СЕЙСМОЛОГИЯ

(от греч. seismos- колебание, землетрясение и logos - слово, учение) - наука о землетрясениях(З.). Осн. задачи, решаемые С.: исследование структуры земных недр и процессовв очагах 3., разработка методов уменьшения ущерба от сильных 3. (сейсмич. Регистрация землетрясений. Регистрация упругих волн, вызванных3. или взрывом, выполняется сейсмографами. Как правило, сейсмич. обсерваторияоснащается сейсмографами, регистрирующими три компоненты смещения: вертикальную, -10 м), динамич. диапазондостигает 140 дб.

Сейсмические волны. Упругие волны, регистрируемые сейсмографами, поверхностные. В свою очередь объёмные волны подразделяютсяна продольные ( Р )и поперечные (S), а поверхностные - на Рэлея волны и Лява волны. Объёмные волны распространяютсяво всём объёме Земли, за исключением жидкого ядра, не пропускающего поперечныеволны.Продольные волны связаны с изменением объёма и распространяютсясо скоростью СЕЙСМОЛОГИЯ фото №1 , где СЕЙСМОЛОГИЯ фото №2 - модульсжатия, СЕЙСМОЛОГИЯ фото №3 - модуль сдвига (см. Модули упругости),- плотность среды. Поперечные волны не связаны с изменением объёма, скорость равна СЕЙСМОЛОГИЯ фото №5 .Движение частиц в волне 5 происходит в плоскости, перпендикулярной направлениюраспространения волны. В сферически-симметричных моделях Земли луч, вдольк-рого распространяется волна, лежит в вертикальной плоскости. Составляющаясмещения в волне S в этой плоскости обозначается SV, горизонтальнаясоставляющая - SH. Нек-рые оболочки Земли обладают упругой анизотропией;в этом случае поперечная волна расщепляется на две волны с разл. поляризациямии скоростями распространения. Параметры земных недр изменяются по вертикалии горизонтали. Поэтому в процессе распространения объёмные волны испытываютотражение, преломление, обмен (превращение Р в S и наоборот),а также дифракцию и рассеяние. В результате запись 3. (сейсмограмма) набольшом расстоянии от источника распадается на ряд волновых пакетов илифаз. Отождествление фаз и определение координат источника выполняются спомощью набора стандартных таблиц (годографов), задающих время пробегакак ф-цию пройденного рассеяния и глубины источника.

Поверхностные волны формируются в результате интерференции объёмныхволн и распространяются в верх. оболочке Земли, эфф. толщина к-рой зависитот периода колебаний. Характерной особенностью поверхностных волн являетсядисперсия скоростей. Поверхностные волны Лява и Рэлея различаются скоростьюраспространения и поляризацией колебаний. Траектория частицы в волне Рэлеяимеет составляющие SV и вертикальную; волны Лява имеют поляризацию SH.

Частотный спектр сейсмич. колебаний лежит в диапазоне от сотен Гц до СЕЙСМОЛОГИЯ фото №6 Гц. Колебания с частотами порядка сотен Гц регистрируются только вблизиисточника. В НЧ-области (периоды порядка сотен секунд и более) сейсмич. Сейсмология и строение Земли. Представления о внутр. строении Земли в очень большой степени основаны на сейсмич. данных. В соответствиис этими данными Земля разделяется на кору, мантию, жидкую внешнюю и твёрдуювнутреннюю части ядра. Кора отделяется от мантии границей Мохоровичича, в подошве мантии. Наиб. рост наблюдается на глубинах 300-700 км, называемыхзоной фазовых переходов или переходной зоной. Резкое увеличение скоростейпроисходит на сейсмич. границах, находящихся на глубинах ок. 400- 650 км;последняя часто рассматривается как граница между верхней и нижней частямимантии.

Механич. добротность мантии различна для продольных и поперечных волн;слой пониженной скорости на глубинах 100-300 км одновременно является зонойпониженной добротности. Пониженной добротностью характеризуется также внеш. Сейсмич. исследования структуры глубоких земных недр тесно связаны сизучением конвекции, к-рая приводит в движение литосферные плиты и контролируетт. о. тектонич. активность Земли. Трёхмерные модели Земли в целом и болеедетальные модели отд. регионов строятся методами сейсмич. томографии. Использование этих моделей при геодинамич. построениях опирается насвязь скоростей распространения упругих волн с темп-рой и плотностью среды. 300км) слоях мантии и в зоне СЕЙСМОЛОГИЯ фото №7 .Важным объектом сейсмич. исследований являются образования с высокими скоростямираспространения волн, связанные с погружёнными в мантию плитами океанич. Сейсмичность и сейсмический очаг (источник сейсмич. волн). 3. представляютодно из проявлений тектонич. активности Земли. По глубине очага 3. разделяютсяна неглубокие, промежуточные (до 300 км) и глубокие. Макс. глубина очаговглубоких 3. ок. 700 км; почти все они сосредоточены в области Тихоокеанскогопояса. Происхождение глубоких 3. связывают с разрядкой упругих напряженийв погружающихся плитах океанич. литосферы. Большинство неглубоких 3. (глубинаочага до 80 км) происходит у границ литосферных плит и связано с разрядкойупругих напряжений, накапливающихся при относит. движении блоков литосферы. Величину 3. характеризует параметр, называемый магнитудой ( М )иоцениваемый по ф-ле вида
СЕЙСМОЛОГИЯ фото №8

где а - амплитуда смещения в поверхностных волнах, Т - периодпреобладающих колебаний, величина С учитывает зависимость амплитудысмещений от расстояния. Аналогичная классификация производится по наблюдениямР-волн. Практич. магнитуда оценивается по записям мн. сейсмич. станций. . тесно связана с величиной высвобожденной при 3. упругой энергии СЕЙСМОЛОГИЯ фото №9 .Одна из ф-л, связывающих энергию (в эргах) с М, имеет вид
СЕЙСМОЛОГИЯ фото №10

Магнитуда сильнейших 3. близка к 9, а соответствующая энергия ~10²⁵ эрг. В ср. по Земле число 3. N связано с магнитудой М соотношениемвида
СЕЙСМОЛОГИЯ фото №11

где с и b - постоянные (b1). Т. о., число 3. логарифмически растёт с уменьшением магнитуды. Для целей сейсмостойкого строительства чрезвычайно важны записи ускоренийдвижения грунта в районе, окружающем очаг 3. Такие записи получают с помощьюспец. инструментов, рассчитанных на большие смещения, чем обычные сейсмографы. Кроме магнитуды и балльности очаг 3. характеризуется рядом др. параметров, пара сил, а из наблюдений определяется сейсмич. момент СЕЙСМОЛОГИЯ фото №13 СЕЙСМОЛОГИЯ фото №14 . Характерные значения М ₀ лежат в диапазоне от 10³⁰ дин-см (Чилийское 3., 1960) до 10¹² дин*см (для микроземлетрясений).При наблюдениях в КВ-области выясняется, что сильное 3. является результатомнеск. или многих элементарных сдвигов. Общая длина разрыва для таких 3.иногда достигает сотен км; вспарывание разрыва происходит со ср. скоростью, Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений. Сильные 3. частопроисходят в малонаселённых районах, и приносимый ими ущерб невелик. Однакорост городов и строительство сейсмоопасных объектов (атомные электростанции, интервал времени между сильными 3. на одном и том же участкеразлома определяется индивидуальными особенностями разлома и может варьироватьв пределах от десятков до тысяч лет. Сильные 3., происходившие в доисторич. Предсказание 3.- сложнейшая задача С. Для того чтобы предсказание имелопрактич. смысл, оно должно содержать три характеристики будущего 3.: время, М~ 8) 3. Тихоокеанского поясапроисходят таким образом, что очаг каждого нового 3. заполняет область, Краткосрочные прогнозы основаны на аномальных изменениях разл. геофиз. меры для спасения населения: предсказаниеХайчэнского 3. (1975) с магнитудой 7,3 в китайской провинции Ляонин. Решающимфактором в этом прогнозе было появление форшоков. Разработка эфф. методовкраткосрочного прогноза требует длит. и систематич. изучения 3. и предваряющихих явлений в разл. геологич. условиях.

При подводных 3. опасность представляют очень длинные волны на поверхностиводы - цунами. В наиб. степени воздействию цунами подвержены берега Тихогоокеана. Сравнительно низкая скорость распространения этих волн позволяетзаблаговременно предупредить население о приближении цунами.

К проблеме сейсмич. опасности примыкает вопрос о техногенных 3. Известнотри вида деятельности человека, провоцирующей 3.: заполнение крупных водохранилищ, Мониторинг ядерных взрывов. Наиб. эфф. метод дистанционного мониторингаподземных ядерных испытаний - сейсмический. Мониторинг имеет две стадии:обнаружение сейсмич. сигналов и распознавание взрывов среди 3. Осн. критерийраспознавания взрывов основан на различиях в пространственных координатахисточников: ок. 90% всех сейсмич. событий идентифицируются как 3. простопотому, что они происходят или слишком глубоко, или в районах, непригодныхдля ядерных испытаний. Сейсмич. источник типа взрыва представляет центррасширения и этим принципиально отличается от сдвиговой дислокации, моделирующейочаг 3. Это приводит к ряду отличий в параметрах соответствующих волновыхполей. Трудности распознавания возникают в случае слабого сигнала, когданаблюдается только малая часть волнового поля.

Возможности регистрации слабых сигналов лимитируются сейсмич. шумом. шум (микросейсмы) достигает на периодах 5-8 с. Осн. источникоммикросейсм с периодами более 1 с служит волнение поверхности воды на обширныхакваториях. На периодах менее 1 с в сейсмич. шуме присутствует техногеннаясоставляющая.

Внеземная сейсмология. В кон. 1960-х гг. амер. экспедициями на Лунебыли размещены 5 сейсмич. станций, к-рые регистрировали ежегодно от 600до 3000 слабых лунотрясений. Лунные сейсмограммы резко отличаются от земныхочень длительной реверберацией, объясняемой высокой добротностью верх. мощность от 60 до 100 км; на глубинах от 500 до 1000км имеется зона пониженной скорости упругих волн.

В 1976 космич. аппаратом «Викинг» сейсмограф был установлен на поверхностиМарса. Из-за высокого уровня помех ветрового происхождения достоверныхданных о сейсмичности Марса получить не удалось.

Эфф. методом изучения внутр. структуры и динамики Солнца является солнечнаясейсмология.

Сейсмическая разведка. Сейсмич. методы находят широкое применение приисследованиях структуры верх. части земной коры в связи с поисками полезныхископаемых, особенно нефти и газа. Сейсмич. колебания возбуждаются взрывамиили механич. устройствами; сейсмоприёмники размещаются на поверхности Землиили в стволах скважин. Для картирования подземных структур используютсяпреим. отражённые волны. Наиб. распространением пользуется методика общейглубинной точки. В этой методике для получения каждой точки отражающейграницы служат записи большого числа источников и приёмников. Методы сейсморазведкишироко применяют также для исследования структуры земной коры на всю еёглубину.

Лит.: А к и К., Ричардс П., Количественная сейсмология, пер. Л. П. Винпик.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

Синонимы:

гелиосейсмология, геофизика, сейсмография

Смотреть больше слов в «Физической энциклопедии»

СЕЙФЕРТОВСКИЕ ГАЛАКТИКИ →← СЕДИМЕНТАЦИЯ

СЕЙСМОЛОГИЯ

Синонимы слова "СЕЙСМОЛОГИЯ":

Смотреть что такое СЕЙСМОЛОГИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: