Файл: Уломов, В. И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений.pdf

Здесь и далее Е — энергия сейсмических волн на референцсфере радиусом 10 км, измеряемая в джоулях.

Вычисляя по этой формуле, получим оценку протяженности очага Ташкентского землетрясения / = 5060 м. хорошо согласую­ щуюся с диапазоном глубин гипоцентров афтершоков Ташкент­ ского землетрясения.

а отсюда объем очаговой области Ташкентского землетрясения, с.і/3.

V, = 62 км3= 0,62-10п. (46)

Тогда средняя плотность упругой энергии касательных напря­ жений, накопленных в породах до землетрясения:

Известно также, что полная работа А упругой деформации объема /3, численно равная упругой энергии Е0, затраченной на деформирование этого объема, выражается зависимостью

где ц — модуль сдвига, а £і — среднее значение упругой дефор­ мации пород в момент землетрясения.

Отсюда:

152

Величина модуля j.i= 3-10n дин/см2 соответствует значениям скорости распространения поперечных волн (3,5 км/сек) и плот­ ности пород (2,6 г/см3) в районе очага землетрясения.

Средние избыточные упругие напряжения, снятые во время главного толчка Ташкентского землетрясения, будут следующими:

Величина оі соответствует прочности на разрыв таких горных пород, как гранит, известняк и диабаз, и почти на порядок меньше прочности на скалывание (Магницкий, 1965).

После снятия значительной части упругих напряжений в оча­ говой области восстанавливается почти нормальное давление

Такое совпадение не лишено смысла, если считать, что величина землетрясения определяется в основном размерами области по­ вышенных напряжений, а не самими напряжениями.

способствовала снятию упругих деформаций в момент основного

основной подвижки. Удобнее предположить, что плотность мате­ риала упругой среды в среднем одинакова и мы имеем дело не с массой, а с объемом.

Сразу же оговоримся, что максимальная амплитуда подвижки приурочена к центральной части очага и убывает до нуля по ме­ ре приближения к краям разрыва, где деформация создает до­ полнительные поля упругих напряжений.

153.

внутри клина АВ(У (рис. 43 s), будет «задавать тон» всему дви­ жению пород, а, следовательно, и величине землетрясения, объе­ му вовлеченного в движение материала, протяженности разрыва и т. п. Этот объем как бы переносится по мере передачи упругих

Эта величина одного порядка и примерно в 3 раза больше ДП0 —объема, выявленного над приподнятым блоком по геоде­ зическим данным.

Таким образом, это не противоречит представлению о концентра­ ции на краях разрыва упругих напряжений после главного толч­ ка. Максимум числа более слабых афтершоков расположен на глубине ~ 6 км, где в результате наибольших перемещений поро­ ды оказались сильнее раздробленными, а упругие напряжения предельно снятыми.

Оценим деформации, напряжения и другие величины для двух очагов наиболее крупных (/С=11, К —12) афтершоков Ташкент­ ского землетрясения, происшедших у верхнего и нижнего краев основного разрыва.

Воспользовавшись приведенными ранее зависимостями, по­

являются максимально большими из землетрясений, возможных на глубине 3 км, то все полученные величины (56) целесообразно приписать прочностным свойствам пород данного горизонта. По­ ложительное решение этого вопроса непосредственно относится к определению сейсмической опасности территории.

Интересно, что величины цодвижек в очагах основного земле­ трясения и его наиболее сильных афтершоков в интервале глубин

154

3—6 км и амплитуда поднятия поверхности земли, выявленная повторным нивелированием, хорошо описываются уравнением

Обращаясь к закону повторяемости землетрясений, запишем:

где N; — частота повторения землетрясений с сейсмической энер­

155

снятых с графика повторяемости афтершоков Ташкентского зем­

Как видно из выражения (64), интегрирование не изменилорезультата (59). Это объясняется тем, что перенос основных объе­ мов приходится на наиболее крупные афтершоки, происшедшие у верхнего и нижнего краев основного разрыва.

Следует заметить, что суммарный объем пород, перенесенный всеми афтершоками, совпадает с выявленным геодезией и пример­ но в три раза меньше объема, перенесенного основной подвижкой по разлому.

Остаточная деформация и энергия упругих колебаний

Преобладающее количество афтершоков произошло в цен­ тральной части очаговой области, где разупрочнение пород сдела­ ло возможным дальнейшее снятие малыми порциями оставшихся здесь напряжений. Основная же часть сейсмической энергии в период действия афтершоков выделилась у краев основного раз­ рыва, где дробление пород было меньшим, но в результате глав­ ной подвижки создались поля дополнительных упругих напряже­ ний. Наиболее сильные афтершоки произошли только здесь и по­ движки в их очагах явились основными переносчиками объемов пород.

Разумно допустить, что эти афтершоки черпали энергию, за­ траченную главной подвижкой на деформирование краевых час­ тей разрыва, и перенеся свои объемы пород, обусловили соответ­ ственное вспучивание поверхности земли. Источником же энергии деформирования краевых частей разрыва прежде всего следует считать объем, перенесенный во время главной подвижки.

Аналогичные рассуждения можно применить и к каждому афтершоку в отдельности. Подвижки пород в области очагов аф­ тершоков, в свою очередь, ро>йдают сейсмические волны, создают

156