3 1 Параметры землетрясения определяемые по сейсмическим данным

3. 1. Параметры землетрясения, определяемые по сейсмическим данным 3. 2. Закономерности распределения землетрясений 3. 3. Упругие свойства минералов и горных пород 3. 4. Строение Земли по сейсмическим данным 3. 5. Реологическая модель Земли

Землетрясение 1966 г. Ташкент Землетрясения Очаг землетрясения Сейсмические волны: продольные P-волны поперечные S-волны

а) Пространственные координаты очага землетрясения h – глубина очага ∆ - эпицентральное расстояние Сейсмостанция Эпицентр ∆ h По глубине очага : очаг неглубокие, h 70 км, в том числе приповерхностные ( 10 км) промежуточные, h = 70 300 км; глубокие, h 300 км (до 700 км).

б) Энергия, 1011 Дж Самое разрушительное землетрясение Водородная С-Франциско бомба 1906 Суточное потребление Гватемала Е в США 1970 Италия 1980 С-Франциско Коалинг 1971 1983 Атомная бомба Санта-Барбара 1978 Энергия землетрясения 1000000 Магнитуда землетрясения 10000 100 Энергия землетрясения Магнитуда по Рихтеру 1 5 6 Магнитуда 22. 05. 1927 Кхининг, Китай 200 8. 3 28. 12. 1908 Мессина, Италия 100 7. 5 1. 10. 1755 Лиссабон, Португалия 70 8. 7 31. 05. 1970 Перу 66 7. 8 е Количество жертв, тыс. чел. 9 ны Место 8 ль те ши ру я аз ни е р ясе мы тр Са мле зе Дата 7

в) Механизм очага землетрясения Волна сжатия (2) 2 3 Волна растяжения (3) Модель ядерного взрыва Сброс Взброс, надвиг, поддвиг

1. Евразийская плита Северо-Американская плита Индийская плита Наска я но- нска Юж рика е Ам та пли я ка нс ка ри Аф ита пл Тихоокеанская плита Антарктическая плита

h > 20 км М>6 Зона субдукции (Евразия – Тихий океан)

Зона субдукции Тихоокеанской и Евразийской литосферных плит Глубина гипоцентра (км) <70 71 -300 301 -700

h < 20 км М<6 Евразийская плита С-Американская плита Модель рифтовой зоны Лаптевская микроплита

Гравитационное поле Рельеф Землетрясения

; , 3. Периодические повышения сейсмической активности Земли коррелируются с аномалиями замедления ее вращения Скорости сейсмических волн vp = vs = k – модуль объёмной упругости; – модуль упругости формы; – плотность. Минерал, порода Состав , г/см 3 vp, км/с vp/vs Оливин Фаялит Шпинель Кварц Ортоклаз Гранит Габбро-базальт Перидотит Mg. Fe. Si. O 4 Fe 2 Si. O 4 Si. O 2 KAl(Si 3 O 8) кислый основной ультраосновной 3, 82 4, 39 4, 85 2, 65 2, 55 2, 6 2, 95 3, 19 7, 66 6, 75 8, 05 6, 05 5, 68 5, 8 6, 8 7, 8 1, 76 1, 98 1, 96 1, 48 1, 84 1, 87 1, 61 1, 77

Система Mg. Fe. Si. O 4 Упругое сжатие Р ф. п. – давление фазового перехода t пл. – температура плавления Тепловое расширение Базальт Р=105 Па t пл. =1100 0 С Р=8*1010 Па t пл. =2250 0 С (2000 км)

◄ - условие преломления ◄ - условие отражения Слой Наименование vp, км/с vs, км/с , г/см 3 Состав А Земная кора 6, 5 3, 7 2, 8 гранит-базальт В Верхняя мантия 8, 0 4, 7 3, 3 пиролит (2/3 перидотита+1/3 базальта) Земная кора – это наружный слой Земли выше сейсмической границы Мохо (М) М

Классическая модель внутреннего строения Земли: v Земная кора v Верхняя мантия v Нижняя мантия v Внешнее ядро v Внутреннее ядро Модель соответствует § Распределению V & σ по сейсмическим данным § Измеренным значениям: массы, средней плотности, моменту инерции и числам Лява § Гидростатическому равновесию ► увеличению плотности с глубиной

Классическая модель внутреннего строения Земли 1. Земля в основном твердая. Жидким является только внешнее ядро. 2. Твердое состояние внутреннего ядра при высоких температурах (>50000 C) говорит о высоких давлениях в недрах Земли 3. Судя по соотношению скорости и плотности, ядро преимущественно железное 4. Локальное понижение скоростей в верхней мантии соответствует астеносферному слою 5. Сжатие Земли связано преимущественно с упругим сжатием, а также с фазовыми переходами (перекристализацией)

7. Собственные колебания и реологическая модель Земли Колебания ВИДЫ КОЛЕБАНИЙ ЗЕМЛИ Периоды Тип волн Сейсмические 0, 1 -10 с. бегущие Собственные 3 -57 мин стоячие Приливные 12 ч, 24 ч бегущие Собственные колебания Земли Спектр собственных колебаний Земли соответствует ее внутреннему строению Сфероидальные Крутильные

а Закон затухания упругих колебаний а=аoе-αt t - время - амплитуда упругой волны а = ∆E/(2 Е*Т) коэффициент затухания ∆E/Е – доля механической энергии, переходящая в тепловую за один колебательный цикл Т - период колебаний Q=2π*E/∆E – добротность среды к механическим колебаниям

Реологическая модель Земли 0 10 Нижняя мантия 250 Оливин → шпинель 670 1700 Внешнее ядро 300 Астеносфера Литосфера 600 Астеносфера Qμ 2700 2400 2885 км Пироксен → ильменит Qμ – добротность вещества Земли к сдвиговым деформациям

СОСТАВ ПРОЦЕСС Астеносфера верхняя (10 -250 км) Рождение базальтовой магмы и наращивание земной коры Перидотит + базальт Астеносфера нижняя (2700 -2885 км) Силикатная матрица + железо Рост ядра за счет мантии