Фоновое землетрясение окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины»

Кафедра Общей Химии

РЕФЕРАТ

по учебной дисциплине: Экологический мониторинг

на тему: Фоновое землетрясение окружающей среды

Троицк 2014

Содержание

Введение

1. Механизм возникновения землетрясений

2. Расчеты энергии землетрясений

3. Балльная оценка силы землетрясений

4. Поиск предвестников

5. Годовая периодичность

6. Сейсмические предвестники

7. Повторяемость землетрясений и сейсмические бреши

8. Деформационные предвестники

9. Электромагнитные предвестники

Литература

землетрясение сейсмический предвестник энергия

Введение

Землетрясение - одно из самых древних катастрофических явлений на Земле. Несмотря на это, пока никто не знает, где, когда и какой силы произойдет следующее землетрясение.

Землетрясение возникает при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результатте тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров.

Напомним некотороые определения. Область, где возникает процесс разрушения, называется очагом, гипоцентром или гипоцентральной областью. Проекция очага или его области на земную поверхность называется эпицентром или эпицентральной областью. Если очагом является протяженный сброс вдоль вертикальной плоскости, то эпицентром будет длинная полоса; при наклонной плоскости сброса эпицентральная область будет представлена широкой полосой. Диаметрально противоположное эпицентру место на земном шаре называют антицентром; расстояние от эпицентра до какой-либо точки на земной поверхности - эпицентральным. Для удаленных землетрясений оно измеряется вдоль дуги большого круга, часто в градусах (1 =111,1 км). Время возникновения землетрясения называют моментом землетрясения или временем в очаге.

Чувствительные сейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно из них может быть катастрофическим, а около ста - разрушительной силы.

Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 км, такие землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят на глубине от 70 до 300 км, называют промежуточными, а глубже 300 км - глубокими. Досих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км.

Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях принадлежит поверхностным и только 3% - глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5,5. Анализ распределения сильных землетрясений по земному шару показывает, что прмерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти все глубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг, глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясений происходит также в Альпийско-Гималайском поясе. Так, очаги сильных промежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше.

Особенно много примеров связи поясов поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений непосредственно с тектонической деятельностью существует в Тихоокеанской области: поверхностные землетрясения обычно происходят между океаническими прогибами и ближайшей материковой или островной горной цепью, промежуточные возникают под островными горными цепями, очень же глубокие значительно удалены от океаничкских впадин. Арктическо-Атлантический пояс возникновения землетрясений и пояс Индийского океана, как и ответвление Тихоокеанского пояса к острову Пасхи, также совпадают с подводными горными цепями.

Распределение землетрясений по энергии, по географическим зонам, а также их связь со сроением этих зон, т.е. вся эта совокупность характеристик, объединяются понятием сейсмичность.

Пояса сейсмической активности делят всю поверхность земного шара на блоки, внутренние части которых можно считать асейсмическими. Тихоокеанский бассейн является одним из таких блоков; остальные, наиболее крупные, имеют континентальный характер.

1. Механизм возникновения землетрясений

Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.

В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность,как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.

Путем непосредственных измерений были получены до сих пор довольно немногочисленные данные о величине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для землетрясения 1906г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж.Рейд в 1910г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различных теорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:

1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.

2. Относительные перемещения блоков нарастают постепенно.

3. Движение в момент землетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.

4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва - сначала на ограниченном участке, затем площадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее роста не превосходит скорости распространения сейсмических волн.

5. Энергия, освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругой деформации горных пород.

В результате тектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения. Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y=0,z=0).

В настоящее время для изучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление первых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн. Поле смещений в волнах P на больших расстояниях от источника выражается формулой

U_P=-F_yzyzr/(a²L²²-y²)

где F_yz - сила действующая на площадке радиусом r; - плотность горных пород; a - скорость P - волны; L расстояние до пункта наблюдения.

В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45^о. Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.

Границу разрыва называют дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефекты кристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические и магнитные явления, которые могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказания землетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной природы.

В настоящее время общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем в результате диффузии воды в очаговую зону происходит увеличение скоростей волн.

Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жескость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.

2. Расчеты энергии землетрясений

Оценка энергии землетрясений представляет большое значение для выявления их взаимосвязи и причин возникновения. Такая связь существует: слабые землетрясения могут являться предвестниками сильных. Важно классифицировать землетрясения по величине энергии. Оценка их силы в баллах, требуя обследования на местности, может быть дана далеко нк всегда (особенно в малонаселенных районах и на морях). Немаловажно, что балльная оценка делается, как правило, не для эпицентра, а для длижайшего к нему населенного пункта. Энергия же землетрясения может быть рассчитана по данным сейсмических станций для любого зарегистрированного колебания, причем это будет величина, характеризующая не эпи-, а гипоцентральную область землетрясения.

Остановимся на понятии "энергия землетрясения". Причиной землетрясения являются значительные деформацииземных слоев. С энергетической точки зрения зеьлетрясение есть "освобождение" энергии деформации и переход ее в другие формы. Освобождающаяся энергия расходуется главным образом на разрушение горных пород в районе очага, часть ее переходит в тепло и лишь небольшая доля этой энергии идет на образование упругих волн, излучаемых очагом. Умение определять общую освобождаемую энергию позволило бы судить о величине потенциальной энергии деформаций, вызывающих землетрясение, оценивать по наблюдениям сейсмических станций силу сотрясения в эпиценральной области и т.п. К сожалению, пока возможно непосредственно измерить лишь энергию различных упругих волн, вызываемых зенлетрясением в толще Земли. В связи с этим термин "энергия землетрясения" можно употреблять для обозначения суммарной энергии упругих волн, излученных в очаге. Учитывая вышесказанное, можно ставить задачу о классификации зеьлетрясений по величине суммарной энергии упругих волн.

Землетрясения очень различаются по величине энергии, это заставдяет нас сравнивать энергию разных по силе землетрясений по логарифмической шкале. Обычно достаточно определить значение энергии с точностью до порядка.

Определение энергии по методу Б.Б. Голицина сводится к нахождению полного потока энергии сейсмической волны в окрестности очага по плотности потока энергии в точке наблюдения. Из анализа сейсмограмм удаленных сейсмических станций видно, что главная часть энергии приходится всегда на так называемую главную фазу землетрясения, т.е. на долю сейсмических волн, распространяющихся вдоль поверхности Земли. Если бы волны не затухали, то общее количество энергии E, прошедшей через площадь сечения в 1 см² на расстоянии L, равным эпицентральному, было бы равно E=E/(2L²). Но так как в реальном случае мы имеем дело с затухающими волнами, то E=Ee^-KL/(2L²). (K - коэффициент затухания поверхностной сейсмической волны). Полная энергия, выделившаяся при образовании поверхностной волны). Полная энергия выделившаяся при преобразовании поверхностной волны, оказывается равной E=2 L²e^KL E.

Определим E - энергию в точке наблюдения. Для определения энергии, протекающей через единицу поверхности, нормальной к распространению волны, мысленно вырежем в среде вдолб нормали к фронту цилиндр с основанием 1 см² и длинной dn. Его масса будет равна dn ( - плотность породы). При прохождении волны цилиндр отклоняется от положения равновесия. Если скорость движения цилиндра относительно положения равновесия X=dx/dt ( X - смещение от положения), то кинетическая энергия цилиндра dE_кин=dnX²/2 или E_кин=cX²dt/2. Заменим dn на cdt, где c - скорость распространения поверхностной волны. Чтобы получить значение всей кинетической энергии, протекшей через точку наблюдения, достаточно проинтегрировать эту формулу по времени прохождения волны через точку наблюдения:

E_кин=(c/2)X²dt

Необходимо учесть также потенциальную эергию прошедшей упругой волны. Известно, что средняя потенциальная эергия равна средней кинетической. Следовательно, полную энергию E, прошедшую через точку наблюдения, получим, удвоив значение E_кин:

E_кин=cX²dt

Вычисление этого интервала представляет значительные технические трудности ввиду сложной зависимости X от t. Обычно считают, что приходящую волну можно разбить на ряд последовательных интевалов, в пределах которых колебания почвы синусоидальны. Это раносиль предположению о том, что запись землетрясения можно разбить на n участков продолжительностью dt_i с постоянными амплитудами и периодами T_i. Для гармонических колебаний X=Acos(2t/T), следовательно X²dt=2²A²t/T², если t>> T. Здесь A=X_max - максимальное смещение почвы; T период колебаний. Тогда

E=2²c(A/T²)(t_i),

E=4²cL²e^KL(A/T²)(t_i).

Если исходить из физической объемных и поверхностных волн, то правильно определять энергию землетрясений как сумму энергий продольной и поперечной волн: E=E_P + E_S или E_P,S= 4²L² E. Коэффициент поглощения K для объемных волн в среднем составляет 0.00024 км^-1.

Однако выделение участков записи ос постоянными амплитудами и периодами для объемных волн обычно оказывается невозможным, и приходится разбивать запись на интервалы с относительно постоянным периодом и подставлять в формулу для E средние значения смещений в выбранных интервалах. Приведенные формулы для определения полной энергии не учитывают искривления сейсмических лучей и являются поэтому приближенными; в частности, при определении энергии по объемным волнам возможна ошибка на три порядка. Более точная формула должна учитывать действительную форму сейсмических лучей. Тогда формула имеет следующий вид:

E_P,S=4R²sinL sin₀/(d_n/dL) cos_n) e^KL E,

где ₀, _n - угол выхода волны в точке наблюдения и в очаге; R - средний радиус Земли. При использавании этой формулы нужно в каждом отдельном случае определять угол выхода или знать углы выхода в функции расстояния от источника.

При выводе формул для энергии землетрясения было сделано предположение об однородности излучения энергии из очага. наблюдения, однако, показывают, что это предположение не соответствует действительности, так как очаг всегда характеризуется направленностью излучения. поэтому для получения истинной величины энергии нужно усреднять значения, полученные по данным сейсмических станций, лежащих в разных азимутах от эпицентра.

3. Балльная оценка силы землетрясений

Для изучения сейсмичности отдельных территорий очень важно иметь балльную оценку землетрясений по инструментальным данным, особенно при разрушительных землетрясениях, когда нет возможности дожидаться обследования эпицентральной зоны. Впервые уравнение, связывающее балльность (I) в эпицентре с магнитудой (M), было получено Б.Гутенбергом и К.Рихтером для Калифорнийских землетрясений в виде I=aM-b; a=1.7; b=2.1 (a,b -некоторые постоянные для очагов с глубиной -20 км). Зависимость I (в баллах) от глубины очага (h) изучал также Н.В.Шебалин, который получил

I=1.5M-3,5lgh+3.

Следует отметить, что оценка силы землетрясений в баллах имеет существенный недостаток, обусловленный многообразием индивидуальных особенностей конструкций любых сооружений.

4. Поиск предвестников

Одним из методов поиска предвестников землетрясений является мониторинг электрического сопротивления земной коры. Физическим основанием для этого является высокая чувствительность удельного электрического сопротивления горных пород к изменениям их напряженного состояния, которая объясняется тем, что в условиях естественного залегания горных пород в земных недрах их удельное электрическое сопротивление практически не зависит от сопротивления минерального скелета, а определяется количеством и минерализацией воды в порах и трещинах породы, трещиноватостью и пористостью этой породы, ее структурой и текстурой, температурой и давлением, т.е. теми факторами, которые могут претерпевать существенные изменения при изменениях характера напряженно-деформированного состояния горных пород в процессе подготовки землетрясений.

Источником зондирующего поля служит магнитогидродинамический генератор - энергетическая машина, непосредственно преобразующая химическую энергию в электрическую.

5. Годовая периодичность

При исследованиях природы временных вариаций геофизических явлений, и в частности режима микроземлетрясений, исследователями отмечались их регулярные изменения с годовой периодичностью.

6. Сейсмические предвестники

Изучение сейсмического режима и изменений его во времени в целях поиска возможных предвестников сильных землетрясений занимает особое место среди других методов прогноза землетрясений. Пространственно-временная картина сейсмичности непосредственно отражает развитие под действием тектонических напряжений процесса разрушения материала земных недр и подготовки магистрального разрыва, каковым является сильное землетрясение. Количество слабых землетрясений, их расположение в пространстве, механизмы их очагов могут служить основой для определения напряженно-деформированного состояния отдельных блоков среды, картирования свойств отдельных участков глубинных разломов и их изменений во времени, выявления неоднородностей и зон повышенной концентрации локальных напряжений, которые играют важную роль в возникновении предвестников землетрясений. Очень важно, что при этом обеспечивается возможность изучения процессов на больших глубинах, непосредственно в очаговых зонах землетрясений. Причем информацию о том или ином пункте можно получить даже в тех случаях, когда непосредственно в этом пункте сейсмические станции отсутствуют, хотя, конечно, точность определения параметров землетрясений, и в первую очередь глубины гипоцентра, ухудшается.

С точки зрения организации массовых наблюдений важно отметить, что сейсмические наблюдения в различных регионах мира проводятся и независимо от задач прогноза землетрясений. В частности, они являются неотъемлемой частью системы мониторинга подземных ядерных взрывов, и поэтому многие задачи поиска предвестников землетрясений могут решаться на основании сейсмических данных без установки дополнительных сейсмических станций.

Имеются обширные каталоги землетрясений отдельных регионов, материалы мировой сети сейсмических наблюдений, а также сведения об исторических землетрясениях, полученные как из письменных источников, так и с помощью исследований палеосейсмодислокаций. Все это позволяет сопоставлять особенности развития сейсмического процесса как в различных (с точки зрения геолого-тектонического строения) регионах мира, так и в различные периоды времени, оценивать значимость тех или иных эффектов прогностического характера и количество ложных тревог.

Важным требованием к используемым для анализа сейсмологическим данным (которое, к сожалению, не всегда выполняется) является однородность каталога землетрясений, поскольку в противном случае возможно возникновение целого ряда “аномальных” изменений сейсмического режима, обусловленных не реальными изменениями в земных недрах, а неоднородностью анализируемых данных, т.е. неоднородность каталогов приводит к ложным аномалиямю Одним из наиболее распространенных видов такого рода ложных аномалий связан с изменениями нижнего порога энергии землетрясений, регистрируемых той или иной сетью сейсмических станций. Это может быть обусловлено изменениями количества станций в сети, конфигурации их расположения, сменой типа аппаратуры или изменением ее чувствительности, изменениями методики обработки данных. Те же самые причины могут вызывать и другой, более сложный с точки зрения его выявления, эффект, связанный с систематическими изменениями в определении энергетических характеристик землетрясений. Следует отметить, что при малом количестве станций в сети эффекты могут возникать, например, из-за того, что отдельные землетрясения не удается регистрировать с достаточной точностью на всех станциях сети.

7. Повторяемость землетрясений и сейсмические бреши

Землетрясение представляет собой разрушение материала земных недр под воздействием тектонических напряжений. Следовательно, по теории упругой отдачи Дж.Рейда, можно предположить, что следующее землетрясение в том или ином сегменте разлома произойдет лишь после того, как уровень накопленных напряжений достигнет некоторого порогового уровня, превышающего предел прочности материала. Скорость накопления тектонических напряжений определяет период повторяемости землетрясений, и при постоянной скорости этот период должен быть достаточно стабильным. Анализируя данные о сильных землетрясениях Камчатки, Курильских островов и северной части Японии, С.А.Федотов в 1965г. Заметил периодичность сильных землетрясений и, развивая идею Дж.Рейда, ввел понятие сейсмического цикла, которое сейчас широко используется многими исследователями. С.А.Федотову (1965) принадлежит также понятие “сейсмическая брешь”, которое непосредствено вытекает из представлений о повторяемости землетрясений в результате медленного накопления напряжений и хорошо согласуется с основными представлениями о тектонике плит.

Было установлено, что сильные землетрясения в одном и том же сегменте границы плит обычно повторяется не чаще, чем через несколько десятилетий, а во многоих местах еще реже. Период повторяемости, как уже отмечалось, определяется скоростью накопления напряжений. Сегменты, в которых не просходило сильных землетрясений в течение нескольких последних десятилетий, стали называть сейсмическими брешами. В работе [Habermann et al.,1983] сейсмическая брешь определена как сегмент границы тектонических плит, в которых не происходило сильных землетрясений за последние 30 лет.

Имеется множество примеров использования сейсмических брешей для предсказания мест сильных землетрясений на границах тектонических плит. Всего с 1968г. Только в Тихоокеанском сейсмическом поясе в зонах выделенных сейсмических брешей произошло 13 сильных землетрясений. В результате анализа данных о сильных землетрясениях за последние 100 лет в окрестностях о.Хоккайдо (Япония) была уверенно выделена зона сейсмической бреши. К тому времени в этой зоне не было сильных землетрясений почти 80 лет при повторяемости сильных землетрясений в этом регионе от нескольких десятков до 100 лет и более. Во всех других зонах рассматрваемого участка сильные землетрясения произошли за последние 20 лет до рассматриваемого момента времени. Магнитуда рассматрваемого землетрясения оценивалась как М=8,0. Автор работы изложил свои соображения на заседании кооординационного комитета Японии по прогнозу землетрясений. В июне 1973г. В выявленной им зоне сейсмической бреши произошло землетрясение с М=7,4, афтершоки которого заполнили зону сейсмической бреши.

К.Моги (1988г.), проанализировав ту же последовательность землетрясений, пришел к выводу, что можно было предсказать не только место, но и примерное время возникновения землетрясения 1973г. с М=7,4. Он заметил, что интервалы времени между последовательными событиями от начала цикла до его конца постепенно и закономерно уменьшаются.

Для описания повторяемости землетрясений и объяснения феномена сейсмической бреши существует много моделей, В уже упоминавшейся работе К.Моги (1988г.) предложена и проанализирована простая модель (состоящая из нескольких пружинок, сжимаемых между двумя пластинами), которая объясняет отмеченную им закономерность изменения временных интервалов между последовательными событиями в цикле. Небольшое усложнение этой модели приводит к возникновению наряду с циклами детерминированного хаоса.

8. Деформационные предвестники

К деформационным обычно относят предвестники землетрясений, выявленные по данным наблюдений за медленными движениями земной поверхности. Такие наблюдения представляют собой один из основныхметодов поиска предвестников различных геодинамических явлений, в том числе землетрясений. Это объясняется тем, что они позволяют фактически непосредственно контролировать процесс изменения напряженного состояния и деформирования земной коры.

Для мониторинга медленных движений земной коры при изучении тектонических процессов и поиске возможных предвестников землетрясений исполшьзуется юольшое количество методов, обеспечивающих измерения на разных масштабных уровнях. Интегральные характеристики перемещений литосферных плит и крупных блоков земной коры изучаются с помощью повторных геодезических съемок и светодальномерных измерений, методов космической геодезии. Поскольку неоднородные горные массивы характеризуются резкой неоднородностью деформаций и изменений физико-механических свойств горных пород, значительный интерес представляют изменения на малых базах. Для их проведения разработан ряд деформографов и наклономеров различных типов. К настоящему времени наибольшее распространение получили кварцевые деформографы. В этом случае базы измерений составляют, как правило, десятки метров,а между точками крепления кварцевой трубы могут находиться отдельные неоднородности и тектонические нарушения различной ориентации. Идеальной реализацией стремления осуществлять локальные наблюдения является, по-видимому, мониторинг смещений по отдельным тектоническим нарушениям и трещинам.

Перечисленные методы обеспечивают прямые измерения деформаций горных массивов. Однако объемное деформирование горных пород приводит и к изменениям уровня подземных вод, что послужило основанием для развития гидрогеодеформационного метода прогноза землетрясений.

Под прогнозом землетрясения обычноподразумевают предсказание энергии, места и времени его возникновения. Однако ограничение только этими параметрами ожидаемого сейсмического события изначально предполагают ориентацию на чисто эмпирический подход в исследованиях по прогнозу землетрясений. С методологической точки зрения уже сейчас необходимо в качестве одной из главнейших ставить задачу предсказания не только энергии, места и времени возникновения землетрясения, но и его фокального механизма. Для этого нужно пересмотреть требования к системам прогностических наблюдений и применяемым методам интерпретации данных, более целенаправленно изучать природу процессов в очаговых зонах. С практической точки зрения предсказание фоакльного механизма землетрясения позволит более точно оценивать характер сильных движений земной поверхности в различных пунктах. Только на пути глубоких фундаментальных исследований природы тектонических сил и характера накапливаемых в регионе упругих деформаций можно ожидать реального продвижения вперед в решении столь сложной и важной проблемы, как прогноз землетрясений.

Экспериментальнойосновой таких исследований являются данные геодезических наблюдений, предоставляющие возможность слежения за развитием процесса накопления упругих деформаций в больших объемах земной коры. Они могут использоваться для определения размеров и пространственного положения зон с аномальным характером движений земной поверхности, оценок скоростей этих движений. Важность результатов повторных геодезических измерений для понимания процессов подготовки землетрясений убедительно продемонстрирована еще в начале века, когда именно на их основе была разработана теория упругой отдачи Дж.Рейда.По мнению А.К.Певнева (1988г.), основанному на результатах многочисленных полевых данных наблюдений, геодезические наблюдения являются единственным методом,способным обеспечить детерминированный прогноз места и энергии ожидаемых сильных коровых землетрясений. Он считает, что при накоплении сдвиговых деформаций появляется экспоненциальное распределение упругих смещений в породах сейсмогенного слоя, которое может быть измерено геодезическими методами.

9. Электромагнитные предвестники

Одним из возможных механизмов электризации горных пород при их деформировании и разрушении может быть пьезоэффект кварцсодержащих пород. Однако механоэлектрические явления наблюдаются и в горных породах, не обладающими пьезоэлектрическими свойствами.

Электризация возникает при неоднородном поле напряжений в образце, причем появление электрического поля и его изменения отражают наличие динамических процессов в очаге готовящегося разрушения независимо от характера развития механических напряжений в массиве горных пород.

Наблюдения за вариациями естественных электрических полей широко и весьма успешно используются для изучения напряженного состояния массивов в горных выработках. С помощью этого метода определяют расположение и размеры нарушенных зон массива и их развитие. При этом появление в некоторые моменты времени в массиве структурно-нарушенных участков четко отмечается по локальным изменениям электрического потенциала, что оценивать опасность возникновения горных ударов. Установленные общие закономерности и диапазон изменений потенциала в пределах зоны опорного давления применительно к различным породам позволили разработать автоматизированную систему оповещения об опасных проявлениях горного давления.

Таким образом, и в горных выработках метод измерения электрических полей оказывается информативным средством изучения изменений напряженного состояния массивов, что также находит применение в решении проблемы прогноза землетрясений.

Литература

1. Сидорин А.Я. “Предвестники землятресения”. Наука 1992 г.

2. Линьков Е.М. “Сейсмические явления”. Ленинградский университет 1987 г.

3. Сборник статей “Землятресения и процессы их подготовки”, Наука 1991 г.

Размещено на Allbest.ru