Что порождает сейсмические волны?

Что порождает сейсмические волны?
Вспарывание началось; возникли колебания грунта. Первая подвижка происходит в фокусе (гипоцентре) землетрясения, в не­котором блоке земной коры. Затем процесс распространяется в плоскости разлома во всех направлениях, как это показано на рис. 6. Заметим, что фронт разрастания подвижки перемещается не равномерно, а скачками. Это объясняется тем, что физические свойства пород коры меняются от места к месту, а давление вы­шележащих пород, действующее в каждой данной точке коры, уменьшается к поверхности. Таким образом, фронт разрастания подвижки может в каком-то месте почти остановиться; затем вследствие перестройки поля упругих напряжений он может со­вершить резкий скачок и сравняться по скорости с проскальзыва­нием на других участках разлома. Если этот фронт достигает дневной поверхности (что происходит только в небольшом числе случаев при мелкофокусных землетрясениях), он создает ви­димый след разлома.

Протяженность фронта вспарывания зависит от степени де­формации в породах всего района. Вспарывание будет продол­жаться до тех пор, пока оно не достигнет места, в котором по­роды не столь деформированы, чтобы разрыв мог продвигаться дальше. Тогда процесс вспарывания завершается.

Когда это произойдет, смежные крылья разлома окажутся (после отскока, показанного на рис. 3) в менее деформированном состоянии. В процессе вспарывания крылья разлома трутся друг о друга, так что некоторая энергия расходуется на трение и дробление породы. Происходит локальный разогрев поверхно­сти разрыва. В то же самое время генерируются сейсмические во­лны: как в результате упругой отдачи контактирующих блоков у поверхности разрыва, так и в результате трения и дроблен™ пород.

Весь описанный процесс можно воспроизвести в школьной лаборатории или на кухне. Моделью упругой земной коры мо­жет служить густое желе, помещенное в мелкую формочку. По­тяните формочку с желе в противоположные стороны, а затем сделайте на поверхности небольшой разрез. Разрыв распростра­нится на всей поверхности желе, и два крыла модели будут упру­го отскакивать обратно, пока вспарывание не закончится. В ходе распространения разрыва желе будет дрожать, так как по нему будут идти упругие волны. Точно так же излучаются сейсмиче­ские волны из многочисленных источников на плоскости разло­ма.

Можно ли как-нибудь проверить такое объяснение генезиса землетрясений, используя свойства сейсмических волн, запи­санных на сейсмограммах всего мира? Да, можно. Более того, записи волн дают нам сведения о движениях по разрывам, пол­ностью скрытым в недрах Земли.

Для простоты рассмотрим только первые приходящие сей­смические волны, т. е. продольные, или Р-волны (см. гл. 2). Вспомним, что эти волны-просто импульсы сжатия и растяже­ния пород Земли. Таким образом, продольные волны обнаружи­ваются на поверхности либо как удары, толчки, либо как резкое растягивание, «дергание».

Предположим сначала, что источником зарегистрированных продольных волн является небольшой взрыв, произведенный в какой-то точке внутри Земли на некотором расстоянии от сейс­мографа. Тогда первые продольные волны, которые возникнут, будут, подобно оболочке надуваемого воздушного шара, давить на внешнюю сферическую поверхность. Сейсмографы отметят эту продольную волну как удар снизу вверх из-под земли. Это движение вверх называют импульсом сжатия.

Совершенно иным будет распределение первых вступлений Р-волн, если эти волны порождаются подвижкой по разлому, как это показано на рис. 6. Не все первые вступления в проекции на сферу будут теперь импульсами сжатия. Не будет и беспорядоч­ной картины сжатия и разрежения; напротив, в записях волн об­наружится простое и закономерное распределение разных им­пульсов по земной поверхности в зависимости от направления, по которому продольные волны распространяются от разрыва. Сейсмографы, расположенные в точках, от которых породы по разлому отодвигаются, запишут в первых вступлениях волн им­пульс разрежения. Сейсмографы, расположенные в точках, в на­правлении которых породы по разлому придвигаются, запишут толчки вверх, т. е. сжатие. В результате образуется особая карти­на, состоящая из четырех квадрантов с чередующимися сжатием и разрежением. Ниже (дополнение 2) приводится схема располо­жения на поверхности Земли первых вступлений продольных волн, излучаемых в результате подвижки по разлому типа про­стого сдвига в вертикальной плоскости при мелкофокусном зе­млетрясении с глубины в несколько километров. Подобные, но не идентичные схемы можно построить для Р-волн, расходящихся от разломов других типов. Линии, разделяющие области с раз­ными знаками первых вступлений Р-волн, соответствуют тем ме­стам земной поверхности, где эти волны не вызывают никаких колебаний. Таким образом, одна из этих линий соответствует следу плоскости самого разрыва на поверхности.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,108 сек. | 12.54 МБ