Способ выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: сейсмология, сейсмическое районирование. Сущность изобретения: способ выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений с М 6.0 связан с анализом характеристик короткопериодной коды записей взрывов или землетрясений на расстояниях до 30 км от источника. Выявляются специфические огибающие коды, соответствующие большому контрасту поглощения поперечных волн в верхах мантии на расстоянии не более 10-15 км. В таких районах наблюдается очень крутой наклон огибающих коды в интервале времени от 18- 22 с до 70-80 с, связанный с очень сильным поглощением сейсмических волн в диапазоне глубин от 30-40 до 160-180 км. 5 ил. Ё

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4868245/25 (22) 06.08,90 (46) 30.07.93, Бюл, М 28 (71) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта (72) Ю.Ф. Копничев и О.И. Аптикаева (73) Институт физики Земли им, О.Ю. Шмидта РАН (56) Крестников В.Н. и др. Четвертичная тектоника Памира и Тянь-Шаня, М.; Наука, 1979, с, 24 — 43.

Копничев Ю.Ф. и др, Детальное картирование верхней мантии в районе Тянь-Шаня по поглощению поперечных сейсмических. волн. — Иэв. АН СССР, Физика Земли, 1987, М 10, с. 11 — 25.

Изобретение относится к области сейсмологии, в частности, к методам сейсмического районирования.

Целью предложенного способа является повышение эффективности выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений, включающем установку сейсмических станций, регистрацию сейсмических волн от взрывов и местных землетрясений и обработку и интерпретацию полученных записей, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмостанций на расстояниях не более 30 км от источника сейсмических волн и с расстояниями между станциями

5 — 10 км, а при обработке сейсмограмм осу„, Я2„„1831692 А3 (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВЫХ

ЗОН ВОЗМОЖНЫХ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ (57) Использование: сейсмология, сейсмическое районирование. Сущность изобретения: способ выделения очаговых эон возможных .сильных землетрясений с М 6.0 связан с анализом характеристик короткопериодной коды записей взрывов или землетрясений на расстояниях до 30 км от источника. Выявляются специфические огибающие коды, соответствующие большому контрасту поглощения поперечных волн в верхах мантии на расстоянии не более 10 — 15 км. В таких районах наблюдается очень крутой наклон огибающих коды в интервале времени от 18—

22 с до 70 — 80 с, связанный с очень сильным поглощением сейсмических волн в диапазоне глубин от 30 — 40 до 160 — 180 км. 5 ил. ществляют узкополосную частотную фильтрацию вертикальных компонент сигналов с центральной частотой 0,8-1.25 Гц и шириной фильтра (1/2 — 1/3) октавы на уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие кода— волн на временах t 2ts, где t — время от 0 начала излучения, t> — время пробега попе- 0 речной волны, и в случае обнаружения реэ- ), кого измерения формы огибающих коды в интервале времени от 18 — 22 с до 70 — 80 с на расстояниях не более 10 — 15 км с относительным изменением уровня амплитуды не менее 0,3 ед.лог., судят о возможности возникновения сильных землетрясений с

M 6,0 в районе, где наблюдаются такие изменения; при этом землетрясениям с

М 7,0 соответствует специфическая форма огибающих, характеризующихся участком очень крутого спадания амплитуд в

1831692 расстояниях 10 — 15 км не менее 0,50 ед.лог. и далее участком nonororo наклона на време- . нах до 140-16U с, 5

t18-20с (начало крутого спада на огибающих, соответствующее проникновению поперечных волн в верхи мантии); при t<2t, форма огибающих становится неустойчи- 40 вой. Выбор расстояния между станциями связан с тем, что на расстояниях 5 — 10 км в тектонически активных районах могут наблюдаться резкие различия в форме огибающих коды; на меньших расстояниях эти различия, как правило, невелики. Диапазон частотной фильтрации выбран из тех соображений, что короткопериодная кода с частотой 1 Гц, в отличие от более низких и более высоких частот, имеет достаточно большую, длительность для обычных карьерных взрывов; кроме того, на более высоких частотак увеличивается доля изотропно рассеянных волн, затрудняющих выдЕление слоев повышенного и пониженного погло- 55 щения в верхней мантии. . Предлагаемый способ реализован следующим образом. В различных очаговых зонах сильных землетрясений в районе

Тянь-Шаня были установлены группы стауказанном интервале времени с Относительным; зменением уровня амплитуд на

Сугь способа состои в следующем. 8 работе показано, что короткопериодная кода близких землетрясений и взрывов с частотой 1 Гц сформирована главным образом поперечными волнами, отраженными от многочисленных субгоризонтальных границ в коре и мантии со слабыми скачками скорости. При этом увеличению времени вдоль записи соответствуют отражения от все более глубоких границ, Таким образом, волны, формирующие коду, "просвечивают" литосферу и астеносферу в районе между эпицентром и станцией, Очевидно, что резкое увеличение наклона огибающих коды соответствует случаям, когда лучи попадают в слои относительно сильного поглощения поперечных волн, связанного с присутствием маловязкого частично расплавленного материала в верхней мантии. Можно ожидать, что в случае существования зон большого контраста поглощения, соответствующих контакту относительно жестких и маловязких блоков верхней мантии, в литосфере могут накапливаться большие напряжения, s конечном счете приводящие к сильным землетря.сениям. Полученные нами данные, описываемые ниже. хорошо согласуются с этим заключением.

Выбор 30 км в качестве максимального расстояния от источника обусловлен необходимостью выполнения условия t 2t при

25 ционарных и временных станций Института физики Земли РАН, которые. в частности, регистрировали карьерные взрывы и землетрясения на эпицентральных .расстояниях до 30 км. Проводилась узкополосная частотная фильтрация aawceA сигналов с центральными частями в диапазоне 0,8-1,25 Гц и шириной фильтра (1/2-2/3) Октавы не уровне 0,7 От максимума. Измерялись Огибающие кода-,волн на временах t h 2 .

На фиг. 1 — 4 показаны примеры огибающих коды для некоторых районов Тянь-Шаня. Видно, что для всех очаговых зон сильных землетрясений с М>6,0 (8ерненского, 1887, M-7,3; Гармского, 1941, М-6,4:

Чаткальского, 1946, М-7,5, Джиргатальского, 1987, M=6,4) на расстояниях до 10-15 км наблюдается большой контраст формы Огибающих коды в интервале времени От 18-22 с до 70-80 с. При этом сильным землетрясениям с М 7,0 соответствует специфическая форма огибающих, характеризующихся участком очень крутого спадания амплитуд в интервале времени от

18 — 22 с до 70 — 80 с с относительным изменением уровня амплитуд не менее 0,50 ед.лог. и далее участком относительно пологого на-, клона на временах до 140 — 160 с.

Для модели однократных отражений поперечных волн это соответствует очень большому контрасту поглощения в верхах мантии в диапазоне глубин приблизительно от 30-40 до 160 — 180 км. Существенно при этом, что с очаговыми зонами землетрясений с М > 7,0 связаны области очень тонкой коры (30 — 40 км), под которой до глубин

160 — 180 км простирается мощной слой очень сильного поглощения; Таким образом, можно полагать, что эоны глубинных разломов, к которым приурочены очаги сильных землетрясений, имеют очень глубокие "корни", Для них характерна очень тонкая литосфера, по-видимому, ограниченная границей

М, поднимающейся здесь на 20 — 30 км по сравнению с окружающими районами, а также сравнительно узкая зона очень мощной астеносферы. Существование столь ярко выраженной зоны маловязкого материала облегчает относительные перемещения различных блоков литосферы, что и проявляется, в частности, в генерации в таких районах сильных землетрясений.. Ес; тественно при этом, что увелич6нию контраста вязкости литосферы и астеносферы, а также возрастанию мощности маловязкого слон в верхах мантии соответствует увеличение максимальной энергии возможных землетрясений.

1831692

8 то же время, по нашим данным, в слабосейсмичных или асейсмичных районах огибающие коды характеризуются достаточно большой устойчивостью формы.

На фиг. 5 показаны примеры огибающих коды для района Украинского щита. Как известно, здесь не зарегистрированы землетрясения с М 5,0. Характерно, что в этом, а также вдругих асейсмичных районах огибающие коды отличаются очень высокой устойчивостью формы на расстояниях по крайней мере до 30-35 км, а в некоторых случаях (например, в районе Илийской впадины) — даже до 200 км. Различия в изменении уровня огибающих в укаэанном выше интервале времени здесь не превышает

0,20 ед.лог.

Таким образом, использование информации о характеристиках коды близких карьерных взрывов и землетрясений позволяет надежно выделять очаговые области возможных сильных землетрясений.

Применение предлагаемого метода выделения очаговых эон сильных землетрясений обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Анализируется информация о поглощении короткопериодных поперечных волн, позволяющая наиболее надежно выделять области маловязкого материала верхней мантии, который является, по-видимому, одной иэ главных причин тектонических движений.

2. Очень высокая детальность картироввния поля поглощения, обеспечивающая воэможность выделения контрастных зон в верхах мантии на расстояниях не более

10-15 км.

3, 8 качестве источников колебаний могут быть использованы обычные карьерные взрывы.

Формула изобретения

5 Способ выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений, включающий установку сейсмических станций, регистрацию сейсмических волн от взрывов и местных землетрясений и обработку и ин10 терпретацию полученных записей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности выделения очаговых зон сильных землетрясений, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмо15 станций на расстояниях не более 30 км от источника сейсмических волн и с расстояниями между станциями 5-10 км, а при обработке записей осуществляют узкополосную частотную фильтрацию вертикальных ком20 понент сигналов с центральной частотой

0,8 — 1,25 Гц и шириной фильтра 1/2 — 1/3 октавы на уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие кода — волн на временах t > 2t, где t — время от начала излучения, ls — время

25 пробега поперечной волны, и в случае обнаружения относительного изменения уровня амплитуды огибающих коды — волн не менее

0,3 лог.ед, в интервале времени от 18 — 22 с до 70 — 80 с судят о возможности возникно30 вения сильных землетрясений с М 6,0 в районе, где наблюдаются такие изменения, а при относительном изменении уровня амплитуд в указанном интервале времени не менее 0,5 ед.лог, и существовании далее

35 участка пологого наклона огибающих кода-волн на временах до 140-160 с судят о возможности возникновения землетрясенийсМ 7,0.

1831692 ю ж е ао ю ло t,c

Фиг.I . Огибающие коды для очаговой замы Бериевского зеМлетрясения I887ã. I,2 — времеииыв стаиции; контраст формы огибающих маблюдается ка расстоякиях K IO-I5 км.

Ф 4

Фиг.2. Огибающие ко ы д для очаговот зоиы Гармского землетрясеиия I94Iã. I,2 — ст.Гарм, 5 5-IO км.

1831692 ж t,c

Фиг.З. Огибающие коды для очаговой зокы Чаткальского земл .. секия Х946г. I 2 — времемкые стакции, Ъ 5-IO йи. @ @

Фиг.4. Огибающие коды для очаговой аоки Дкиргатальского зеьиетрясвкия I987r, I,2 — временная станция, Ъ > 5-IO км.

1831692 ю ж е во юо t,с

Фиг.5. Огибающие коды для райоиа Украинского щита. I,2 — югозанадкая гракица щита, 2 30-35 км; 3,4 — цвитральная часть щита, 3-30 км.

Составитель, Ю. Копничев

Редактор Н. Коляда Техред М.Моргентал Корректор С. Юско

Заказ 2551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101