CC BY
38
УДК 624.131.431.2:550.348.436
С.В. Семашко, канд. геол.-минерал. наук, доц., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ)
ПОРИСТОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН СИЛЬНЫХ И СИЛЬНЕЙШИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
На основе определений добротности очаговых зон сильных и сильнейших землетрясений XX века проведена оценка пористости этих зон, получены оценки пористости для разных механизмов очаговых зон.
Ключевые слова: добротность, пористость, очаговая зона, механизм очаговых зон землетрясений, подвижки пород.
Изучение пористости и проницаемости пород верхней мантии основывается на результатах экспериментальных исследований при высоких термобарических параметрах и интерпретации материалов глубинных геофизических исследований. Наиболее достоверные результаты определения реологических характеристик глубинных пород получены при использовании данных сейсмологических, сейсмических и магнитотеллурических методов. Отметим, что наличие и количественные характеристики пустотного пространства в горных породах на глубинах в десятки и сотни километров было и остается предметом научных дискуссий. В настоящее время происходит накопление экспериментального материала, интерпретация которого позволяет провести оценки пористости и проницаемости горных пород на больших глубинах. Переход к цифровым сейсмическим наблюдениям многократно увеличивает возможности получения информации о поглощении (затухании) сейсмических волн в земной коре и верхней мантии. Одна из наиболее перспективных (по мнению авторов) возможностей определения реологического состояния и емкостно-фильтрационных характеристик глубинных пород - это использование определений добротности для качественных и количественных характеристик.
Исследования характеристик поля поглощения поперечных волн (Б-волн) в верхней мантии в очаговых зонах сильных и сильнейших землетрясений мира [1] показали, что в течение 20-25 лет после сильного землетрясения происходит уменьшение поглощения Б-волн в верхах мантии. При проведении этих исследований использовались определения пространственно-временных вариаций поля поглощения Б-волн в очаговых зонах 34 сильных и сильнейших землетрясений мира, произошедших в 1897-2003гг. (М5 =7,0...8,6, с глубинами гипоцентров до 60 км). Роль источника возбуждения сейсмических волн, проходящих через исследуемую
очаговую зону, выполняли относительно слабые землетрясения (М 5 менее 5,5). В качестве количественной характеристики поглощения использовали определения эффективной добротности ^ 1 и Q 2) по коде волн Lg и Би в двух интервалах: первом - сразу после группы Lg в пределах 180...250 с; втором - в пределах 250-400 с (табл.1). Оценка глубин проникновения Б-волны в коде составляет ~ 140км (при 180 с) и около 210 км (при 250 с). Для перехода от добротности к величине пористости воспользуемся соотношением [2]
/ = 47,1
^ 1 ^ 3 V <2 У
%.
где / - пористость; 2 - добротность.
Результаты оценки пористости (/ и /2) для очаговых зон сильных и сильнейших землетрясений мира, представленные в таблице, рассчитаны с использованием приведенного выше соотношения и соответствуют добротности (21 и 22). Среднее значение пористости /1~1,0 %, а/ 2~0,8 %. Сравнение значений/1 и/ 2 (в представленной выборке между собой и их средних значений) позволяет сделать вывод о преобладании уменьшения пористости с увеличением глубины в очаговых зонах землетрясений верхней мантии.
В результате анализа [1] распределения величин Q1 установлено, что в зависимости от механизма очага землетрясения, максимальная добротность соответствует следующим значениям: 1100.1700 для сбросов и сбрососдвигов; 740.840 для сдвигов и взбрососдвигов; 590.670 для взбросов и 330.340 для надвигов. Переход от добротности к пористости позволяет получить оценки пористости, соответствующие максимальной добротности в зависимости от механизма очага землетрясений:
- 1100 < 21<1700, 0,33 < ^<0,44 % (сбросы и сбрососдвиги);
- 740 < 2! <840, 0,53< ^<0,58 % (сдвиги и взбрососдвиги);
- 590< 2а <670, 0,62 < ^<0,67 % (взбросы);
- 330 < 2а <340, 0,97 < ^<0,99 % (надвиги).
Отметим, что полученные нами значения пористости для характеристики подвижек пород в очаговых зонах землетрясений соответствуют минимальным значениям пористости, при которых эти подвижки могут происходить. Это означает, что подвижки пород в очаговой зоне могут происходить:
- при минимальной пористости (0,33<Г1<0,44 %) в виде сбросов и сбрососдвигов;
- при наличии пористости 0,53<ґ1 <0,58 % в виде сдвигов и взбро-сосдвигов;
- при повышении пористости до 0,62<Г1<0,67 % в виде взбросов;
- при достижении пористости значений 0,97<Г1<0,99 % в виде надвигов.
Добротность и пористость очаговых зон землетрясений
Район Дата М* 0і 02 Механизм ъ % ^2 %
1 2 3 4 5 6 7 8
Гималаи 12.06.1897 >8 200 310 надвиг 1,38 1,03
Тянь-Шань 22.08.1902 7,6 590 790 взброс 0,67 0,55
Тянь-Шань 03.01.1911 7,7 670 790 взброс 0,62 0,55
Тибет 16.12.1920 8,4 740 420 взбрососдвиг 0,58 0,84
Япония 02.03.1933 8,3 1300 1150 сброс 0,40 0,43
Гималаи 15.01.1934 8,1 330 510 надвиг 0,99 0,74
Индонезия 28.12.1935 7,5 270 270 сдвиг 1,13 1,13
Япония 07.12.1944 7,8 300 390 надвиг 1,05 0,88
Г ималаи 15.08.1950 8,6 840 340 сдвиг 0,53 0,97
Калифорния 21.07.1952 7,8 410 300 взбрососдвиг 0,85 1,05
Япония 25.11.1953 7,9 1100 440 сброс 0,44 0,81
Прибайкалье 27.06.1957 7,6 1700 710 сбрососдвиг 0,33 0,59
Монголия 04.12.1957 8,0 540 740 всбрососдвиг 0,71 0,58
Невада 18.08.1959 7,5 540 570 сброс 0,71 0,69
Чили 22.05.1960 8,5 340 510 надвиг 0,97 0,74
Аляска 28.03.1964 8,4 310 360 надвиг 1,03 0,93
Чили 28.12.1966 7,7 250 370 надвиг 1,19 0,91
Тянь-Шань 11.08.1974 7,2 350 420 взбрососдвиг 0,95 0,84
Индонезия 19.08.1977 8,1 1300 410 сброс 0,40 0,85
Окончание таблицы
1 2 3 4 5 6 7 8
Тянь-Шань 24.03.1978 7,0 490 740 взбрососдвиг 0,76 0,58
Чили 03.03.1985 7,8 290 490 надвиг 1,08 0,76
Мексика 19.09.1985 8,1 200 350 надвиг 1,38 0,95
Калифорния 28.06.1992 7,6 380 310 сдвиг 0,90 1,03
Тянь-Шань 19.08.1992 7,3 270 630 взброс 1,13 0,64
Курилы 04.10.1994 8,3 200 530 взбрососдвиг 1,38 0,72
Индонезия 01.01.1996 7,9 260 510 взбрососдвиг 1,16 0,74
Тибет 08.11.1997 7,9 120 320 сдвиг 1,94 1,01
Камчатка 05.12.1997 7,6 210 420 взброс 1,33 0,84
Турция 17.08.1999 7,7 200 370 сдвиг 1,38 0,91
Мексика 30.09.1999 7,5 220 320 сброс 1,29 1,01
Сальвадор 13.01.2001 7,8 120 330 сброс 1,94 0,99
Перу 23.06.2001 8,2 150 360 надвиг 1,67 0,93
Аляска 03.11.2002 8,0 310 390 сдвиг 1,03 0,88
Алтай 27.09.2003 7,3 290 740 сдвиг 1,08 0,58
Следовательно, наличие тех, или иных глубинных тектонических структур может быть использовано для анализа пространственновременного состояния пустотного пространства горных пород в земной коре и верхней мантии.
Список литературы
1. Гордиенко Д.Д., Копничев Ю.Ф. Пространственно-временные вариации поля поглощения короткопериодных S-волн в очаговых зонах сильных и сильнейших землетрясений // ДАН. 2006. Т. 408. № 2. С. 238242.
2. Семашко С.В. Динамические процессы и пористость в литосфере// Изв. ТулГУ. Сер. Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. Вып. 2. 2005. С.122-127.
S. Semashko
Porosity of powerful and strongest earthquake zones
Porosity of powerful and strongest earthquake zones got with using evaluating Q-factor of information about arising mechanism these zones was gotten.
Key words: Q-factor, porosity, earthquake zone, mechanism earthquake zones, motion of rocks.
Получено 17.03.2010
