Способ выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений

С 01 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а)5 6 01 Ч 1/00 О Б Е К ПАТЕНТ ОО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт физики Земли им. О.Ю, ШмидТЭ(73) Институт физики Земли им, О,Ю. Шмидта РАН(56) Крестников В,Н. и др. Четвертичная тектоника Памира и Тянь-Шаня, М.; Наука,1979, с, 24 - 43.Копничев Ю.Ф. и др, Детальное картирование верхней мантии в районе Тянь-Шаня попоглощению поперечных сейсмических. волн.- Иэв, АН СССР, Физика Земли, 1987, В 10,с. 11-25,Изобретение относится к области сейсмологии, в частности, к методам сейсмического районирования.Целью предложенного способа является повышение эффективности выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений, включающем установку сейсмических станций, регистрацию сейсмических волн от взрывов и местных землетрясений и обработку и интерпретацию полученных записей, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмостанций на расстояниях не более 30 км от источника сейсмических волн и с расстояниями между станциями 5 - 10 км, а при обработке сейсмограмм осуА 2 1831692 АЗ(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВЫХ ЗОН ВОЗМОЖНЫХ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ(57) Использование: сейсмология, сейсмическое районирование. Сущность изобретения: способ выделения очаговых эон возможных сильных землетрясений с М 6.0 связан с анализом характеристик короткопериодной коды записеи взрывов или землетрясений на расстояниях до 30 км от источника. Выявляются специфические огибающие коды, соответствующие большому контрасту поглощения поперечных волн в верхах мантии на расстоянии не более 10 - 15 км. В таких районах наблюдается очень крутой наклон огибающих коды в интервале времени от 18 - 22 с до 70 - 80 с, связанный с очень сильным поглощением сейсмических волн в диапазоне глубин от 30 - 40 до 160 - 180 км. 5 ил. ществляют узкополосную частотную фильтрацию вертикальных компонент сигналов с центральной частотой 0,8-1,25 Гц и шириной фильтра (1/2 - 1/3) октавы на уровне 0,1 от максимума, измеряют огибающие кода - волн на временах т2 Т где т - время от начала излучения, Ь - время пробега поперечной волны, и в случае обнаружения резкого измерения формы огибающих коды в интервале времени от 18 - 22 с до 10 - 80 с на расстояниях не более 10 - 15 км с относительным изменением уровня амплитуды не менее 0,3 ед.лог., судят о возможности возникновения сильных землетрясений с М 6,0 в районе, где наблюдаются такие изменения; при этом землетрясениям с М7,0 соответствует специфическая форма огибающих, характеризующихся участком очень крутого спадания амплитуд в1831692 расстояниях 10 - 15 км не менее 0,50 ед.лог,и далее участком пологого наклона на време-,нах до 140-168 с, 5 30 35(-18-20 сначало крутого спада на огибающих, соответствующее проникновению поперечных волн в верхи мантии); при т 2 ь форма огибающих становится неустойчи вой. Выбор расстояния между станциями связан с тем, что на расстояниях 5 - 10 км в тектонически активных районах могут наблюдаться резкие различия в форме огибающих коды; на меньших расстояниях эти "5 различия, как правило, невелики. Диапазон частотной фильтрации выбран из тех соображений, что короткопериодная кода с частотой " 1 Гц, в отличие от более низких и более высоких частот, имеет достаточно большую, длительность для обычных карьерных взрывов; кроме того, на более высоких частотах увеличивается доля изотропно рассеянных волн, затрудняющих выдЕление слоев повышенного и пониженного погло щения в верхней мантии., Предлагаемый способ реализован следующим образом, В различных очаговых зонах сильных землетрясений в районе Тянь-Шаня были устаноелены группы стауказанном интервале времени с Относительным;1 зменением уровня амплитуд на Сугь способа состои в следующем. В работе показано, что короткопериодная кода близких землетрясений и взрцвов с частотой1 Гц сформирована главным образом поперечными волнами, отраженными от многочисленных субгоризонтальных границ в коре и мантии со слабыми скачками скорости. При этом увеличению времени вдоль записи соответствуют отражения от все более глубоких границ, Таким образом, волны, Формирующие коду, "просвечивают" лито- сферу и астеносферу в районе между эпицентром и станцией, Очевидно, что резкое увеличение наклона огибающих кодц соответствует случаям, когда лучи попадают в слои относительно сильного поглощения поперечных волн, связанного с присутствием маловязкого частично расплавленного материала в верхней мантии, Можно ожидать, что в случае существования зон большого контраста поглощения, соответствующих контакту относительно жестких и маловязких блоков верхней мантии, в литосфере могут накапливаться большие напряжения, в конечном счете приводящие к сильным землетря.сениям, Полученные нами данные, описываемые ниже, хорошо согласуются с этим заключением,Выбор 30 км в качестве максимального расстояния от источника обусловлен необходимостью вцполнения условия т2 Ь при 10 15 20 25 ционарных и временных станций Института физики Земли РАН, которые. в частности, регистрировали карьерные взрывы и землетрясения на эпицентральных .расстояниях до 30 км. Проводилась узкополосная частотная фильтрация записей сигналов с центральными частями в диапазоне 0,8-1,25 Гц и шириной Фильтра (1/2-2/3) октавы на уровне 0,7 От максимума. Измерялись Огибающие кода-,волн на временах 12 Ь,На Фиг. 1 - 4 показаны примеры огибающих коды для некоторых районов Тянь-Шаня. Видно, что для всех очаговых зон сильных землетрясений с М 6,0 (Верненского, 1887, М 7,3; Гармского, 1941, М 6,4; Чаткальского, 1946, М,5, Джиргатальского, 1987, М=6,4) на расстояниях до 10-15 км наблюдается большой контраст формы огибающих коды в интервале времени От 18-22 с до 70-80 с. При этом сильным землетрясениям с М 7,0 соответствует специфическая Форма огибающих, характеризующихся участком очень крутого спадания амплитуд в интервале времени от 18 - 22 с до 70 - 80 с с относительным изменением уровня амплитуд не менее 0,50 ед.лог,и далее участком относительно пологого на-,клона на временах до 140 - 160 с. Для модели однократных отражений поперечных волн это соответствует очень большому контрасту поглощения в верхах мантии в диапазоне глубин приблизительно от 30-40 до 160 - 180 км. Существенно при этом, что с очаговыми зонами землетрясений с М7,0 связаны области очень тонкой коры ( 30-40 км), под которой до глубин160 - 180 км простирается мощной слой очень сильного поглощения. Таким образом, можно полагать, что эоны глубинных разломов, к которым приурочены очаги сильных землетрясений, имеют очень глубокие "корни", Для них характерна очень тонкая лито- сфера, по-видимому, ограниченная границей М, поднимающейся здесь на 20 - 30 км по сравнению с окружающими районами, а также сравнительно узкая зона очень мощной астеносферы, Существование столь ярко выраженной зоны маловяэкого материала облегчает относительные перемещения различных блоков литосферы, что и проявляется, в частности, в генерации в таких районах сильных землетрясений Ес; тественно при этом, что увелич 6 нию контраста вязкости литосферы и астеносферы, а также возрастанию мощности маловяэкого слоя в верхах мантии соответствует увеличение максимальной энергии возможных землетрясений, 1831692В то же время, по нашим данным, в слабосейсмичных или асейсмичных районах огибающие коды характеризуются достаточно большой устойчивостью формы.На фиг. 5 показаны примеры огибающих коды для района Украинского щита, Как известно, здесь не зарегистрированы землетрясения с М 5,0, Характерно, что в этом, а также вдругих асейсмичных районах огибающие коды отличаются очень высокой устойчивостью формы на расстояниях по крайней мере до 30-35 км, а в некоторых случаях (например, в районе Илийской впадины) - даже до 200 км. Различия в изменении уровня огибающих в укаэанном выше интервале времени здесь не превышает 0,20 ед.лог.Таким образом, использование информации о характеристиках коды близких карьерных взрывов и землетрясений позволяет надежно выделять очаговые области возможных сильных землетрясений.Применение предлагаемого метода выделения очаговых эон сильных землетрясений обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:1. Анализируется информация о поглощении короткопериодных поперечных волн, позволяющая наиболее надежно выделять области маловязкого материала верхней мантии, который является, по-видимому, одной иэ главных причин тектонических движений,2, Очень высокая детальность картирования поля поглощения, обеспечивающая воэможность выделения контрастных зон в верхах мантии на расстояниях не более 10-15 км. 3, В качестве источников колебаний могут быть использованы обычные карьерные взрывы.Формула изобретения 5 Способ выделения очаговых зон возможных сильных землетрясений, включающий установку сейсмических станций, регистрацию сейсмических волн от взрывов и местных землетрясений и обработку и ин терпретацию полученных записей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности выделения очаговых зон сильных землетрясений, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмо станций на расстояниях не более 30 км отисточника сейсмических волн и с расстояниями между станциями 5-10 км, а при обработке записей осуществляют узкополосную частотную фильтрацию вертикальных ком понент сигналов с центральной частотой0,8 - 1,25 Гц и шириной фильтра 1/2 - 1/3 октавы на уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие кода - волн на временах 12 тз, где 1 - время от начала излучения, ь - время 25 пробега поперечной волны, и в случае обнаружения относительного изменения уровня амплитуды огибающих коды - волн не менее 0,3 лог,ед, в интервале времени от 18 - 22 с до 70-80 с судят о возможности возникно вения сильных землетрясений с М6,0 врайоне, где наблюдаются такие изменения, а при относительном изменении уровня амплитуд в указанном интервале времени не менее 0,5 ед.лог, и существовании далее 35 участка пологого наклона огибающих кода-волн на временах до 140-160 с судят о возможности возникновения землетрясе- нийсМ 7,0.1831692 Фиг.2. Огибающие коды для очаговой зоиы Гармсия 1941 г. 1,2 - ст.Гарм, В - 5-10 км. зев г.1 . Огибающие коды для очаговой сения 1887 г. 1,2 - времеииыв стаиции;маблюдается ка расстоякиях 10-15 км замы Бериевского зеМлв оитраст формы огибающя1831692 аю Фиг.З. Огибающие коды для очаговой зокы Чсекия 1946 г. 1,2 - времеикые стакции, Ъ 5-1 кальского земл.,тальского зеьиеФиг.4, Огибающие коды для очаговой зоки Жкитрясвкия 1987 г, 1,2 - временная стакция, Ъ51831692 юо с ающие коды для райоиа щита, Ъ 30-35 км; 3=30 к ни рректор С. Юск ля едакто 3 2551 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Фиг.5. Огибзападная гракица Составитель, Ю.Техред М. Моргентал раиаского щита. 1,2 - юг 4 - цвитральаая часть щит