Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Опыт использования коды в задачах магнитудной калибровки, изучения спектральных особенностей землетрясений и сейсморайонирования

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Опыт использования коды в задачах магнитудной калибровки, изучения спектральных особенностей землетрясений и сейсморайонирования"

I Ч IV1 9 8'

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ им. О. 10. ШМИДТА

На правах рукописи

ШОМАХМАДОВ Алишо Мардонович

УДК 550.34

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ коды В ЗАДАЧАХ МАГНИТУДНОИ КАЛИБРОВКИ, ИЗУЧЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕП ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ И СЕЙСМОРАЙОНИРОВАНИЯ

I.

Специальность 04.00.22 — Геофизика

АВТОРЕ ФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА — 1990

Работа выполнена в КСЭ Института физики Земли Академии наук СССР.

Научный руководитель — член корреспондент АН АрмССР И. Л. Иср-сесоз.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор физико-математических наук Н. В. Кондорская;

кандидат физико-математических наук Н. Н. Михайлова.

Ведущая организация—Институт сейсмостойкого строительства п сейсмологии АН Таджикской ССР.

Защита диссертации состоится «....»....... 1990 г.

В.....часов на заседании специализированного совета К 002.08.0!

Ордена Ленина Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР по адресу: 123810, г. Москва, Д-242, Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ АН СССР.

Автореферат разослан «....»......... 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

Г. Л. КОСАРЕВ

.ВВЕДЕНИЕ

> л™ !

зртациА { Актуальность работы. За последние 20 лет метод коды стал ■ "1

одним из наиболее популярных методов при решении многих прикладных задач современной сейсмологии. Одной из таких задач является магнитудная классификация землетрясений. Попытка использования коды для этой цели была сделана в пионерских работах Бистричани (19563, Маламуда С1962, 1954, 1974); Соловьева С19633 и некоторых других исследователей [Ли, Бенет, Мигер, 1972; Херман, 1975] в форме длительности колебаний.

Наряду с этим начал развиваться и другой подход, основанный на амплитудах коды. Впервые такие работы были проведены Бсстрнковым, Копничевыи и Нерсэсовым (1973). Далее эти работы бняи развиты в исследованиях Раутиан, Халтурина (1978) и их школы [Закиров, 1978; Филина, 1979; Шенгеяия, 1980; Хайдаров 1980; Земцова 1982; Доцев 1385,1983, 1989]. 'Основным недостатком перечисленных вше работ является то, что:

13 в них метод коды рассматривался как некий корреляционный способ оценки тех параметров землетрясений, для определения которых уге существуют стандартные шкалы;

2) не были проведены работы по обобщению экспериментальных результатов исследований коды широкополосных (ШПЗ • приборов, проведенных разными авторами в отдельных регионах, в целях магнитудной классификации землетрясений;•

3) не были сформулироЕаны основные критерии для объединения или разделения региональных калибровочных кривых;

4) не была разработана система станционных поправок, позволяющая унифицировать определения по станциям удаленных регионов;

5) не рассмотрена зависимость формы огибающей коды и ее уровня относительно прямых волн, от глубины очага землетрясений и компоненты записи. Предполагалось, что они одинаковы, независимо от глубины очага и компоненты записи;'

6) не смотря на то, что идея связи параметров коды слабых землетрясений с особенностями макросейсмического проявления сильных уже давно обсуждается, достаточно детального исследования таких связей с количественными оценками пока не сделано.

Таким образом, хотя исследования коды продолжаются в течение долгого времени, и литература, посвященная ей, достаточно обширна, целый ряд вопросов, существенных в частности для практических целей, остаются нерешенными.

г *

Основные цели настоящей работы:

1. Развить систему калибровки землетрясений по коде на более четкой методологической основе в качестве самостоятельной шкалы I ввести ее в практику региональных наблюдений.

Для этого;

аЭ продолжить изучение особенностей коды в регионах, где такие работы еще не проводились и обобщить результаты исследования других авторов;

б) отработать методику оптимального согласования региональных различий калибровочных кривых;

в) разработать систему станционных поправок, . которая позволила бы повысить точность и согласованность определений по станциям удаленных регионов;

г) получить систему поправок для станций смежных

регионов, первоначально для Средней Азии и Кавказа;

д) получить корреляционные связи кодовых магнитуд

с другими магнигудными шкалами.

2. Развить методику приближенного спектрального районирования по разности короткопериодной и длиннопериодной кодовых магнитуд. Для этого провести сопоставление предлагаемого параметра со строго спектральными характеристиками землетрясений. Апробировать метод на примере региона Средней Азии.

3. Изучить различие коды коровых и подкоровьк землетрясений на примере записей землетрясений Средней Азии и Памиро-Гиндукуша. Оценить вытекавшие отсюда различия для коррекции параметров существующих методов, использующих коду.

4. Установить количественную связь между локальным приращением амплитуд в коде с локальным приращением макросейсмического эффекта. Оценить перспективность использования коды в задачах сейсморайонирования и микрорайонирования.

Методика исследований. В работе применялась методика построения огибающих коды ШП приборов, разработанная в КСЭ [Халтурив, Раутиан, 1978]. Кроме того, используется разработанная нами методика определения- станционных поправок.

Использованный материал. Работа выполнена на сейсмограммном материале архивов КСЭ ИФЗ СГарм, Талгар) и сейсмологических центров республик Средней Азии и Казахстана С Душанбе, Ташкент, Ашхабад, Алма-Ата) и Кавказа (Ереван. Ленияакан, Баку). Кроме того, были использованы данные землетрясений, приведенные в оперативных бюллетенях сети ЕССН (Обнинск), регионального сейсмологического Центра Средней Азии и Казахстана (Душанбе), а

также информация в сборниках "Землетрясения в СССР" и "Землетрясения Средней Азии и Казахстана". Были также использованы опубликованные в статьях и отчетах результаты исследований коды ЫП приборов (СКМ, СКД), проведенные разными авторами, в целях магнитудной классификации землетрясений.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Она содержит 115 страниц машинописного текста, в том числе 16 таблиц и 4? иллюстраций. Список литературы содержит 90 источников, из них 35 - на английском языке.

глава 1.

шла кодовых магнитуд, основанная на записях стандартной даокополоскси аппаратуры сскм, с5с, скд).

В этой главе рассматривается методологический подход к построению магнитудкых шкал по коде. Известно, что все магнитудныэ шкалы разработаны на основе следуваей классической схемы:

а) использование аппаратуры с известкой амплитудно-частотной характеристикой;

ö) формализованный выбор волны пли части сейсмограммы и способ измерений интенсивности;

в) получение калибровочной кривой для этой волны, с помощью которой измеряемая величина приводится к фиксированному расстоянии;

г) шаг шкалы, равный логарифмической единице;

д) нуль шкалы, выбранный так, чтобы определения по разным икалзк, по возможности, меньше различались;

е) четкая индексация, укапцваащая, какие первичный

данные лежат в основе определения данной магнктуды.

На этой классической основе я была построена магнлгудная шкала по коде. В качестве аппаратуры были Быбраны длиннопериодике приборы СКД, среднепериодные - CSC, и короткопериодные - СКМ. ¡Измеряемой частью сейсмограммы является кода, измеряемой величиной - размахи амплитуд в коде в функции времени вдоль записи, отсчитываемой от времени в очаге - 2ACU. В качестве фиксированного времени t* было выбрано время, на котором различие в уровнях калибровочных кривых разных регионов при магнитуде Мщ=5,0 было минимальным. Как оказалось, это время равно приблизительно 1000 с по коде СКД и 100 с по коде СКМ. По коде С5С было выбрано время t*=300 с. Шаг шкалы выбран равным логарифмической единице. Нуль шкалы определен из среднего уровня, путем осреднения уровней калибровочных кривых разных регионов, при магнитуде Мщ=5,0.

Сформулирован критерий, согласно которому калибровочные кривые разных регионов з заданном интервале времени не должны различаться более, чем на 0,15 лог. ед. амплитуды. По этому критерию получены единые калибровочные кривые: по коде СКД - для континентальных регионов (Евразия), по коде СЮ-! - для Восточных регионов (Северный Тянь-Шань, Алтай-Саяны, Прибайкалье), для региона Средней , Азии (Киргизия, Таджикистан, Узбекистан, Туркмения) и для Юго-Восточного Кавказа (Армения, Азербайджан). Среднюю калибровочную кривую для региона Средней Азии можно применять для регионов Карпат и Крыма. Для остальных регионов (Куба, Камчатка, Грузия, Балканы) нужно применять индивидуальные, ввиду их специфических особенностей. Калибровочная кривая по коде С5С получена по станциям Гармского полигона (КСЗ) и пока единственная.

Основные уравнения кагнитудной икали по коде едины для всех

регионов и имеют вид:

Мскд = 1д2Аскд + 4. 75 +

О 1 0 0 0 ST,

М053 = 1д2Ас5° + 4.30 + CLt (1)

с а зоо SL

Мскм = 1д2Аскм + 4.00 + CLt

о 3 юо SL

По калибровочным кривым и уравнениям Ш построены номограммы определения кодовых магнитуд. Предлагается определять три кодовые магнитуды М^5с Св тех регионах, где есть приборы

С5С) и MfM. Нижний индекс означает, что магнитуды определяются по коде, верхние указывают на частотный диапазон (название прибора), в котором ведутся определения. Шкала кодовых магнитуд применяется независимо от глубины очага землетрясений.

Отклонение уровня коды сейсмических станций разных регионов от среднего, корректируется поправкой Cst в уравнениях (1), которую мк условно назвали станционной, хотя она включает в себя влияние региона, станционных условий к компоненты записи. Станционным поправкам посвящена вторая глава диссертации.

ГЛАВА 2. '

ВЛИЯНИЕ СТАНаИОННЬК УСЛОВИИ К СИСТЕМА ПОПРАВОК

Точность калибровки землетрясений является вггнейвю, условием, при изучении и количественном описании сейсмичности. Погрешность определения магнитуд складывается из случайных i систематических отклонений Сстанциоиныа условия и т.п.). Особенность» коды является то, что сак мзханизь: его формироьанк. усредняет' те факторы, которые формируют случайный разброс

Поэтому главным фактором, ответственным за вариации уровня коды, оказываются станционные условия.

В этой главе разработана методика определения станционных поправок по коде. Станционные поправки определялись не относительно какой-либо конкретной станции, а относительно среднего уровня коды, или корреляционного уравнения. Кратко остановимся на процедуре определения станционных поправок. Презде всего выделяется опорная, стабильно работающая станция. Желательно, чтобы она была установлена на кристаллических породах. Определяется отклонение уровня коды этой станции относительно среднего. Для этого строится зависимость уровня коды от магяитуды Мщ, оценивается уровень коды при магнитуде Мщ=5,0. Полученный уровень сравнивается со средним. Средний уровень для соответствующих приборов можно получить из уравнений (1) при М^=5,0. Полученное отклонение, с обратным знаком и будет поправкой для опорной станции. Поправки для остальных станций получаются относительно опорной станции и прибавлением поправки для этой станции относительно среднего уровня.

Такие станционные поправки были определены для 42 сейсмических станций Средней Азии и 13 Кавказских (Армения, Азербайджан). Точность определения станционных поправок составляет 0,10-0,15. Ввиду того, что уровень коды на горизонтальной составляющей записи был всегда больше, чем на вертикальной, станционные поправки определялись по обеим составляющим. Для выяснения надежности определенных нами станционных поправок, были проведены контрольные измерения. Полученные результаты показали, что учет станционных поправок значительно улучшает сходимость определений кодовых магнитуд по станциям разных (даже удаленных) регионов.

Выделены надежные сейсмические станции: 25 в Средней Азии и

3 на Кавказе. Стандартное отклонение при использовании одной такой станции составляет 0,10-0,13 с учетом и 0,20-0,25, без учета станционных поправок.

На основе сопоставления станционных поправок, определенных по прямым волнам и по коде Сна примере Гармского полигона), сделан вывод, что поправки по обеим методам устойчиво ' коррелированы между собой. Преимущество коды в том, что требуется гораздо меньший экспериментальный материал (примерно в 10 раз). Это дает возможность использовать поправки по коде при определении магнятуд и энергетических классов землетрясений (Мщ и К).

В конце этой главы приводятся критерии дальности действия магнигудной шкалы по коде. Согласно этому критерию, определение нужно ввести для землетрясений с Мщ >4,3, а М®км. - для землетрясений с М^. > 3,0. По коде СКМ не следует обрабатывать землетрясения с эпицентральными расстояниями больше 1000-1500 км, т.к. с одной стороны, калибровочная кривая СКМ менее продолжительна (до 1000 с), а с другой - на более поздних участках времени начинают поступать колебания с периодами больакми, чем полоса пропускания прибора. По коде СКД можно обрабатывать более далекие землетрясения. Следует отметить, что на больших эпицентральных расстояниях станционные условия почти не влияют на уровень коды СКД.

ГЛАВА 3.

СВЯЗЬ КОДОВЫХ МАГНИТУД С ДРУГИМИ ШКАЛАМИ .

И МШУ СОБОЙ

В этой главе рассматриваются корреляционные связи кодовьп магяктуд с суцествуюкими шкалами М^, ш К и между собой. Эт соотношения нухны при исследованиях сейсмичности, где для рассмо

трения всей совокупности землетрясений требуется единая шкала. Кроме того, соотношения между шкалами представляет самостоятельный сейсмологический интерес. Так, например, соотношение магнитуд по коде и прямой волне б одном и том же частотном диапазоне отражает особенности прироста амплитуд в прямой волне и в коде.

Все корреляционные соотношения были получены по данным станции Гарм. Наиболее тесная связь наблюдается между кодовой магнитудой М°кд и магнитудой М^, магнитудой М^км и энергетическим классом К, а также между самими кодовыми магнитудами М°км М^5с и М^кд. Разброс данных, относительно осреднящих линий, составляет 0.20-0. 25 ед. магнитуды. Особенно большой разброс получается при корреляции кодовых магнитуд с магнитудами Шру СО.3-0.35).

Как известно, при обобщении данных по сейсмичности при сейсморайонировании используются шкалы М^ и К. Поэтому, вводя в практику кодовые магнитудные шкалы, мы должны предложить наиболее надежные способы оценки этих параметров. Наиболее близкой к М^ по частотному диапазону является магнитуда М^кд. Соотношение между ни ми имеет вид:

•Мш = 0. 96М^КД + 0.24, при Мш >5.0

Мщ = 0. 84Г^КД +• 0.82, . при Мш < 5.0

Значение энергетического класса К можно получить из уравнения его связи с МС!Ш

С

- К = 1.78 Мскм +4.3

о

Ожидаемое стандартное отклонение составит 0.20 по магнитуде и 0.35 по энергетическому классу.

ГЛАВА 4.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОДЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ СРЕДНЕЙ АЗИИ • ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО РАЙОНИРОВАНИЯ К ИЗУЧЕНИЯ СВЯЗИ С ГЛУБИНОЙ ОЧАГА

Сйекгральяке особенности.

Регион Средне-;} Азии в целом состоит из горных систем Тянь-Ианя, которке разделяются Ферганской, Наркнской, Исскк-Кульской и частично Иллйсхой впадинами. Горный Памиро-Алай и Таджикская депрессия яьляггся переходной от Памира к Тянь-Шаню зоной. Памирская зона состоит у.з трех частей: Гкмнр, Горный Бадахшан и Гиндукуш [Кре-сткихсь, Белоусов, Ермилнн и др., 1979].

Ка:< пзвосткз, зта территория находится в стадии новейшей тектснпческог: активизации, но б отдельных ее частях эти процессы протека;:" неодновременно. Поэтому отличается и характер тектонических До7..".?ниЛ структур, находящихся в пределах этой территории. Особенности геоструктур отражается на спектрах и- форме записей землетрясений равных очаговых зон. Об этом свидетельствуют и' спектральные исследования методами ЧИССкоды [Раутизн, Халтурин' и др., 1992-86]. Согласно этим исследованиям Газлийские, ч Северо-Тянь-Шанск>:е, а так,те глубокие Памиро-Гиндукукские - землетрясения' км^ют наибольшие значения кажущихся напряжений г;сг (до 2000 бар). Относительно меньшие, доходящие до 300 бар значения г/сг имеют землетрясения ¿срганской внадикы ¡г Западного Тянь-Шаня. У землетрясений г Заалайоком хребте и Таджикской депрессии значения т}С меняется от !. до 40 бар.

Конечно, для количественного описания'спектральных особенности::, было бы целесообразно использовать строго спектральные па-

раметры. Однако, это не всегда представляется возможным, т. к. но везде установлены станции ЧИСС или станции с цифровой магнитной записью. Поэтому делаются попытки использовать Солее простые параметры. Так,'например, в работах Гупта-Растоги (1972) Прозорова, Хадсона (1974), Бормана, Халтурина (1374) используется, так называемый "крипекс" метод. В работах Пустовитенко, Раутиак (1980), Шенгелия (1980), Земцовой, Халтурина С1984) и Лоцэва (1983) предлагалось применять Н (I) параметр, характеризующий разность уроз-ней длиннопериодной (СКД) и короткопериодной (СКМ) коды.

Мы предлагаем использовать разность короткопериодной и длин-периодной кодовых магнитуд. Этот параметр мы условно назвали Ф -параметром и обозначили

Здесь М£км и М^кд характеризуют интенсивность очагового излучения в короткопериодной и длиннопериодной части.

Прежде чем использовать этот параметр, нужно быть уверенным, что он действительно отражает спектральные особенности землетрясений. Для этого этот параметр был скоррелирован с угловой частотой Г ,.определяемой по спектру землетрясений. Корреляционное соотношение этих параметров описывается уравнением

Ф = 1.18 1дГо + 0.36

Коэффициент корреляции равен 0,95, т.е. между выбранным нами параметром и спектральным параметром Г существует довольно тесная связь.

Связь с магнитудой слабая и проявляется лишь для землетрясений с магнитудой М^ > 6,5. Использованные нами землетрясения имели в оснозном магнитуды от 5 до 6.

Параметр Ф можно было бы вводить в каталоги землетрясений как приближенную спектральнуо характеристику. Картируя величину разности Ф = м;км-М=кд. можно осуществлять приближенное спектральное районирование. Предложенная методика апробирована на земле-' трясениях Средней Азии и прилегающих к ней территорий (рис.13.

По значениям Ф землетрясения подразделялись на высокочастотные СО,2 < Ф < 0,83 - черные кружки, нормальные С-0,1 < Ф < 0,1) - пустые, низкочастотные С- 0,6 < $ < - 0,23 - заштрихованные..

Выделяется три блока с высокочастотными землетрясениями. Это Памиро-Гиндукушский, Западно Тянь-Шанский и Северо-Тянь-Шанский блоки. Выделяется и зона низкочастотных землетрясений Таджикской депрессии. Цепочка низкочастотных землетрясений тянется от Заалай-ского хребта через Маркансу и Кашгарию на восток-северо-восток к Центральному и Восточному Тянь-Шаню. На этой карте приведены также изолинии вариации скоростей продольных волн в верхней мантии, полученные в работе [Лукк, Мирзокурбонов, Нерсесов, 1983]. Выделенные в этой работе высокоскоростные блоки, довольно хорошо совпадают с блоками высокочастотных землетрясений Гиндукушской,- За-, падно- и Северо-Тянь-Шаньской зон. Совпадают также низкоскорост-кой и низкочастотный блоки, выделенные в пределах Таджикской депрессии. Вдоль нулевой линии, проходящей вдоль Талассо-Ферганско-го разлома и заворачивающегося на юг-юго-запад, происходят в основном нормальные землетрясения (ф примерно равно нулю).

Если можно допустить, что глубокие землетрясения Гиндукушской зоны происходят в высокоскоростном блоке верхней мантии, то этого нельзя сказать о коровых землетрясениях, т.к., заметных различий в скоростях продольных волн в земной коре исследуемой территории не наблюдается. По-видимому, существуют более общие причины, природа которых пока нам неизвестна.

Рис.1 Картирование землетрясений по параметру Ф:

1 - станция Гарм;, 2 - высокочастотные землетрясения О 2<Ф<0.8, 3 - низкочастотные -0.6<Ф<-0.2; нормальные -0..<*<0.1, 5 - изолинии вариаций скоростей ур в верхней мантии.

С другой стороны, немаловажную роль играет характер деформирования пород в разных очаговых зонах, и это сказывается на механизмах очагов землетрясений. Рассмотрение данных механизмов очагов использованных нами землетрясений показало, что 75% высокочастотных землетрясений Западного Тянь-Шаня и Гиндукуша являются взбросовыми и взбросс-сдвиговыми," а ' низкочастотные землетрясения Таджикской депрессии в основном сдвиговыми и сбросо-сдвиговыми. Для землетрясений других очаговых зон это соответствие выполняется плохо. В сложной по структуре зоне, протягивающейся от Заалайского хребта на восток-северо-восток, установить связь с механизмами очагов по нашим данным не удалось из-за малого числа данных по механизмам. -Для этой.части (немного севернее) исследуемой территории связь с механизмами подтверждается данными работы Г Земцова, Халтурин, 1984], проведенной на большем экспериментальном материале.

Таким образом, можно заключить, что выбранный наш параметр Ф может быть перспективным для приближенного спектрального районирования в тех регионах, где нет специальных спектральных наблюдений.

Связь параметров коды с глубиной очага.

В ранних работах по изучению свойств коды предполагалось, что параметры коды в широком диапазоне частот являются стабильными независимо от глубины очага. Проведенные нами исследования показали, что у коровых и подкоровых землетрясений форма огибающих коды !Ш приборов СКМ и СКД приборов различается, но не значительно. Различие в уровнях огибающих зависит от частотного диапазона,.в котором ведутся наблюдения. На периодах соответствующих коде'СКМ, уровень коды не зависит от глубины очага, а на

больших периодах уровень коды коровых землетрясений начинает превышать уровень подкоровнх, примерно на 0.40-0.50 лог.ед. Св 2.5 -3.0 разаЭ.

Приведем примеры корреляционных соотношений:

М°кд = 0. 55К - '

о

2.15, при Ь < 40км 2. 63, при Ь > 80км

м£км = 0.55К - 2.4, при ьсех глубинах

Здесь М=км и М^кд характеризуют уровень коды. Разность уровней коды коровых и подкоровых землетрясений наблюдается при корреляции уровня коды с магнитудами М^ и гару.

Более детально зависимость параметров коды от глубины очага наблюдается по данным станций ЧИСС. Результаты наблюдений показали, что на периодах меньше 1 с форма и уровень коды не зависят от глубины очага, а на периодах больше 1 с, эффективные добротности, характеризующие форму огибаюшда, и уровень огибающих коды коровых землетрясений начинают презышать ' эти же параметры для подкоровых. Наибольшее различие по аффективным добротностям, составляет 1,5, а по уровню 4 раза.

Для объяснения наблюденных эффектов сделано предположение, что в формировании коды коровых землетрясений участвуют объемные и поверхностные волны. Доминирование тех или иных типов волн зависит от частотного диапазона: на высоких частотах преобладают объемные, а на нязких-поверхностные волны. Кода подкоровых землетрясений формируется в основном объемными волнами.

Таким образом, выяснилось, что параметры коды зависят от глубины очага землетрясений, и зсякие предположения о независимости этих величин необоснованы.

Следует заметить, что при разработке методики определения очаговых спектров землетрясений по сейсмической коде ГРаутиан, Халтурин, 1978], переходная функция от спектра коды к очаговому спектру была принята одинаковой, независимо, от глубины очага. Выявленные нами различия требует внесения корректив в параметры метода определения спектров подкоровых землетрясений.

ГЛАВА о.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АМПЛИТУД КОДЫ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗОН С ПОВЫШЕННОЙ ИАКРОСЕИСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ.

Ляя станций, расположении на осадочных породах, характерно превышение уровня коды СКМ относительно станций, расположенных на коренных породах в 2 - 2,5 раза, В отдельных случаях превышения достигает 4-5 раз. Особенно велики различия на станции Ленинакан в Армении, где превышение относительно станций Армении, составляет 10 раз, а относительно среднего уровня 40 раз. Вообще Армения выделяется среди остальных регионов. Здесь даже станции, установленные на коренных породах, имеют более высокий уровень коды, чем такие же станции в других регионах (табл.1). По коде СКД этот эффект не наблюдается.

Чтобы использовать коду как инструмент для выявления зон с повышенным иакросейсмическим проявлением, путло установить связь локального приращения амплитуд в коде с локальным приращение» макросейсмхческого эффекта. Ярким примером . такой сбязи былс катастрофическое Спитакское землетрясение, во время которого I городе Ленинакан, расположенном на мощной ссадочной толще озерньп отложений и вулканического пепла, наблюдался большой обье» разрушений. Сила сотрясений здесь достигала.9 баллов, в то врем^

как, исходя из магнитуди этого землетрясения, ожидалось максимум 8 баллов.

Таблица 1

Станционные поправки при определении магнитуды Мс по коде

С в лог.ед)

Число Регион станций Стационные Осад, породы СКМ СКД юправки СЮ Корен, породы СКМ СКД

Казахстан б Алтай-Саяны* 8 Киргизия 8 Таджикистан 11 Узбекистан 11 Туркмения 8 Азербайджан 7 -0,48 0,00 -0.48 0.18 -0,65 -0,15 -0,58 -0,12 -0,33 -0,33 -0,38 -0,08 -0,13 0,10 +0,29 -0,12 0,25 -0,25 0,22 -0,23 ' --0.03 -0,13 0,00 0. 04

В среднем: -0,48 -0,08 -0,09 0,10

Армения 6 -0.80 -0,60 -0,51 -0,15

*По данным отчета [Филина, 1979]

Сравнение записей на станциях Яенинакан•и Степанаван показало, что для записей станции Степанаван, установленной на коренных породах, характерно четкое вступление Р и Б-волн со сравнительно быстро убывающим шлейфом. На станции Яенинакан вступления нечеткие, сразу после Б-волны амплитуды резко нарастают и образуется мошный интерференционный ауг волн с амплитудами в 3-6 раз большими, чем у 5-волн.. Наиболее длительный цуг имеют землетрясения, происходящие на расстоянии 60-120 км от станции. На расстояниях

200-300 км от эпицентра цуг заметно ослабевает, а на расстоянии 500 км исчезает вообще.

Рассмотрение отношения уровней коды СКМ горизонтальной и вертикальной составляющей записи станции Ленинакан показало, что уровень коды на горизонтальной составляющей в 3-4 раза больше, чем ка вертикальной и до эпицектральных расстояний 400-500 км остается постоянным. Отношение уровней коды станций Ленинакан и Степанаван слабо уменьшается с увеличением эпицентрального расстояния, приблизительно от 10-12 раз на расстоянии 20-60 км до 6-7 раз на расстояния 400-500 км. Эффект уменьшения отношений по код.; СКД наблюдается сильнее. По-видимсму, это является следствием того, что с увеличением эпицентрального расстояния увеличиваются л периоды волн формирующие коду СКД, и осадочный слой на них ухе не влияет.

ПроьйАйКНЫЭ Раутиан и Саргсяном (1339) исследования, показали, что махрос&йсмический эффект от землетрясений одной и той же мзгнптуды Мщ на Кавказе (здесь он представлен данными по Армении) проявляется сильнее, чем в Средней Азии. Это видно из уравнения связи мькрссейсмической магнитуды ММС с магнитудой Мщ для Кавказа:

и для Средней Азии:

ММС = 1.12 MLH* 0.20

ММС = 1.19 MLH - 1.10 ,

что не противоречит уравнении макросейсмического поля [Шебалин, 1977!, для этого региона.

Сравнение уровней коды СКМ разных регионов показало, что уровень коды сейсмических станций Армении такте выше, чем для Средней Азии и других регионов. Уровень коды станции Ленинакан на порядок PL:::e уровня когьг станций' Армении в 40 раз больше-

IS

среднего уровня. Возможно это сыграло немаловаглую роль в усилении макросейсмического эффекта в этом городе.

Таким образом, мы видим, что между уровнем коды и макросей-смическим эффектом существует тесная связь.Расчеты показали, что приращение уровня коды связано с приращением макросейсмической магнитуды соотношением

AlgAc = 0,9 ДММС

Установление количественной связи локального прирацення амплитуд в коде с локальным приращением макросейсмического эффекта мохно использовать в сейсморайонированип и ыикрорайонированки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перечислим основные результаты исследований, проведенных з настоящей работе.

Л. Изложены принципиальные основы построения магнитудных шкал по коде.

2. Проведено обобщение экспериментальных результатов исследований по коде ШП приборов СКД и СКМ. Для'этого были начаты наблюдения з регионах Армении и Азербайджана, где такие работы до тех пор не проводились. Сформулирован критерий, по которому можно объединить калибровочные кривые разных регионов.

3. Получены единые калибровочные кривые: по коде СКД для' континентальных регионов (Евразия),' по коде СКМ - для Восточных регионов С Северный Тянь-Шань, Алтай-Саяны, Прибайкалье), Средней Азии С Таджикистан, Узбекистан, Киргизия, Туркмения) и Юго-Восточного Кавказа С Армения, Азербайджан), Установлено, что калибро-гочнуа кризу» для Средней Азии могшэ применять в регионах Карпат' и Крыма, для остальных лэ регионов необходимо применять индиви-

дуальные калибровочные. Предлагается определять три кодовые • маг-нитуды: М°км, и Определения проводятся независимо от

глубины очага.

4. Разработана методика определения станционных поправок по коде, позволяющая унифицировать определения магнитуд землетрясений по станциям удаленных, регионов. Выделены надежные станции (в Средней Азии и на Кавказе), по данным которых можно определять кодовые магнитуды. При этом стандартное отклонение после введения станционной поправки составляет 0,10-0,15, а без нее - 0,20-0,25.

5. Получены корреляционные соотношения связи кодовых магнитуд с другими стандартными шкалами Мщ, Шру и К.

6. На основе изучения особенностей коды коровых и. подкоро-вых землетрясения по записям ШП приборов СКМ, СКД и приборов ЧИСС сделано предположение, что в формировании коды коровых землетрясений участвуют объемные и поверхностные волны. На высоких частотах С Г > 1 Гц) доминируют объемные, на низких СГ < 1Гц) поверхностные. Предложено найденные различия в параметрах коды коровых и подкоровых землетрясений использозать при определении очаговых•спектров землетрясений по ЧИСС-коде.

7. Разность длиннопериодной и короткопериодной кодовых маг-нитуд сь£кд и предлагается использовать в качестве спектральной характеристики землетрясений для приближенного спектрального районирования.Метод опробован на территории Средней Азии. Эти результата не противоречат региональны}! различиям спектров землетрясений [Раутиан, Халтурин и др., 1981].

8. Установлена количественная связь локального приращения амплитуд в коде с локальным приращением какросейскического эффекта. Предлагается использовать эту связь при . сейсморайонировании и микрорайонировании.

Научная новизна. Разработана самостоятельная! магнитудная шкала по коде на методологической осноЕе. Сформулирован критерий, с помощью которого удалось объединить калибровочные кривые отдельных регионов. Разработана методика определения станционных поправок, которая позволяет улучшить сходимость результатов по ' станциям удаленных регионов. Сделано предположение, что причиной особенностей коды коровых и подкоровых землетрясений является участие разных типов волн в формировании их коды. Полученные различия требуют внесения корректив в параметры метода определения спектров подкоровых землетрясений по ЧКСС-коде. Высокая точ-' ность определения кодовых магнитуд и позволяет

использовать их разность как спектральную характеристику землетрясений для приближенного спектрального районирования. Установленную связь уровня коды с макросейсмкческим эффектом можно использовать для выявления зон с повышенной какросейсютеской интенсивностью.

Практическая ценность. Результаты, полученные в настоящей работе, дают возможность унификации спрзделония кодовых магнитуд в разных регионах. Ухе сейчас шкала кодовых магнитуд, с учетом станционных поправок, внедрена в практику в региональном сейсмологическом центре республик ■ Средней Азии и Казахстана СДушанбе), как для оперативного определения кодовых магнитуд, так и переопределения магнитуд землетрясений за прошлые годи. Оперативное определение кодовых магнитуд проводите:: такгл по сети сеЯскячесшс стгадяй КСЭ £'->3.

Результат?? прояедекиж контрольна пз?.:ере:п';! показали очень хорошую г.::с!1':;."э :: ваутрг^юз схода "<>сть еяр'дгхгош-з: кодовых ^ппи-ул. Стг'чдг.ртноэ отгоголег.ко щт: гаа-пктуд по

од':оГ. стзвцкч :гс прсзымаст 0,£0 «здвтг..

Разность кодовых магнитуд М^км и м£кд является спектральной характеристикой землетрясений и может быть использована в тех регионах, где нет специальных спектральных наблюдений. Методику определения поправок по коде можно применять при сейсморайониро-вакии и микросейсморайонировании.

Апробация работы. Результаты работы докладывались: на конференции молодых ученых в 1982 С Черноголовка) и в 1984 г СЗвенигород); в рабочих группах регионального сейсмологического центра республик Средней Азии и Казахстана по магнитуде (Душанбе 1985, 1SSG, 1S87; Звенигород, 1S88); на проведенном в Гарме (КСЗ) школе-семипаре по определению кодовых кагнитуд (август 1987); на научных семинарах ХСЭ и института сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Таджикской ССР; на совещании ECK в Софии (август 1383); на международном семинаре (Ереван, май 1989) и международных симпозиумах (Стамбул, август и Эрзрум, октябрь 1989), посвященных Спитакскому землетрясению; на совещании в Ташкенте (июнь 1990).

Публикации по теме диссертации. Результаты работы опубликованы в статьях:

1. Очаговые параметры сильных землетрясений Средней Азии и Казахстана//3емлетрясения в СССР 1979 г. М.; Наука, 1982. С.258 -265. (соавторы Т. Г. Раутиан, В.И.Халтурин, 0. К.Кунакова, М. С. Хай-дарсв).

2. Магнитудная шкала по сейсмической коде // Землетрясения Средней Азии и Казахстана в 1985 г. Душанбе: Дониш, 1988. С.137-173 (соавторы Т. Г.Раутиан, В. И. Халтурин).

3. Временные изменения кодовых Q, вызванные землетрясением 26 февраля 1983 г. (К=13,3) вблизи Гарма, Таджикистан (япон.) //

гз

Бюллетень сейсмол. общ. Японии. 1989. С. 36-49 (соавторы У.. Сто, В. И.Халтурин, Т. Г.Раутиан).

4. Оценки магнитуд землетрясений по кода-волнам аппаратурой СКМ и СКД для Центральных Балкан // Болгар, геофиз.журн. София: 1988. Т.XIV, N3. С.56-59 (соавторы Н. Доцев, В.И.Халтурин).

5. Сравнение огибающих кода-волн по записям сейсмографов СКД, отстоящих на расстоянии более 4000 км // Болгарский геоф. журн. София: 1989. XV, N 1. С. 70-77 (соавторы Н. Доцев, В.И.Халтурин).

5. Магяитудная шкала, основанная на амплитудах землетрясений в коде (англ.)//Международный симпозиум по Спитакскому землетрясению. Стамбул, 1389 (соазторы В.И.Халтурин, Т.Г.Раутиан).

7. Очаговые спектры афтершоков Спитакского землетрясения Сангл.)//Международный симпозиум по Спитакскому землетрясению, Стамбул, 1989 (соавторы Т.Г.Раутиан. Н.И.Кондратьева, С.А.Саакяй, Р. В. /мирбекян).

8. Затухание сейсмических волн вблизи очаговой зоны Спитакского землетрясения в зависимости от частоты и возможное объяснение увеличения махросейсыической интенсивности в г.Леникакан (англ.)//Международный симпозиум по Спитакскому землетрясению, Стамбул, 1989 (соавторы В. И.Халтурин, Н. И. Кондратьева, Э.Г. Геда-кян, Н.М. Саргсян, Л. А.Мхитаряи, А. А. Саакян).

9. Усиление- накросейсмического эффекта в г. Ленинакан. //Международный семинар по Спитакскому землетрясению. Ереван, 1989.