Викулин А.В. Физика Земли и геодинамика
Подождите немного. Документ загружается.
Шкала сейсмической интенсивности MSK-64
Шкала со авлена С.В. Медведевым (Москва), В. Шпонхойером (Sponheuer, Иена)
и В. Карником (Karnik, Прага) и принята в 1
ст
964 г. [Медведев, 1968].
1. Классификация, принятая в шкале
Типы сооружений
т
Здания, возведенные без необходимых антисейсмических мероприятий.
Тип А – здания из рваного камня, сельские постройки, дома из кирпича-сырца,
глинобитные дома.
Тип Б – обычные кирпичные здания, здания крупноблочного и панельного типа,
фахверковые строения, здания из естественного есаного камня.
Тип В – каркасные железобетонные здания, деревянные дома хорошей постройки.
Количественные характеристики
Отдельные – около 5%
ногие – около 50%
Боль
Классификация повреждени
М
шинство – около 75%
й
1 степень. Легкие повреждения: тонкие трещины в штукатурке и откалывание
неболь о
ымовых
трубах
трещины в стенах, падение
дымов
ших куск в штукатурки.
2 степень. Умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание
довольно больших кусков штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в д
, падение частей дымовых труб.
3 степень. Тяжелые повреждения: большие и глубокие
ых труб.
4 степень.
Разрушения: сквозные трещины и проломы в стенах, обрушения частей
зданий, разрушение связей между отдельными частями зданий, обрушение внутренних
стен и стен заполнения каркаса.
5 степень. Обвалы: полное разрушение зданий.
Группировка признаков интенсивности
а) Люди и их окружение
б) Сооружения
в) Природные явления
2.
Интенсивность (в баллах)
1 балл. Неощутимое землетрясение.
а) Интенсивность колебаний лежит ниже предела чувствительности людей;
колебания почвы отмечаются только приборами.
б) –
в) -
2 балла. Едва ощутимое землетрясение.
а) Колебания ощущаются только отдельными людьми, находящимися в покое
внутри помещений, особенно на верхних этажах.
б) –
в) -
3 балла. Слабое землетрясение.
а) Землетрясение ощущается многими людьми, находящимися внутри
помещений;
под открытым небом – только в благоприятных условиях. Колебания схожи с
сотрясением, с здаваемым проезжающим легким г узовиком. Внимательные
наблюдатели замечают легкое раскачивание висячих предметов, несколько более сильное
на верхних этажах.
б) -
о р
в) -
4 балла. Заметное сотрясение.
а) Землетрясение ощущается внутри зданий многими людьми; под открытым
небом – немногими. Кое-где спящие просыпаются, но
никто не пугается. Колебания
схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим рядом с домом тяжело нагруженным
71
грузовиком. Дребезжание окон, дверей, посуды. Скрип полов и стен. Начинается
дрожание мебели. Висячие предметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых
сосудах слегка колеблется. В стоящих на месте автомашинах толчок заметен.
б) -
в) -
5 баллов. Пробуждение.
а) Землетрясение
ощущается всеми людьми внутри помещения, под открытым
небом е
ковые часы.
Некото
лопываются. Из наполненных открытых сосудов в
неболь
ни в отдельных зданиях типа А.
е ча я с
; может быть слышен звон малых колоколов на
колокольнях.
б) Повреждение первой степени в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях
типа А. В отдельных зданиях типа А
повреждения 2 степени.
в) В немногих случаях в сырых грунтах возможны трещины шириной до 1 см; в
горных районах отдельные случаю оползней. Наблюдаются изменения дебита источников
и уровня воды в колодцах.
7 баллов. Повреждение зданий.
а) Большинство людей в страхе выбегают из помещений. Многие люди с трудом
удерживаются на ногах. Колебания отмечаются лицами,
ведущими автомашины. Звонят
большие колокола.
б) Во многих зданиях типа В – повреждения 1 степени; во многих зданиях типа Б –
повреждения 2 степени. Во многих зданиях типа А – повреждения 3 степени, в отдельных
зданиях этого типа – повреждения 4 степени. В отдельных случаях – оползни проезжих
частей дорог на крутых склонах и трещины на дорогах. Нарушения стыков
трубопроводов; трещины в каменных оградах.
в) На поверхности воды образуются волны, вода становится мутной вследствие
поднятия ила. Изменяется уровень воды в колодцах и дебит источников. В немногих
случаях возникают новые или пропадают существующие источники воды. Отдельные
случаи оползней на песчаных или гравелистых берегах рек.
8 баллов. Сильные повреждения зданий.
а) Испуг
и паника; испытывают беспокойство даже лица, ведущие автомашины.
Кое-где обламываются ветви деревьев. Сдвигается и иногда опрокидывается тяжелая
мебель. Часть висячих ламп повреждается.
б) Во многих зданиях типа В – повреждения 2степени, в отдельных зданиях этой
группы – повреждения 3 степени. Во многих зданиях типа Б – повреждения 3 степени, в
отдельных – 4 степени. Во многих зданиях
типа А – повреждения 4степени, в отдельных –
5 степени. Отдельные случаи разрыва стыков трубопроводов. Памятники и статуи
сдвигаются. Надгробные камни опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.
в) Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог; трещины в
грунтах достигают нескольких сантиметров. Возникают новые водоемы. Иногда
пересохшие колодцы наполняются водой или существующие колодцы иссякают
. Во
многих случаях изменяется дебит источников и уровень воды в колодцах.
9 баллов. Всеобщее повреждение зданий.
– многими. Многие спящие просыпаются. Немноги лица
выбегают из помещений.
Животные беспокоятся. Сотрясение зданий в целом. Висячие предметы сильно качаются.
Картины сдвигаются с места. В редких случаях останавливаются маятни
рые неустойчивые предметы опрокидываются или сдвигаются. Незапертые двери и
окна распахиваются и снова зах
ших количествах выплескивается жидкость. Ощущаемые колебания схожи с
колебаниями
, создаваемыми падением тяжелых предметов внутри здания.
б) Возможны повреждения 1 степе
в) В н которых слу ях меняетс дебит и точников.
6 баллов. Испуг.
а) Землетрясение ощущается большинством людей как внутри помещений, так и
под открытым небом. Многие люди, находящиеся в зданиях, пугаются и выбегают на
улицу. Немногие лица – теряют
равновесие. Домашние животные выбегают из укрытий. В
немногих случаях может разбиться посуда и другие стеклянные изделия; падают книги.
Возможно движение тяжелой мебели
72
а) Всеобщая паника; большие повреждения мебели. Животные мечутся и кричат.
б) Во многих зданиях типа В – повреждения 3 степени в отдельных – 4 степени. Во
многих зданиях типа Б – повреждения 4 степени и в отдельных – 5 степени. Во многих
зданиях типа А – повреждения 5 степени. Памятники и колонны опрокидываются.
Значительные повреждения искусственных водоемов; разрывы части
подземных
трубопроводов. В отдельных случаях – искривление железнодорожных рельсов и
повреждение проезжих частей дорог.
в) На равнинах наводнения, часто заметны наносы песка и ила. Трещины в грунтах
достигают ширины 10 см, а по склонам и берегам рек – свыше 10 см; кроме того, большое
количество тонких трещин в грунтах. Скалы обваливаются; частые оползни и
осыпания
грунта. На поверхности воды большие волны.
10 баллов. Всеобщее разрушение зданий.
а) Во многих зданиях типа В – повреждения 4 степени, а в отдельных – 5 степени.
Во многих зданиях типа Б – повреждения 5 степени, в большинстве зданий типа А
повреждения 5 степени. Опасные повреждения плотин и дамб, серьезные повреждения
мостов. Легкие искривления железнодорожных рельсов. Разрывы
или искривления
подземных трубопроводов. Дорожные покрытия и асфальт образуют волнообразную
поверхность.
б) Трещины в грунтах шириной несколько дециметров и в некоторых случаях – до
1 м. Параллельно руслам водных потоков появляются широкие разрывы. Осыпания
рыхлых пород с крутых склонов. Возможны большие оползни на берегах рек и крутых
морских побережьях. В прибрежных районах
перемещаются песчаные и илистые массы;
выплескивание воды в каналах, озерах, реках и т.д. Возникают новые озера.
11 баллов. Катастрофа.
б) Серьезные повреждения даже зданий хорошей постройки, мостов, плотин и
железнодорожных путей; шоссейные дороги приходят в негодность; разрушение
подземных трубопроводов.
в) Значительные деформации почвы в виде широких трещин, разрывов и
перемещений
в вертикальном и горизонтальном направлениях; многочисленные горные
обвалы.
Определение интенсивности сотрясения (балльности) требует специального
исследования.
12 баллов. Изменения рельефа.
б) Сильное повреждение или разрушение практически всех наземных и подземных
сооружений.
в) Радикальные изменения земной поверхности. Наблюдаются значительные
трещины в грунтах с обширными вертикальными и горизонтальными перемещениями.
Горные обвалы и обвалы берегов
рек на больших площадях. Возникают озера, образуются
водопады; изменяются русла рек.
Определение интенсивности сотрясения (балльности) требует специального
исследования.
3.
Дополнения
Приводятся числовые характеристики колебаний (смещений, скоростей и
ускорений) при землетрясениях различной интенсивности, дается краткая характеристика
интенсивности землетрясений и сопоставляются интенсивности колебаний,
классифицируемые различными шкалами.
Необходимо еще раз отметить, что шкала MSK-64 справедлива для классификации
сейсмически не укрепленных зданий.
Важные для Камчатки дополнения к шкале MSK-64 были получены на материале
обследования
сильного 24.11.1971, М = 7 землетрясения, сопровождавшегося в г.
Петропавловске-Камчатском и его окрестностях сотрясениями до 8 баллов [Сильные,
1975]. Имеющиеся данные о проявлении землетрясений на Камчатке показывают, что
«человеческий» фактор в количественном отношении часто сильно превышает
приведенные выше показатели – население постоянно находится в страхе перед сильным
73
землетрясением, паники возникают только при появлении слуха о возможности сильного
землетрясения.
Прогнозирование землетрясений, сейсмическое районирование
и сейсмостойкое строительство
Прогноз землетрясений. С целью предупреждения возможных последствий
предпр
инимаются попытки предсказания землетрясений. В этом направлении намечены
некото
,
аномальные
флукту
с ы т
л г
988, с. 202].
1976 г.
в Китае вслед за Хайченгским землетрясением в реальном времени были
после ого
из них был сделан своевременно в период от нескольких часов до нескольких дней.
Казало а Н
ых катастроф. В то
же время, с исследований
времен первопроходцев и С.П. Крашенинникова был накоплен и
преумножен уникальный опыт проведения научн сследований природных явлений и
разработки конструкторских решений по сооружению сейсмостойких зданий и
лет в научных и научно-
рые успехи, однако, практически важных результатов пока не достигнуто.
Единственный пока случай прогноза сильного землетрясения с эвакуацией
населения из эпицентральной зоны был осуществлен в Китае.
Вокруг г. Хайченга были установлены приборы для регистрации наклонов земной
поверхности, флуктуаций магнитного поля, изменений содержания хлора и радона в
подземных водах. Анализировались и другие предвестники землетрясений – сейсмические
(форшоки, рои) а также странные запахи, туман, повышение температуры почвы,
свечение. Население просили отмечать изменение уровня воды в колодцах и сообщать о
любых странностях в поведении животных. В районе разлома Чинжоу в
провинции
Ляонин дневная поверхность стала вздыматься в 20 раз быстрее обычного: за девять
месяцев высота местности увеличилась примерно на 2,5 мм. Были замечены
ации геомагнитного поля, а также изменения высотных отметок вдоль побережья
Ляодунского полуострова [Болт, 1981, с. 171-177; Соболев, 1993, с. 288-292].
С учетом всех этих событий общая тревога была объявлена 2 февраля 1975 г. в 14
часов
. Были мобилизованы спасательные средства, закрыты магазины и учреждения,
больные выне ен из клиник. Вечером в 19 часов 30 минут, спус я 5,5 часа после
объявления тревоги, произошло катастрофическое землетрясение, в результате которого
сильно пострада . Хайченг со стотысячным населением. Были разрушены сотни домов и
фабрик, но погибло около тысячи человек [Гир, Шах, 1
В
довательно предсказаны еще три землетрясения. Оперативный прогноз для кажд
сь бы, проблема прогноз землетрясений решена. о прогноз катастрофического
Таньшанского землетрясения 21.07.1976 г., несмотря на наличие явных предвестников,
сделан не
был. В результате был полностью разрушен многомиллионный промышленный
г. Таньшань и по официальным данным погибло 243 тыс. человек [Гир, Шах, 1988, с. 110-
113, 203]. По неофициальным оценкам иностранных специалистов потери при
Таньшанском землетрясении составило 650 тыс. человек погибшими при числе
пострадавших до 780 тысяч. [Болт, 1981, с. 173-174]. Известны публикации, в которых
сообщалось до одного миллиона погибших [Вокруг
, 2007].
Такой может быть цена прогноза!
Как это не может показаться странным, но объективно наиболее благоприятные
условия для решения проблемы прогноза землетрясений в настоящее время имеются
именно в Петропавловске-Камчатском. Наш город и область за более чем 300-летнее
«историческое» существование пережили большое количество природн
ых и
сооружений [Рекомендации, 1993]. В течение многих десятков
производственных учреждениях города и области проводятся работы по изучению
камчатских землетрясений и извержений
вулканов и созданы схемы прогноза их
активности [Опыт, 1999].
При поддержке федеральных структур (МЧС РФ) на Камчатке действует
прогнозный полигон, на котором в рамках утвержденных программ регулярно проводятся
мероприятия по отработке мер защиты в результате сильного землетрясения.
Сама постановка проблемы прогноза землетрясений (и природных катастроф
вообще) еще ждет своего времени.
74
Сейсморайонирование. ОСР. В настоящее время в значительно большей степени
развито направление сейсмического районирования, т. е. разбиение территории на области
с различной интенсивностью колебаний.
Для территории Камчатки такое районирование (общее сейсмическое
районирование – ОСР) выполнялось многократно (рис. 3.3) [Проблемы…,2000]. Из
данных, приведенных на этом рисунке, видно, что с увеличением наших знаний о
сейсмическом
процессе, допустимое картой ОСР значение наибольшей интенсивности
колебаний почвы для территории г. Петропавловска-Камчаткого, в среднем, один раз в
двадцать лет увеличивалось на единицу: 7 баллов в 1938 г., 8 баллов в 1963 г., 9 баллов в
1978 г. и более 9 (10) баллов в 1997 г.
Охотско
е м
о
ре
Б
е
ри н
г
о
во мо
р
е
Тихий океан
Г.Петро павловск-
Камчатский
П
-о
в
К
ам
ч
а
тка
60
56
52 168
56
0
162
52
64
64
6
Корф
Оссора
Охотс
ко
е
мо
р
е
Бе ри
н
го
в
о
мо
р
е
Тихий океан
Г.Петро павловск-
Камчатский
П-ов
К
амчатк
а
60
56
52 168
56
60
162
52
64
64
Корф
Оссора
Охотское
м
о
р
Б
е
ри
н
го
в
о
мо
р
е
е
Тихий океан
Г.Петропав ловск-
Камчатский
П-
52 168
52
ов
56
162
К
а
м
чатка
60
56
60
64
64
Корф
Оссора
Ох
о
тс
ко
е
м
о
е
ри
нг
о
во
м
о
ре
р
е
Б
Тихий океан
Г.Петропав ловск-
Камчатский
П
-
52 168
52
ов
Ка
мч атк
а
60
56
56
60
64
64
162
Корф
Оссора
1938
1963
V
V
VIII
IX
VII
VI
IX
V
VII
V
VI
1978
1997
VIII
VI
VII
IX
V
I
I
I
VIII
IX
X
X
VI
VII VII
А а
Бб б
X
В вГ г
В решении задачи сейсмического районирования территории большая заслуга
ринадлежит именно камчатским ученым: при составлении последней карты ОСР-97 была п
75
использована новая методика, разработанная и доведенная до практического применения
и ; , е в
в, 2006; Викулин,
применения
[Гусев, 2002, 2003; Гусев, Шумилина, 1995; Гусев, Петухин, 1996; Строительство, 2000;
Уломов, Шумилина, 1998; Gusev et al., 1997]. Разработанная методика развивает принятую
идеологию составления карт ОСР [Сейсмическая, 1979] и преодолевает слабые стороны
такого подхода. В первую очередь, это использование как коротких рядов сейсмических
наблюдений для описания долговременных характеристик сейсмического режима, так и
гипотезы линейности графика повторяемости землетрясений при
его экстраполяции в
область максимально возможных магнитуд; использование в расчетах представлений об
очаге как о точечном объекте; неучет разброса балла при заданных магнитуде и
расстоянии и др. При построении карты проводилось разбиение территории на условно-
однородные зоны и использовались полученные в ходе работ данные полевых
геологических работ и результаты дешифрования
аэрофотоснимков и космических
изображений. Это позволило объединить выявленные в ходе геологических камеральных
и полевых работ сейсмодислокации и сейсмообвалы [Егоров, 1996, 2008: Леонов, Егоров,
1998] с полученными ранее данными гравиметрических исследований [Зубин,
Таракановский, 1976], глубинного строения [Мороз, 1987] и электропроводности [Мороз,
1991].
Следует отметить, что г. Петропавловск-Камчатский изначально строился с учетом
программа «Сейсмозащита», в рамках которой
ания ж я и т л
и
в р н
камчатскими ученым [Викулин, 1998 Викулин М лекесце , 2006].
Новая для России методика расчета сотрясаемости была предложена сотрудником
ИВиС ДВО РАН А.А. Гусевым и в ходе комплексных работ, выполняемых на территории
Северной Камчатки в 1991-1996 гг. [Викулин, 1998; Викулин, Мелекесце
Дроздюк, Семенец, Широков, 1997, с. 15, 34-39] доведена
до практического
антисейсмических мероприятий. И, как показало
сильное ноябрьское землетрясение 1971
года [Сильные, 1975], здания и сооружения города являются, в целом, достаточно
сейсмостойкими, что исключает в нашем городе трагедию типа Нефтегорской в 1995 г.
Тем не менее, по инициативе С.А. Федотова в советское время было принято несколько
исключительно важных для города и области и не имеющих аналогов в нашей
стране
Постановлений Правительства СССР, направленных на уменьшение сейсмической
опасности [Федотов, 2004]. Как результат, с середины 90-х годов прошлого века в нашей
бласти начала действовать федеральнаяо
зд и соору ени города области усиливаются и по настоящее время, в ом чис е, по
проектам, разработанным камчатскими специалистами [Рекомендации, 1993].
Сейсморайонирование. ДСР
. МСР. С целью более тщательного районирования
территории в случае сооружения на ней особо важных объектов (атомные электростанции,
плотины, крупные холодильники, нефтехранилища и т. п.) проводится детальное
ейсми с ческое районирование (ДСР) и микросейсмическое районирование (МСР). В
соответствии с этими картами инженерами – строителями разрабатываются
соответствующие сейсмостойкие конструкции, которые способны учесть специфику
землетрясений и
выдержать колебания соответствующей интенсивности
[Сейсмическое…, 1977, 1980; Сейсмическая…,1979].
Землетрясение, его очаг, гипоцентр, эпицентр, эпицентральное расстояние
Всякое землетрясение возникает вследствие внезапного высвобожден я
значительного количества энергии в некотором объеме внутри Земли. Как правило, при
этом в некоторой области в теле Земли происходят разрушение и другие необратимые
деформации горных пород. Область, в пределах которой происходит высвобождение
накопленной упругой энергии, называется очагом землетрясения, проекция очага на
дневную поверхность – эпицентральной
областью землетрясения. Точка, в которой
начинается процесс ыделения сейсмической эне гии, азывается гипоцентром
землетрясения, его проекция на дневную поверхность - эпицентром землетрясения.
Расстояние вдоль земной поверхности от эпицентра до наблюдателя (сейсмической
станции) называется эпицентральным расстоянием, которое измеряется в километрах или
76
в градусах дуги
∆
большого (с центром в центре Земли) круга. При этом расстояние,
соответствующее одному градусу дуги, определяется из соотношения:
0
0
2360 R
π
=
; 14,1111
0
= км,
где, как и выше, R
0
≈ 6371 км – средний радиус Земли.
В случае неглубокого сильного землетрясения, когда на поверхности Земли
появляется трещины и разломы и/или в районе эпицентра располагается достаточно
густая сеть населенных пунктов, в которых возможно определение интенсивности
,колебаний область очага и/или эпицентральная область выявляется достаточно надежно.
Вне очага землетрясения деформации носят преимущественно
характер упругих
колебаний, распространяющихся от него по законам упругих сейсмических волн. К таким
волнам применяются обычные понятия фронта и луча. Поверхность, во всех точках
которой плотность потока сейсмической энергии одинакова, называется изосейсмической.
Пересечение изосейсмических поверхност ли образу т линии,
называемые изосейстами.
При расхождении от о землетрясения сейсмическая энергия распределяется на
все большую поверхность. Это ведет к уменьшению пл
ей с поверхностью Зем ю
чага
отности потока сейсмической
нергии с увеличением расстояния r от гипоцентра. Явление это называется
геометрическим странстве для
значительно превосходящего размеры очага r расхождение волн изменяется по закону
/r
2
, д
нием
ожно
ы (эпицентры) которых располагаются вблизи
пактное» сгущение в пределах примыкающей к гипоцентру
пице
а
) няться
чины, на две десятых меньшей магнитуды
авного толчка.
иям
или по сгущению форшоков и афтершоков, как правило, пропорциональны магнитуде
э
расхождением. В однородном изотропном полупро
1
ля распространяющейся в плоском слое цилиндрической волны – по закону 1/r.
Фактически, вследствие неоднородности Земли, наличия особенностей излучения из
очага, поглощения энергии в процессе внутреннего трения, рассеяния энергии волны на
различных неоднородностях и границах, спад плотности потока сейсмической энергии
происходит по более сложному закону. Для однородной изотропной Земли при
значительном удалении
от очага изосейсмические поверхности с хорошим приближе
м считать сферами, а изосейсты – окружностями.
Сильное землетрясение часто предваряется и/или сопровождается достаточно
большим количеством толчков, гипоцентр
гипоцентра (эпицентра) главного толчка. Частота повторения сопровождающих сильное
землетрясение толчков во много раз превышает обычный «фоновый» режим и изменяется
по закону Омори
: сразу после сильного землетрясения частота афтершоков велика и с
течением времени она выходит на «фоновый» режим по гиперболическому закону
[Викулин, 2003, с. 20-23]. Сопровождающие сильное землетрясение толчки называются
форшоками и афтершоками соответственно. Отличительной особенностью форшоков и
афтершоков является их «ком
(э нтру) главного толчка области, которая,
по сути, также может рассматриваться как
очаг (очаговая область) землетрясения (рис. 3.4а, б, в). На рис. 3.4б представлена
афтершоковая область Большого Камчатского землетрясения 4.11.1952, М = 8,5 (M
W
=
9,0), которая представлена двумя скоплениями афтершоков, разделенными друг от друга
«пустой» обл стью протяженностью 150 км не содержащей ни одного афтершока.
Показано, что это землетрясение представляло собой два толчка (дуплет), происшедшие с
интервалом около 5 с, каждому из которых соответствовала своя афтершоковая область
(Викулин, 2003, с. 14, 45-48, 64-65).
Часто имеют место следующие «связки» событий: форшоки происходят
вблизи
гипоцентра главного толчка, а наиболее сильный афтершок, наоборот - на другом конце
очага (рис. 3.4б . При этом может выпол правило Бота: магнитуда наиболее
сильного афтершока не превышает вели
гл
Размеры очага, определенные по выявленным на поверхности Земли нарушен
77
главного толчка. Его большие (протяженность) L и меньшие (поперечные) D размеры
определяются следующими соотношениями [Викулин, 2003, с. 14-18; Ризниченко, 1985, с.
10-33]:
Llg [км] = 0,4·М – 1,0, D ≈ 1/2·L
и для землетрясений с магнитудами М = 5, 6, 7, 8 достигают размеров L ≈ 10, 20-30, 50-60,
100-200 км соответственно.
Очаги шести сильнейших землетрясений 1929 - 1965 гг. с М = 7
,9 – 8,5 в районе
:
Алеутских островов – Аляски не зависят от магнитуды и имеют примерно одинаковые
протяженности [Викулин, 2003, с. 14-18]:
700 км ≤ L ≤ 1300 км; L ≈ 1000 ± 300 км.
Аномальную протяженность имеют и очаги других наиболее сильных
землетрясений: Чилийского 20.05.1960, М = 8,3: L = 1000-2000 км, и Суматра 24.12.2004,
М = 9,0: L = 1200-1300
км. Все эти землетрясения имеют одну особенность их моментная
магнитуда М
W
(см. далее) достигает наибольших значений М
W
= 9,0-9,5.
Рис. 3.4. Очаги сильнейших Итурупского 6.11.1958, М = 8,2 (а), Большого Камчатского
4.11.1952, М = 8,5 (б) и Аляскинского 28.3.1964, М = 8,3 (в) землетрясений, определенные по
форшокам и афтершокам с М ≥ 5 (а), М ≥ 6 (б) и М ≥ 5 (в) первого года. 1 – эпицентры наиболее
сильных форшоков: 21.07.1958, М = 6,3 (а), 4.04.1952, М = 6,8 (б) и 6.02.1964, М = 6,9 (в); 2 –
эпицентры главных толчков; 3 – эпицентры наиболее сильных
афтершоков: 12.11.1958, М = 7,5 (а),
5.01.1953, М = 7,0 (б) и 30.03.1964, М = 6,6 (в). Толстой линией обведена граница очага, тонкой
обозначена ось глубоководного желоба.
Видно, что формы очагов достаточно сильных землетрясений могут быть
также будут представлять собой замкнутые
линии фор
ие очаги, определенные для наиболее сильных землетрясений,
облада ние определенного
аппроксимированы эллипсами или овалами. Следовательно, изосейсты – линии, вдоль
которых интенсивности сотрясений будут иметь одинаковые значения, в областях,
примыкающих к очагам таких землетрясений,
по ме близкие к эллипсам или овалам.
Очаги землетрясений (рис. 3.4), определяемые по скоплению
афтершоков,
японским ученым К. Моги были названы сейсмическими брешами первого рода [Моги,
1988, с. 93-97]. Так
ют свойством не перекрывать друг друга в пространстве в тече
78
отрезка времени, названного в 1965 г. С.А. Федотовым [2005] сейсмическим циклом
[Викулин, 2003, с. 18-20, 41-42]. Свойства сейсмического цикла С.А. Федотовым было
предложено использовать с целью прогноза времени сильнейших землетрясений в
пределах 05].
Сейсмические дыры [Викулин, 2003, с 25-32]. Из общих соображений, основанных
на теории пр
ксимальных значений. Поэтому естественно предположить, что вблизи
гипоцентра с
лжна
юдается минимум сейсмической активности, включая и
. 110-118] – сейсмические бреши второго
ода, е
вующих им сейсмических дыр равны l = 10-15 и 50-60 км
о. Их поперечные размеры d удовлетворяют соотношению
сейсмических брешей первого рода [Викулин, 2003, с. 52-55; Федотов, 20
.
очности, ясно, что гипоцентр является физически объяснимой точкой, в
окрестности которой сбрасываемые при землетрясении напряжения и их градиенты
достигают ма
уществует область, в пределах которой напряжения и их градиент сначала
«накапливаются» до
максимальных значений и затем практически полностью
«сбрасываются» при главном толчке. Другими словами, вблизи гипоцентра до
существовать область, в пределах которой в течение определенного времени как до, так и
после землетрясения набл
минимум числа форшоков и афтершоков. Такие области сейсмического затишья –
сейсмические дыры, или по К.
Моги [1988, с
р были выявлены в эпицентральных областях землетряс ний во всех регионах
планеты.
Размеры сейсмических дыр, как и очагов землетрясений, также пропорциональны
магнитудам. При магнитудах главных курило-камчатских землетрясений М = 5 и 8
протяженности соответст
2/ld
≈
соответственн
.
Оказалось, что сейсмические дыры друг относительно друга в пределах
сейсмофокального блока располагаются закономерным образом, как и очаги сильнейших
землетрясений в пределах островной дуги или всего пояса - не перекрывая друг друга.
На рис. 3.4в представлена афтершоковая область Аляскинского землетрясения
28.03.1964, которая «отделена» от эпицентра главного толчка М = 8,3 «пустой» областью
протяженностью 50-60 км –
сейсмической дырой.
Видим, что при магнитудах М ≈ 5 размеры сейсмических брешей первого и второго
рода становятся равными друг другу 2010
055
−
≈
=
≈
==
llL
MM
км. Это позволяет
предположить существование «элементарного» сейсмофокального блока l
0
, который
может рассматриваться как минимальный пространственно-временной
детерминированный «кирпичик» сейсмического процесса.
Землетрясения Луны и Марса [Пузырев, 1997, с. 86-87]
Первые сейсмографы на Луне были установлены в 1969 г. с американского
космического корабля «Аполлон». За нескольких полетов корабля было установлено пять
низкочатотных сейсмографов с периодами 2.2 и 15 с, разнесенных на расстояние до 1000
км друг от друга. Регистрирующая аппаратура позволяла передавать сейсмические
сигналы на Землю в цифровом виде. Станции работали
до 1977 г., регистрируя ежегодно
от 600 до 3000 событий. Подавляющее число толчков имели магнитуду менее двух.
Зарегистрированные лунотрясения разделяются на три группы: приливные с
глубиной очагов 800-1000 км, тектонические с глубинами, в среднем, 25-200 км и толчки
от падения метеоритов различной массы.
Сейсмограммы для всех типов лунотрясений имеют близкий друг другу облик.
Главная их особенность, отличающая их от , состоит в большой протяженности
записи
менных волн. На лунных сейсмограммах не удалось
выделить поверхностных волн. Возможно, что это связано с тем, что они «маскируются»
земных
и слабым затуханием колебаний со временем. При регистрации на относительно
высокочастотной аппаратуре на ряде сейсмограмм удалось выделить вступления
продольных, поперечных и об
резонансными колебаниями.
79
Сейсмическая аппаратура на Марс была доставлена спускаемым аппаратом
«Викинг» в 1976 г. К сожалению, сейсмографы не удалось выгрузить на грунт, и они
стались в модуле. Поскольку на Марсе дуют сильные ветры, то при регистрации, которая
продолжалась три м на очень высоком
фоне помех. Тем не
менее, применение различных способов селекции позволило
бнару т о
перечных волн, по которым удалось оценить эпицентральное расстояние
110 к
18 апреля 1906 г. вблизи г. Сан-Франциско (США) произошло памятное для
ировой сейсмологии землетрясение: его исследование привело к формулировке теории,
вляющейся фундаментом всех основополагающих моделей процессов в очаге
землетрясения до настоящего вр
Это землетрясение произошло в густонаселенном районе. Значительные
ации, имевшие место сразу после землетрясения, в деталях
ыли о и
– А.В.). Сильнейшие разрушения в Сан-Франциско и в Санта-Розе.
азлом
С ]
ее чем на
00 км
р
колебаний
унта
з
ателей в
Смещения поверхности грунта при Сан-Франциском землетрясении 1906 г.
схематично изображены на рис. 3.5. На этом рисунке прямыми АА и ВВ представлены
разлом Сан-Андреас и дорога
, пересекавш разлом задолго (примерно за 50 лет) до
о
есяца, трудно было выделить сейсмические сигналы
о жить только одно событие, ко ор е с достаточно большой степенью вероятности
можно отнести к марсотрясению. Предполагается, что регистрация такого марсотрясения
произошла в период такого затишья. На сейсмограмме идентифицированы вступления
продольных и по
в м и магнитуду, равную 3. Предполагается,
что соответствующий очаг относится к
тектоническому типу. Важно отметить, что, в целом, структура марсотрясения
сопоставима с таковой для землетрясения.
Характер деформаций в очаге по теории упругой отдачи и за его пределами
м
я
емени [Линьков, 1987, с. 9].
деформации поверхности грунта, наблюдавшиеся в течение продолжительного времени
до
землетрясения, и деформ
б тмечены и зафиксированы многим наблюдателями, что впоследствии позволило
их достаточно наглядно проинтерпретировать в рамках простой модели.
«Грандиозное землетрясение и пожар. Магнитуда составила М
S
= 8,3.
Интенсивность сотрясений до XI баллов (по 12-балльной американской шкале Меркали,
близкой шкале MSK-64
Р Сан-Андреас вспоролся на протяжении 430 км. Горизонтальное смещение по
разлому ан-Андреас достигало 6,5 м» [Болт, 1981, с. 223; Гир, Шах, 1988, с. 198 . «При
землетрясении прошло больше минуты, пока разлом
Сан-Андреас вспоролся бол
2 от гипоцентра в графстве Мэрин к югу через полуостров Сан-Франциско до точки
южнее г. Сан-Хуан-Баутиста. Видим, что источником, или очагом, землетрясения
является не только точка гипоцентра, но и движущийся фронт вспарывания разлома, и это
объясняет, почему сильные землетрясения длятся гораздо
дольше, чем слабые» [Гир, Шах,
1988, с. 86-87]. «На небольшом расстоянии к югу от Сан-Хуан-Баутиста смещение по
разлому постепенно уменьшалось до нескольких сантимет ов и затем полностью затухло.
… Когда составили карту силы сотрясения, стало ясно, что зона интенсивных
гр имеет (сильно – А.В.) вытянутую форму, небольшую ширину» и располагается
вдоль
разлома Сан-Андрес с обеих его сторон [Болт, 1981, с. 32].
Следует отметить, что примерно а полвека до Сан-Франциского землетрясения,
9.01.1857 г. примерно в том же месте, в Форт-Техон, произошло одно из сильнейших (М
S
= 8,3) землетрясений Тихоокеанского побережья Америки в историческое время. «Разлом
Сан-Андреас вспоролся на протяжении более 400 км; смещения вдоль разлома достигали
9 м. Разрушены постройки, повалены большие деревья» [Болт, 1981, с. 197; Гир, Шах,
1988, с. 35, 197]. Как видим, по своему проявлению землетрясение в Сан-Франциско в
значительной степени повторяло землетрясение в Форт-Техоне, что убеждало
и
продолжает убеждать исследователей этих землетрясений и их последов
универсальном характере последствий землетрясений в Сан-Франциско и в Форт-Техоне,
присущим всем землетрясениям вообще.
ая
80