Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Одно из важных отличий твердых тел от жидких состоит в том, что твердые тела вследствие своей конечной жесткости могут находиться в состоянии сдвигового напряжения, тогда как жидкости — не могут. Внешнее ядро Земли должно быть жидким, так как сдвиговые волны (S-волны) не проходят сквозь него.
Олдхэм был одним из первых, кто в 1900 г. различил на сейсмограмме P-, 5- и поверхностные волны (цитирован Джекоб-сом и другими [285]). На данной станции первым признаком землетрясения бывает внезапное появление Р-волн. Следом появляются S-волны обычно с амплитудой, большей чем у Р-волн. Поверхностные волны (Рэлея и Лява) появляются еще позже. Обычно по годографу определяют расстояние вдоль поверхности Земли в градусах. При этом годографы для поверхностных волн — прямые, а для P- и 5-волй — выпуклые кривые. Теневая зона для P- и S-волн начинается на расстоянии 105° и оканчивается на расстоянии 142°. Р-волны снова обнаруживаются в диапазоне 142—180°.
После землетрясения сейсмограмма любой станции имеет сложный вид. На начальной части записи представлены объемные волны, пришедшие с разных направлений, на более поздней — поверхностные волны. Так как поверхностные волны затухают медленнее, за исключением близкой к эпицентру области, то, вообще говоря, поверхностные волны имеют большую амплитуду, чем объемные. Однако поверхностные волны от глубоких землетрясений очень слабы.
Имеются многие другие фазы, кроме обычных P-, S-, рэле-евских (Lr) волн и волн Лява (Lq). Вообще, в фокусе амплитуда Р-волны может быть намного меньше, чем амплитуда S-волны [99]. Затем S-волна может распространяться вверх от фокуса к эпицентру, и отразившись здесь возбудить как ,P-, так и S-волну, которые могли быть записаны на сейсмической станции. Генерируемые таким образом P- и S-волны называются соответственно sP- и sS-волнами. Подобным же образом различают рр- и ps-фазы. Если Р-волны и рр-фазы (или S-волны и ss-фазы) записаны на станции, разности времени их прихода могут быть использованы для аккуратного определения глубины фокуса.
Волны, излучаемые из фокуса, а также отраженные от поверхности Земли или от какой-либо поверхности разрыва
381
в земной коре, могут образовывать различные семейства фаз на сейсмограмме. Например, при однократном отражении Р-волна может порождать PP- или PS-волну, S-волна порождает SS-и SP-волны. Два отражения дают фазы РРР, SSS, PPS и т. д.
Следующее семейство фаз, обозначаемое символом C1 возникает при отражении вверх от границы между мантией и внешним ядром. Это легко различимые фазы PcP1 PcS1 ScS и ScP. Буллен [99, с. 219 издания на русском языке] говорит, что такие фазы, как ScSP должны соответствовать отражению ScS-волны по типу Р-волн от поверхности внешнего ядра (или вблизи от нее). Значительны и такие фазы как pScS. Причем, как и раньше, символ р означает, что волна, падающая на границу внешнего ядра, имеет тип Р.
Другое семейство фаз, обозначаемое символом /С, происходит от Р-волн, проникающих в ядро. Легко различимы такие фазы, как РКР, PKS и т. д. Фазы типа PKKP возникают от внутреннего отражения на границе ядра. Некоторые фазы типа PKP имеют две ветви, так что годограф их представляет двузначную функцию расстояния [99]. Верхнюю ветвь таких фаз обозначают индексом 2. Например, PKP2 — верхняя ветвь фазы РКР.
Дальнейшие типы фаз связаны с существованием внутреннего ядра. Отраженные от его границы волны обозначаются символом /, проникшие во внутреннее ядро волны — символом /. Внутрь ядра проходят лишь Р-волны. Буллен [99, с. 219 издания на русском языке] указывает, что нужно различать фазы PKPy PKiKP и PKIKP. Первые соответствуют волнам, проникшим во внешнее ядро, но не достигшим поверхности внутреннего ядра, вторые — волнам, отразившимся от этой поверхности, третьи — волнам, проникшим во внутреннее ядро. Комбинируя различными способами символы р, 5, P1 S1 с, K1 /, / можно записать обозначения для всех главных фаз, связанных с объемными волнами. Символ / представляет S-волны во внутреннем ядре.
Ранние поверхностные волны больших периодов (1—4 мин) — это волны Лява, обозначаемые Lg или G (в честь Гутенберга). Волны Рэлея, обозначаемые Lr регистрируются приборами, которые измеряют горизонтальную компоненту движения грунта. Как волны Рэлея, так и волны Лява подвержены дисперсии. Дисперсионные соотношения у них различные на континентальном и океаническом участке пути. Наивысшие скорости волн Лява порядка 4,5 км/с, волн Рэлея — 4,2 км/с. Короткопериод-ная волна Lg распространяется по континентальной коре без значительной диссипации, но не может проходить под океанами. Г-фаза отвечает сейсмической волне, распространяющейся со скоростью звука через океаны.
382
Определение положения эпицентра
Символ А обозначает расстояние от данной станции до эпицентра. Оно измеряется центральным углом между радиусами, проведенными из центра Земли до станции и эпицентра. Найти значения А можно по известным геоцентрическим широте и долготе. На обычных картах указывается геодезическая, а не геоцентрическая широта. Геодезическая широта измеряется углом между плоскостью экватора и нормалью к земной сфероидальной поверхности. Геоцентрическая широта г|з связана с геодезической широтой ф соотношением [555]:
