтому при возрастании расстояния между эпицентром и станцией, первая достигшая ее фаза может проходить по третьему слою и годограф станции будет иметь третий сегмент. Так как слоев много, то годографы состоят из многих сегментов, которые все вместе выглядят подобно гладкой кривой. Здесь предполагалось, что скорость сейсмических волн возрастает с увеличением глубины. Хотя это утверждение является до некоторой степени излишне упрощенным [236], тем не менее оно истинно до тех глубин, на которые могут проникнуть сейсмические волны.
Значение утверждения «могут проникнуть сейсмические волны» можно понять с помощью рис. А.З. Годографы P-и S-волн обрываются на расстояниях 11 745,7 и 11 906,6 км соответственно. Станция, хотя бы немного дальше отстоящая от эпицентра, не отметит прямых или начальных волн этого типа. Гутенберг объяснил это наличием на глубине 2896,2 км ядра Земли, которое действует, как сферическая линза, преломляющая сейсмические лучи, и более или менее блокирует распространение волн, создавая теневую зону.
380
Однако последующее развитие сейсмометрической техники позволило обнаружить в зоне тени слабые и замедленные Р-волны при отсутствии S-волн. Это объяснили, предположив существование внутреннего ядра Земли, которое может отражать волны обратно в теневую зону. Таким образом, вообще говоря, Земля имеет тонкую кору, толстую імантию (в ней скорость как P-, так и S-волн возрастает с глубиной), внешнее ядро и внутреннее ядро.
