Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
в — трехкомпонентная сейсмограмма нормального землетрясения, Д - 26'; б — вертикальная компонента глубокофокусного землетрясения, Д - 22", h - 668 км; в — вертикальная компонента корового землетрясения, Д - 82*, А - 33 км; г — вертикальная компонента записи удаленного землетрясения, Л - 138", А - 20 км; д — запись близкого землетрясения, г-компонента, I - 400 км.
горизонтальных приборов (на рисунке не показанных) весьма представительна. В противоположность рис. 5.3, а фазы поверхностных волн QhA имеют отчетливую амплитудную выразительность и разделены во времени большим промежутком. Последняя сейсмограмма подборки иллюстрирует особенности записи близкого землетрясения (/ - 400 км). В качестве первой здесь фиксируется фаза головной волны Pn, вслед за которой вступает интенсивная прямая рефрагированная волна, распространяющаяся в толще коры. Достаточно представительна прямая волна 5. В конце сейсмограммы можно видеть интенсивные колебания, связанные с поверхностными волнами.
На оригиналах сейсмограмм маркировка времени производится по международному гринвичскому времени. Скорость развертки по времени для телеметрических станций обычно составляет 15 и 30 мм/мин, а для региональных и локальных — 60 и 120 мм/мин.
5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ И ВРЕМЕНИ ОЧАГА
С позиций очаговой сейсмологии определение координат очагов имеет большое значение, прежде всего, для нахождения связи сейсмических явлений с тектоническими процессами, в частности с разломами. Знание местоположения фокусов и времени возникновения землетрясения необходимо при изучении степени сейсмической опасности. Естественно, что без информации о рассматриваемых
79
Часть II. Очаговая сейсмология
параметрах невозможно испельзовать зарегистрированные волны того или иного типа для изучения глубинного строения.
Наиболее корректное решение задачи по определению координат и времени возникновения землетрясения удается осуществить в тех районах, где развита достаточно представительная площадная сеть станций. Существует большое число способов нахождения рассматриваемых параметров, но здесь мы остановимся только на главных аспектах проблемы.
Рассмотрим вначале случай, когда на сейсмограммах можно с необходимой точностью определить только времена первых вступлений Тр по Гринвичу. Предположим, что расстояния между эпицентром землетрясения и станциями относительно невелики по сравнению с глубиной очага. В условиях расположения сейсмографов на коренных породах допустимо предположить среду однородной, а лучи прямолинейными. Выбрав произвольное начало декартовой системы координат, обозначив через xt, yt, Z1 координаты станций, X, Y, h — искомые координаты очага, можно записать для каждой станции уравнение вида
^ (T1 - ^0)2 = (*, -X)2 + <У, -У)2 + (? - h)\ (5.1)
где T0 — время в очаге; vp — скорость продольных волн.
Определению подлежат пять неизвестных: X, У, h, T0 и и2. Для их нахождения необходимо иметь не менее пяти положений станций. При большем их количестве производится уравнивание по способу наименьших квадратов.
Точность результатов существенно зависит от конфигурации расположения станций по площади относительно эпицентра.
Наличие наряду с P- также вступлений 5-волн обеспечивает более надежное вычисление параметров. В частности, время в очаге T0 может быть найдено путем построения графика Вадати, которое осуществляется следующим способом. Предполагается, что пути распространения P- и S-волн совпадают, что имеет место при постоянстве отношений скоростей vp/vs = АГ. Величина К численно равна отношению времен распространения волн
Это равенство можно преобразовать к виду
T{S.P) = (К - I)(Tp - T0). (5.2)
Здесь T{S_P) — разность времен вступлений S- и Я-волн на заданной сейсмограмме. Эта величина, как видно из приведенного уравнения, линейно зависит от Тр.
Если по оси абсцисс отложить значения Тр, а по оси ординат — T{s_p) для каждой из станций, находящихся на разных расстояниях от эпицентра, то по наклону осредняющей прямой определяется величина (К - 1), а пересечение этой прямой с осью абсцисс дает величину T0.
В большинстве случаев наиболее типичной и относительно легко решаемой задачей является определение координат эпицентров. Существуют разнообразные способы ее решения, причем в последнее время с использованием специальных программ. Обычно делается, как отмечалось выше, предположение об однородности среды между очагом и станциями, но, как показывают исследования, нарушение этого предположения (и в первую очередь недоучет вертикального градиента скорости) не очень сильно влияет на результаты вычисления координат эпицентра. Физически это вполне понятно, если иметь в виду, что рассматриваемая задача, по существу, сводится к нахождению положения минимума поверхности t(x, у), которая при относительно небольших эпицентральных расстояниях и любой функции v(z) имеет вид, близкий к гиперболоиду. Следует отметить, что в настоящее время глубинное строение многих сейсмоактивных районов достаточно хорошо изучено и поэтому учет неоднородности верхней среды может быть выполнен с использованием известных данных.
