Землетрясения и типы сейсмических дислокаций
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
ва 4. Современные методы исследования землетрясений
Методы исследования землетрясений
Как же можно изучать, то явление, зарождение которого ты не видишь? Но как бы это было не парадоксально, всё же существует огромное количество методов определения эпицентра и гипоцентра землетрясения. В первую очередь нужно определить какая же порода, является слагающей в данном гипоцентре, далее нужно знать модуль всестороннего сжатия и модуль упругости слагающей породы. В результате можно будет с точностью сказать с какой скоростью будут распространяться сейсмические волны в данной среде, и предсказать, пусть с меньшей точностью, магнитуду будущего землетрясения, ее определяют исходя из максимальной упругости пород, а соответственно и максимальной накопленной энергии. Главным средством для определения места расположения фокуса является сейсмограф, который может засечь даже землетрясения магнитудой около 2.
Сейсмограф и акселерограф
Что именно происходит с грунтом во время землетрясения? Чтобы получить ответ на этот вопрос, были разработаны сейсмографы, которые измеряют параметры колебаний грунта.
Поскольку в плейстосейстовой области крупного землетрясения колебания могут быть чрезвычайно сильными, необходимо создать регистрирующие приборы, способные выдерживать удары сейсмических волн и не зашкаливать. Первый описанный во всех подробностях регистратор землетрясений был своего рода произведением искусства; его изобрел около 132 г. нэ. китайский ученый Чжан Хэн. . Суть его работы была проста: прибор состоял из большого бронзового сосуда диаметром 2 м, на стенках которого располагались восемь голов дракона. Челюсти у драконов раскрывались, и у каждого в пасти был шар. Внутри сосуда находился маятник. В результате подземного толчка маятник приходил в движение, действовал на головы, и шар выпадал из пасти дракона в открытый рот одной из восьми жаб, восседавших у основания сосуда. Прибор улавливал подземные толчки на расстоянии 600 км(рис. 17).
К настоящему времени такие инструменты стали более сложными, основной принцип их устройства остался неизменным. На раме, укрепленной на грунте, свободно подвешено массивное тело. Таким образом, положение этой массы практически не зависит от колебаний рамы. При сотрясениях рамы во время сейсмических толчков инерция массы заставляет ее отставать от колебаний рамы, и это относительное смещение записывается на бумаге, намотанной на вращающийся барабан, в современных приборах колебания регистрируются фотографическим путем или на магнитной ленте. Получаемая запись называется сейсмограммой. Принцип действия маятникового сейсмографа может использоваться, для записи как вертикальных, так и горизонтальных колебаний грунта. Для записи вертикальных движений масса прикрепляется к пружине, на которой она качается вверх-вниз, как груз на безмене (бытовых пружинных весах). Именно эти качания и записываются на сейсмограмме. Для измерения боковых колебаний грунта масса обычно прикрепляется к горизонтальному маятнику, который раскачивается на своих петлях.
Эти свободные колебания маятника ничего не могут рассказать о движениях грунта. Поэтому колебания маятника надо заглушить, демпфировать, с помощью какого-либо механического или электрического приспособления. Если это сделано, то смещение массы относительно рамы может служить мерой колебаний грунта. Но и тогда запись такого относительного движения в большинстве случаев не соответствует истинным колебаниям грунта; таким образом, большинство сейсмограмм не дает точной картины того, что происходит с грунтом во время землетрясения. При расчете истинного движения грунта необходимо учитывать физические закономерности колебаний маятника. В современных сейсмографах при колебаниях маятника относительно корпуса прибора создается электрический сигнал, который усиливается электронным путем в тысячи и даже сотни тысяч раз; этот усиленный сигнал приводит в действие перо самописца, в результате чего и получается сейсмограмма. Электрические сигналы с маятника сейсмографа могут также записываться на магнитную ленту. Для получения записи сильных колебаний грунта, с которой можно было бы непосредственно считывать ускорение, скорость и амплитуду смещения, разработаны специальные сейсмографы. Наиболее распространенные сейсмографы для регистрации сильных движений записывают непосредственно ускорения грунта и называются акселерографами. Большинство этих приборов не дают непрерывной записи а вводятся в действие первыми волнами начавшегося землетрясения. Дело в том, что даже в таких странах землетрясений, как Калифорния и Япония, месяцами или даже годами может не быть сильных сейсмических колебаний грунта, которые надо было бы записывать. Следовательно, непрерывная работа сотен таких приборов не нужна. Конструкция этих приборов предусматривает их включение под действием большого ускорения грунта.
Запись продолжается несколько минут или до того момента, когда колебания грунта снова затихают до неощутимого уровня. Приборы для сильный движений обычно способны записать ускорения грунта, превышающие ускорение силы тяжести.
Завись ускорения сильных движений грунта имеет на акселерограмме вид волн. Часто бывает невозможно различить отдельные типы сейсмических воли: продольные, поперечные и поверхностные, в особенности если наблюдатель находится близко к очагу землетрясения. Сейсмологи предпринимают сейча