Результаты интерпретации наблюдений при гоби-алтайском землетрясении и его повторных толчках - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Приведены результаты моделирования рекуррентных оценок при различных... 1 47.33kb.
В. Н. Ораевский*, И. И. Собельман**, И. А. Житник**, В. Д. Кузнецов 1 192.01kb.
Итоговая работа Практико-ориентированнный проект 1 29.95kb.
Психическая травма Термин «психическая травма» 1 159.46kb.
Вероятностно-статистический анализ материалов наблюдений 1 151.54kb.
Всем больным проводилась пассивная ортостатическая проба на поворотном... 1 45.24kb.
Порядок формирования статистической информации по углю 1 43.82kb.
Методика юзабилити тестирования систем электронного документооборота... 1 28.79kb.
Результаты испытания автоматизированного метода прогноза метелей... 3 545.72kb.
Цель испытаний определение износостойкости и герметичности резьбовых... 1 225.8kb.
Технологическими требованиями к процессу 1 155.88kb.
Семинар Follow Up 12. 06. 13. 06. 2009 Минск, Республика Беларусь... 1 41.14kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Результаты интерпретации наблюдений при гоби-алтайском землетрясении и его повторных - страница №1/1


Глава XII

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ НАБЛЮДЕНИЙ

ПРИ ГОБИ-АЛТАЙСКОМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ

И ЕГО ПОВТОРНЫХ ТОЛЧКАХ1

Инструментальные данные по сейсмичности Монголии ограничены, так как электродинамические сейсмографы, надежно регистрирующие удаленные землетрясения, были созданы академиком Б. Б. Голицыным только в начале текущего столетия, а широкое развитие сейсмических наблюдений произошло за последние 20—30 лет.

В Прибайкалье, наиболее близком к Монголии районе СССР, с 1912 по 1952 г. существовала единственная сейсмическая станция с электродинамическими приборами в Иркутске. Только с 1952 г. наблюдения ведутся на трех станциях: в Иркутске, Кабанске и Кяхте. В 1957 г. открыта первая сейсмическая станция в Монголии (Улан-Батор) и временная станция в Прибайкалье (Баяндай). Этим улучшилась возможность определения эпицентров монгольских землетрясений, но еще далеко не обеспечена должная точность этих определений. Только дальнейшее развитие сети сейсмических станций в Прибайкалье и Монголии может обеспечить надлежащий уровень изучения сейсмичности этих исключительно интересных в сейсмотектоническом отношении районов.

При Гоби-Алтайском землетрясении 4 декабря 1957 г. сейсмографами в Иркутске было зарегистрировано слабое вступление продольных волн в 3 часа 39 мин. 43 сек. и последующее резкое вступление в 3 часа 39 мин. 48 сек. Та же картина наблюдалась и на других сейсмических станциях СССР, что указывает на наличие относительно слабого толчка, предварявшего катастрофический удар Гоби-Алтайского землетрясения.

Амплитуды колебаний приборов в Иркутске были настолько велики, что запись на всех приборах в 3 часа 42 мин. фактически исчезла, несмотря на то, что горизонтальные приборы Кирноса были автоматически загрублены (β = 10), и одновременно на всех приборах усилена яркость световых точек. Вертикальный сейсмограф Голицына, имевший до землетрясения нормальное положение нуль-пункта, при сильных смещениях потерял устойчивость и «лег». Сигнализатор отмечал колебания в поверхностных волнах на протяжении более двух часов. После основного землетрясения до конца суток 4 декабря в Иркутске было зарегистрировано 120 его повторных толчков. Все это достаточно убедительно свидетельствовало о силе происшедшего землетрясения.

1 «Механизм очага» написан Л. М. Балакиной, остальная часть главы — А. А. Тресковым.

372


По сведениям Комитета Наук и Высшего Образования МНР, разрушения при землетрясении 4 декабря были максимальными в горном массиве Ихэ-Богдо, где первоначально и предполагался эпицентр. Однако в итоге обработки (в Иркутске) наблюдений 56 сейсмических станций СССР, Китая и Монголии были получены следующие координаты эпицентра:

φ = 45,°1С; λ = 99,°4 В,

хорошо согласующиеся с данными Страссбургского бюллетеня (BCJS):

φ = 45,°3 С; λ = 99,°4 В

и американскими данными (USCGS):

φ = 451/2° С; λ = 991/2° В.

Эти практически одинаковые результаты, притом тождественные по долготе эпицентра, показывают, что первичный эпицентр (определенный по первым вступлениям продольных волн) был расположен западнее Ихэ-Богдо, в раине гор Бахар и Цэцэн.

То, что землетрясение возникло на западе и уже затем распространялось на восток, подтверждается показаниями очевидцев, наблюдавших постепенное перемещение горных обвалов в этом направлении в пределах массивов Ихэ-Богдо и Бага-Богдо. Тектонический шов, создавший при своем образовании генеральную трещину разрыва, наминающуюся в районе гор Бахар и Цэцэн и протянувшуюся вдоль северного края массивов Ихэ-Богдо и Бага-Богдо, несомненно вспарывался с запада на восток. Нарушения рельефа, проявившиеся в образовании генеральной трещины, обрамляющей горные массивы Гобийского Алтая с севера, в грандиозных разрушениях в массиве Ихэ-Богдо и в других эффектах, описанных в главе X, говорят об исключительной силе Гоби-Алтайского землетрясения. Магнитуда, определенная по наблюдениям удаленных сейсмических станций, варьирует в пределах 7,7 — 8,6, что при нормальной глубине очага соответствует силе землетрясения в 11 — 12 баллов. Таким образом, оценка интенсивности землетрясения по инструментальным данным согласуется с его силой, установленной по непосредственно констатированным нарушениям рельефа.

Механизм очага Гоби-Алтайского землетрясения был изучен Л. М. Балакиной, использовавшей наблюдения 75 сейсмических станций.

Работы по изучению механизма очага с помощью инструментальных данных предполагают, что очаг землетрясения можно заменить теоретическим источником, эквивалентным очагу с точки зрения возбуждения упругих волн. Изучение полей смещений продольных и поперечных волн, наблюдаемых при землетрясении, и сравнение их с полями смещений упругих волн, возбуждаемых теоретическим источником, позволяет выявить некоторые характеристики происшедших в очаге движений, а также установить характер действующих в очаге сил. Наиболее удобными элементами для сравнения оказываются нодальные поверхности — поверхности нулевых смещений в продольных и поперечных волнах. При этом в поперечной волне порознь рассматривается две ее компоненты — волна SV и волна SH, для первой из которых вертикальная плоскость является плоскостью колебаний, а для второй — плоскостью поляризации. Форма и взаимное расположение нодальных поверхностей зависят от характера источника упругих волн.

Интерпретацию наблюдений удобно производить с помощью сетки Вульфа, которая представляет собой проекцию на экваториальную плоскость верхней или нижней части воображаемой сферы произвольного радиуса с центром в очаге. На сетку наносятся проекции точек пересечения сейсмических лучей с поверхностью полусферы, и соответствующим

373


точкам приписываются наблюденные знаки смещений в первых вступлениях продольных и поперечных волн. Согласно распределению знаков этих смещений, на сетке Вульфа строятся проекции линий пересечения нодальных поверхностей с полусферой — нодальные линии.

По расположению на сетке Вульфа нодальных линий для продольных и поперечных воли можно установить направление сил, действующих в очаге, и возможный характер происшедших во время землетрясения движений.

Интерпретация наблюдений при Гоби-Алтайском землетрясении велась в предположении, что эквивалентный очагу землетрясения источник можно представить в виде ограниченной площадки разрыва, грани которого смещаются относительно друг друга в плоскости разрыва (Введенская, 1956). Направление смещения в плоскости разрыва принимается за одну из координатных осей у или z, плоскость разрыва совпадает с координатной плоскостью ху или xz. Описанный источник упругих волн возбуждает такое же поле смещений, как равномерно распределенные в пределах ограниченной площадки силы сжатия и растяжения, ориентированные под углом 45° к площадке. Направление сил сжатия определит направление наибольшего сжатия среды в очаге, а направление сил растяжения отвечает направлению наименьшего сжатия. Нодальные поверхности Р-волн для принятого нами источника представляют собой две взаимно перпендикулярные плоскости, проходящие через очаг, одна из которых совпадает с плоскостью разрыва. Соответствующие нодальные линии на сетке Вульфа изобразятся двумя дугами большого круга, пересекающимися под прямым углом. Кроме них, на сетке могут быть построены нодальные линии для волн SV и SH, причем смещение в продольной волне и волне SV считается положительным, если оно направлено от эпицентра, а смещение в волне SH считают положительным, когда оно направлено против часовой стрелки относительно источника, если смотреть на него сверху.

При изучении механизма очага Гоби-Алтайского землетрясения использовались наблюдения сейсмических станций Советского Союза, данные сводного бюллетеня, выпускаемого в Страссбурге, а также наблюдения некоторых станций Китая.

Согласно имеющимся сейсмограммам, Гоби-Алтайское землетрясение представляло собой серию толчков, следовавших один за другим. Кроме первого вступления, в продольных волнах можно выделить второе через 4—6 сек; и третье через 7—8 сек., после начала записи.

В поперечных волнах с достаточной степенью надежности удалось отметить вступления, соответствующие первому толчку, на станциях Магадан, Петропавловск, Пулково. Менее уверенно определены смещения в Свердловске и Алма-Ате.

Ниже определяется характер действующих сил и происшедших движений в области начальных нарушений в очаге, которым соответствуют первые смещения в продольных и поперечных волнах на сейсмограммах. Инструментально определенный эпицентр, соответствующий первому толчку, согласно Бюллетеню сейсмических станций СССР № 4 за 1957г., имеет координаты: φ= 45,°1 N; λ = 99,°4 Е.

В таблице 7 представлены использованные знаки смещений Р и S волн.

На основании распределения знаков смещений только в Р волнах довольно надежно устанавливается положение обеих нодальных плоскостей этих волн. Азимут простирания одной из них может меняться в пределах от +10 до —25°, а угол падения от 70 до 60° (в направлении к Е), причем под азимутом простирания понимается угол между меридианом и прямой пересечения нодальной и горизонтальной плоскостей, а под углом падения — угол между указанными плоскостями. Ориентация

374


второй модальной плоскости может меняться в следующих пределах: азимут простирания от 90 до 140° и угол падения от 55 до 30° в направлении к SSW (фиг. 197).

Нодальные линии Р волн были выбраны так, чтобы положение осей у и z наилучшим образом соответствовало распределению наблюденных знаков смещений как в Р, так S волнах.





Фиг. 197. Распределение знаков смещений в первых вступлениях Р-волн:

1 — крайние из возможных (положений нодальних линий Р-волн; 2 — выбранные положения нодальных линий Р-волн, наилучшим образом удовлетворяющие распределению знаков смещений в Р и S волнах; 3 — нодальные линии SV и SH волн; 4 — ориентация осей координатной системы источника; 5 — ориентация оси наибольшего сжатия; 6 — ориентация оси наименьшего сжатия

Не согласуются с выбранным расположением осей источника знаки смещений в первых вступлениях Р-волн на следующих станциях: Белград, Братислава, Афины, Бутте, Укиах, Оттава, Солт-Лэйк Сити. Данные трех указанных европейских станций противоречат наблюдениям большого числа других европейских станций. Четыре американских станции расположены на больших эпицентральных расстояниях (Δ~80~90°) вблизи от одной из нодальных линий Р-волн и отмечают нечеткие первые вступления.

375

Таблица 7 Использованные знаки смещений Р и S волн



Направления осей наибольшего и наименьшего сжатия определяются следующими значениями углов: наибольшее сжатие (i) — Az = 230°, α = 85°; наименьшее сжатие (к) —Az = 130°; α = 35°, где Az — азимут оси, т. е. угол между плоскостью меридиана и вертикальной плоскостью, проведенной через ось, а α — угол, образуемый осью с направлением на зенит. Выявленное распределение сил показывает, что зона начального очага землетрясения подверглась сжатию в направлении, близком к горизонтальному, и оказалась относительно растянутой в направлении, близком к вертикальному. Так как нодальные плоскости P-волн определяют два возможных положения плоскости разрыва в очаге землетрясения,

376

то для однозначного выбора плоскости разрыва была сделана попытка использовать значения времени нарастания первого максимума в Р-волнах на разных станциях, которое зависит от расположения точки наблюдения относительно плоскости разрыва (Введенская, 1956): чем больше разность между расстояниями от краев разрыва до наблюдающей станции, тем больше время нарастания первого максимума в продольных волнах. С этой целью были сопоставлены записи станций Дальнего Востока и Средней Азии, расположение которых относительно нодальных линий существенно различно, а эпицентральные расстояния, примерно, одинаковы.



Времена нарастания первых максимумов смещений (без учета частотных характеристик приборов) оказались наибольшими на станциях Средней Азии, хотя эпицентральные расстояния этих станций несколько меньше. Последнее обстоятельно заставляет выбрать в качестве плоскости разрыва нодальную плоскость, ориентированную следующим образом: азимут простирания 110°, угол падения 50° (в направлении к SSW).

Направление движения в этой плоскости таково: юго-западная сторона разрыва относительно северо-восточной сместилась к юго-востоку и вверх. Относительное движение северо-восточной стороны разрыва направлено в обратную сторону.

Вектор движения образует с простиранием плоскости разрыва угол приблизительно в 30°, т. е. сбросовая его компонента меньше сдвиговой.

Нужно думать, что направления сил и поверхность разрыва, соответствующие вторым вступлениям на сейсмограммах, занимают положение, близкое к найденному для начальной области нарушений, так как знаки смещений во втором и первом вступлениях продольных волн одинаковы на всех станциях Советского Союза, за исключением Тикси.

Знаки смещений в третьем вступлении продольных волн (там, где его удалось отметить) оказались обратными знакам смещений в первых двух. Поэтому, возможно, что третий толчок был связан с движением по разрыву в противоположном направлении.

Выводы Л. М. Балакиной о характере движений в очаге хорошо согласуются с сейсмогеологическими наблюдениями; в частности, заключение о смещении южного крыла к востоку и вверх согласуется с общими выводами о кинематике движений, сделанными при предварительном обследовании в январе 1958 г. и подтвержденными Гоби-Алтайской экспедицией.

Весьма важный вопрос о глубине залегания очага Гоби-Алтайского землетрясения не был решен непосредственно по сейсмическим наблюдениям. Этот параметр очага можно было бы найти по наблюдениям афтершоков близкими сейсмическими станциями, о чем говорит опыт исследования других сильных землетрясений, например Среднебайкальского землетрясения 1959 г., обнаруживший, что глубины очагов афтершоков, как правило, близки к глубине очага основного землетрясения. Однако такие наблюдения не были организованы ни монгольскими специалистами, у которых не было соответствующих технических средств, ни научными учреждениями СССР. Поэтому задачу определения глубины очага Гоби-Алтайского землетрясения приходится решать весьма приближенно по совокупности инструментальных и макросейсмических данных.

Как уже говорилось, плоскость разрыва имеет простирание, характеризуемое азимутом 110°, и угол падения 50°. Расстояние между эпицентром и генеральным разломом, фиксирующим выход плоскости разрыва на поверхность земли, составляет 13 км, поэтому глубина очага будет h = 13 × tg50° = 13 × 1,2 = 16 км.

Однако в данных о модальной плоскости, совпадающей с плоскостью разрыва, возможны неточности, допускающие вариации азимута простирания от 90 до 140° и угла падения соответственно от 55 до 30°. Фактическое

377


направление участка генерального разрыва в районе эпицентра близко по азимуту к 90°, чему соответствует угол падения 55°. При этих условиях h = 13 × tg55° = 13 × 1,4 = 18 км. Таким образом, изменение h, обусловленное рассмотренным изменением ориентировки плоскости разрыва, весьма незначительно, но более существенные коррективы в результате вычисления глубины очага могут внести погрешности в определении эпицентра, положение которого по широте установлено до ±6 км. Расстояние эпицентра от линии генерального разрыва может при этом варьировать от 7 до 19 км, в связи с чем h = 18±8 км.

Использованный прием оценки глубины очага весьма проблематичен и применен нами только потому, что более прямое определение по сейсмическим наблюдениям оказалось невозможным.





Фиг. 198. Карта эпицентров последующих толчков Гоби-Алтайского

землетрясения по наблюдениям за период с декабря 1957 г. по сентябрь

1958 г. (по Голенецкому, 1960):

1 —эпицентр землетрясения 4 декабря 1957 г.; 2 —эпицентры афтершоков

При сильных землетрясениях важно не только изучение главного удара, позволяющее найти его эпицентр, интенсивность и механизм очага, но и инструментальное исследование повторных толчков (афтершоков). В изучении Гоби-Алтайского землетрясения большим пробелом явилось отсутствие наблюдений над афтершоками временными сейсмическими станциями, дислоцированными в эпицентральной области, что исключило возможность детального изучения расположения эпицентров и глубины залегания очагов, т. е. параметров, необходимых для уточнения приуроченности землетрясений к конкретным тектоническим структурам.

Существовавшие в то время станции Прибайкальской зоны (Иркутск, Кабанск, Кяхта, Баяндай) расположены на больших расстояниях к северо-востоку от эпицентральной области и даже монгольская станция в Улан-Баторе удалена от последней на 500 км. Поэтому указанными станциями записывались только значительные по силе афтершоки, а крайне неблагоприятное расположение станций относительно эпицентров создавало большие трудности в определении положения последних.

За период с декабря 1957 г. по сентябрь 1958 г. С. И. Голенецким обработаны наблюдения над 78 афтершоками, эпицентры которых определялись следующим путем: по моментам вступления волн на трех прибайкальских станциях (Иркутск, Кяхта, Кабанск или Иркутск, Кяхта. Баяндай) строилась эпицентраль, а эпицентр находился ее пересечением с засечками по разностям SР, при скорости фиктивных волн, равной

378

8,4 км/сек. Как видно из фиг. 198, максимальное число эпицентров локализуется в районе Гобийского Алтая вблизи 45 параллели, между 99 и 103° в. д. Большое рассеяние эпицентров подтверждает низкую точность их определения.



С. И. Голенецким использовались эпицентрали, строящиеся по наблюдениям трех станций, в предположении линейного годографа. Л. А. Мишариной были построены прямолинейные эпицентрали по наблюденным на четырех станциях моментам фазы S, для 18 афтершоков.



Фиг. 199. Прямолинейные эпицентрали для повторных толчков Гоби-Алтайского землетрясения.

Составила Л. Мишарина

происшедших с 4 по 23 декабря 1957 г. (Солоненко, Тресков, Флоренсов, 19602).

Эпицентрали, построенные Л. А. Мишариной, изображены на фиг. 199. Так как землетрясения происходили в основном вблизи 45 параллели, эти эпицентрали позволяют составить некоторое представление о распределении эпицентров по долготе. Обращает на себя внимание то, что пересечения эпицентралей с 45 параллелью наблюдаются между 99 и 100° и между 101 и 103° в. Д., т. е. к западу от горного массива Ихэ-Богдо, в районе начального эпицентра Гоби-Алтайского землетрясения, и к востоку от перемычки между массивами Ихэ-Богдо и Бага-Богдо. Мы не можем рассчитывать на высокую точность построения эпицентралей



379

(ввиду неблагоприятного расположения станций), но, с другой стороны, и случайное распределение погрешностей, изолирующее массив Ихэ-Богдо, также мало вероятно. По-видимому, значительные по силе афтер-шоки действительно происходили преимущественно в области первоначального нарушения равновесия (к западу от Ихэ-Богдо) и к востоку от перемычки между массивами Ихэ-Богдо и Бага-Богдо. Локализация эпицентров повторных толчков в районе первичного эпицентра вполне естественна, что же касается восточной группы афтершоков, то, как уже отмечалось, при Гоби-Алтайском землетрясении произошло поднятие глыбы Ихэ-Богдо и смещение ее к востоку, вызвавшее на перемычке между Ихэ-Богдо и Бага-Богдо (Тормхон) эффектный взбросо-надвиг. Бага-Богдо удержал перемещающиеся к востоку массы Ихэ-Богдо, но при этом должны были возникнуть напряжения, которые, возможно, и послужили причиной ряда землетрясений, эпицентры которых лежат к востоку от 101 меридиана.


izumzum.ru