НАЗАД

Дмитриева Е.В.

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРЕХДИПОЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МЕХАНИЗМА ОЧАГА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Владимирский Государственный Университет, Владимир (ВлГУ)

Создание современной физической теории сейсмического процесса тесно связано с изучением особенностей строения и структуры реальной твердой Земли, установлением закономерностей напряженно-деформированного состояния земной коры, выявлением связи между сейсмотектонической деформацией и геотектоникой.

Накопление данных о механизмах землетрясений обеспечивает возможность все более подробного описания сейсмотектонического процесса очаговой области, а совместное рассмотрение геологических структур, механизмов очагов землетрясений и тектонических движений позволяет полнее осветить сейсмогенные условия рассматриваемых районов.

Исторически сложилось так, что большинство методов количественного анализа сейсмичности основано на предположении о том, что землетрясения вызваны сдвиговыми смещениями, эквивалентная которым система сил в изотропной среде есть пара силовых модулей без момента, другими словами, это - ⌠double couple■ или ДС, т.е. двойная пара сил без момента.

Наблюдения повышенной точности во многих местах обнаруживают отклонения от модели ⌠двойная пара сил■ для многих землетрясений и выявляют землетрясения, особенно в вулканических и геотермальных зонах, механизм которых отличается от ⌠ДС-модели■.

Время от времени появляются сообщения о землетрясениях с недвухдипольным (NDC) механизмом, например, со специфическими радиальными моделями, что не может быть произведено скольжением вдоль простой плоскости разрыва. Физическая природа трехдипольности связана, по-видимому, прежде всего с множественностью разрывов в очаге.

Наиболее сильные доказательства, поддерживающие существование NDC механизмов, возникают из сравнения синтетически генерируемых сейсмограмм и длиннопериодных записей (частотой менее 0.025 Гц) землетрясений. Для глубоких и промежуточных очагов землетрясений количество хорошо определенных NDC механизмов больше, чем для мелких землетрясений [3].

Существование NDC механизмов имеет большое значение для исследователей Земли, поскольку:

а) NDC механизмы могут давать информацию о механических условиях возле очага землетрясения. Они могут быть более сложными, если в очаговой зоне, например, имеют место физические неоднородности или фазовые переходы.

б) Механизм NDC требует более сложных моделей с разрушением вдоль множественных разломов относительно фрактальных поверхностей или внутри регионов, имеющих конечный объем.

В) Возникновение NDC механизмов побуждает интерпретацию каталогов землетрясений к выявлению региональных направлений напряженности. Некоторые из выявленных вариаций в направленности напряжений по данным предыдущих исследований могут произойти потому, что NDC механизмы были неверно проинтерпретированы как двухдипольные [1].

Современные наблюдения NDC механизмов стало невозможно отвергать вследствие прогресса в двух областях эффективного определения механизмов. Во-первых, глобальные сейсморегистрирующие сети сейчас имеют более 100 цифровых станций, что обеспечивает высокоточные наблюдения как региональных, так и удаленных землетрясений. Во-вторых, исследователи Гарвардского университета и геологической службы США сейчас регулярно интерпретируют эти данные и публикуют механизмы землетрясений как тензоры сейсмического момента, чьи параметры включают сдвоенный диполь, но не ограничены только им.

Данные, вовлеченные в настоящее исследование, охватили все известные определения фокальных механизмов землетрясений из СМТ-каталога (centroid-moment tensor) за период с 1976 по 1998 года.

В работе было построено распределение коэффициента Лоде-Надаи  от магнитуды землетрясения. Данный коэффициент оптимален с точки зрения частоты использования в современной отечественной сейсмологической практике, он является независимой инвариантной характеристикой очага землетрясения и отражает преимущественный характер подвижки в очагах рассматриваемых событий. Коэффициент  изменяется в диапазоне от √1 до +1. Для стандартного двухдипольного источника, который применяется при описании механизма очага землетрясения в виде подвижки, этот коэффициент равен 0 [2]. Вместе с тем известны случаи, когда подвижка в очаге носит более сложный характер, отличный от чисто сдвигового типа. В этом случае необходимо использовать более сложную трехдипольную модель. Для такого источника можно использовать в качестве параметра тензора сейсмотектонической деформации коэффициент Лоде-Надаи. Так, например, отрицательные значения коэффициента Лоде-Надаи в условиях горизонтального сжатия свидетельствуют о преобладании сбросовых и сдвиго√сбросовых движений в очагах.

Вычисления производились для поверхностных землетрясений 0<H<=70 км по всему земному шару.

Приведем в качестве примера в табл. рассчитанное распределение коэффициента Лоде-Надаи для Курильского региона.

Анализируя полученный результат можно сказать, что для землетрясений с магнитудами М=7 и М=8 коэффициент Лоде-Надаи концентрируется в нулевой области, т.е. в очаговых областях происходит деформация преимущественного сдвига. Следовательно, механизм очага описывается двухдипольной моделью. Для более слабых землетрясений с магнитудами М=5 и М=6 коэффициент  сосредоточен не только в нулевой области, но и распределяется в область как положительных, так и отрицательных значений, что свидетельствует о сложных деформационных процессах, происходящих в очаговых областях. Следовательно, механизм очага для ряда событий необходимо описывать более сложной трехдипольной моделью.

Проанализировав более 14000 событий для 40 регионов земного шара можно сделать вывод о том, что в очаговых зонах сильных по магнитуде землетрясений, как правило, реализуется деформация типа чистого сдвига, в отличие от очагов более слабых землетрясений, где реализуется несколько более сложный тип деформации. Таким образом, для ряда землетрясений с магнитудами М=5 и М=6 необходимо для описания механизма очага использовать трехдипольную модель, поскольку кроме деформации чистого сдвига присутствуют деформации как растяжения, так и сжатия.

Работа выполнена при частичной поддержки ФЦП Интеграция, проект ╧А0030 (╧144) и Центра коллективного пользования.

Литература

1. Дмитриева Е.В. Сравнительный анализ вида локальных и региональных сейсмотектонических деформаций на базе изучения особенностей механизмов очагов землетрясений. Автореф. дисс. на соиск. уч.ст. к.ф.-м.н., Москва, 2001.
2. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.:Наука, 1990. 191 стр.
3. Сliff Frohlich Earthquakes with Non-Double-Couple Mechanisms. Science. Vol. 264, 6 MAY 1994. Pp. 804 √ 809.

НАЗАД