Сравнительный анализ вида локальных и региональных сейсмотектонических деформаций на базе изучения особенностей механизмов очагов землетрясений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат физико-математических наук Дмитриева, Елена Валерьевна

• Дмитриева, Елена Валерьевна
• кандидат физико-математических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дмитриева, Елена Валерьевна

Стр. п/п

1 Введение

2 Глава 1. Литературный обзор

3 Глава 2. Механизм очага землетрясения

4 2.1. Общая характеристика задачи

5 2.2. Представления о поле тектонических напряжений

6 2.3. Различные методики определения механизма очага землетрясения

7 Выводы к главе

8 Глава 3. Динамические характеристики очага землетрясения

9 3.1.0 динамических параметрах сейсмического очага

10 3.1.1. Сейсмический момент. Некоторые соотношения для определения сейсмического момента

11 3.2. Тензор сейсмического момента

12 3.2.1. Тензор сейсмического момента - как физическая характеристика очага землетрясения

13 3.2.2. Собственные значения тензора сейсмического момента

14 3.2.3. Параметры вида тензора сейсмического момента

15 Выводы к главе

16 Глава 4. Сравнительный анализ вида локальных и региональных сейсмотектонических деформаций на базе изучения особенностей механизмов очагов землетрясений

17 4.1. Общая характеристика задачи

18 4.2. Источник информации

19 4.3. Тектоника сейсмоактивного района

20 4.3.1. Геотектоника как наука

21 4.3.2. Типы тектонических движений

22 4.4. Механические условия тектонических деформаций

23 4.5. Диаграммы фокальных механизмов

24 4.6 Применение метода Монте-Карло для оценки устойчивости при статистическом анализе тензоров-центроидов землетрясений

25 4.7. Сейсмичность планеты 65 *

26 4.8. Сравнительный анализ методов определения НДС земной коры сейсмоактивных регионов земного шара

27 Выводы к главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сравнительный анализ вида локальных и региональных сейсмотектонических деформаций на базе изучения особенностей механизмов очагов землетрясений»

Проблема моделирования и изучения механизма очага землетрясения для исследования современных геодинамических движений и напряженно-деформированного состояния геофизической среды является фундаментальной, а ее решение - актуальной задачей геофизики. Определение механизмов очагов по сейсмическим данным является важной составной частью комплексного исследования землетрясений и порождающих их сейсмогенных зон. Анализ механизмов очагов землетрясений способствует выяснению строения сейсмогенной зоны, условий генезиса в ней разномасштабных сейсмических очагов и их взаимоотношений с установленными по геологическим данным разрывными нарушениями, исследованию современных движений и напряженно-деформированного состояния (НДС) геофизической среды.

Инструментального решения указанного круга задач в региональном масштабе, относящемся к сейсмоактивным слоям земной коры, не существует, поэтому исследователи используют косвенные методы, которые базируются на сейсмологических наблюдениях и на различных физико-математических подходах, а также на вводимых гипотезах.

Методологические основы реконструкции напряженно-деформированного состояния, предлагаемые в настоящей работе, имеют целью наметить способы оценки характера НДС сейсмоактивного района.

Вместе взятое это обеспечивает актуальность рассматриваемому в настоящей работе кругу специальных вопросов, направленных на углубленное изучение особенностей напряженно-деформированного состояния сейсмоактивных регионов.

Цель работы заключается в исследовании масштабных эффектов сейсмотектонического деформационного процесса посредством сопоставления особенностей типов механизмов очагов землетрясений и характеристик напряженно-деформированного состояния сейсмоактивных регионов.

Изучение локальных проявлений напряжений и деформаций в очагах землетрясений различных геотектонических областей земного шара помимо чисто прикладного интереса имеет большое научное значение для современной геодинамики и развития представлений о природе и причинах сейсмичности. Поскольку различные типы новейших тектонических структур характеризуются различным напряженным состоянием, то особенно актуально изучение напряженного состояния при прогнозе зон возможных землетрясений, при выборе и оценке информативности геологических критериев сейсмичности.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание изложено на 104 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 9 рисунков. Приложение содержит материалы, которые отображают результаты анализа, полученные с использованием новой методики. Список литературы составляет 92 наименования.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Дмитриева, Елена Валерьевна

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах Объединенного института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, на 2-ой международной научно-технической конференции ВлГУ (Владимир, июнь, 1997г.), на 36 Международной научной студенческой конференции НГУ (Новосибирск, апрель 1998г.), на семинарах международной конференции "Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы" (Институт геофизики УрОРАН, Екатеринбург, 1998г.), на заседаниях Всероссийской школы-семинара молодых ученых, аспирантов и студентов (ВлГУ, Владимир, июль, 1998г.), на семинарах X Российской гравитационной конференции (Владимир, июнь, 1999г.), на научном семинаре Всероссийской научно-методической конференции по физике - VIII Столетовские чтения, (ВГПУ, Владимир, май 2000г.), на XXXIV Тектоническом совещании Тектоника неогея: общие и региональные аспекты (Москва, февраль 2001г.), на I Молодежной конференции - Современные вопросы геотектоники (Москва, апрель 2001г.), на семинарах III Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии" (МГУ, Москва, май 2001г.).

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ, грант 0105-65340 и при частичной поддержке ФЦП Интеграция, проект №АООЗО (№144).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Научная новизна проделанной работы заключается в обосновании и применении нового метода изучения современных движений и напряженно-деформированного состояния земной коры на базе конкретных сейсмологических данных. Реализация этого направления исследований заключается, прежде всего, в анализе данных сейсмологических и геологических наблюдений в исследуемых сейсмически активных областях и реконструкции характера современных движений земной коры. Решение такой задачи встречает значительные трудности, требующие отдельного рассмотрения, что и составляет задачу диссертации. Важным моментом, выдвигаемым нами в работе, являлась необходимость применения сравнительного анализа различных методов при интерпретации геологических и сейсмологических данных для получения результата.

Полученные путем обработки данные, являются, по сути, параметрическим представлением напряженного состояния земной коры и могут быть использованы для графического построения карты поля напряжений исследуемого района. Кроме этого, необходимость исследований в данном направлении обусловлена рядом практических задач по оценке сейсмической опасности мест проектируемого строительства гидротехнических, промышленных и гражданских сооружений, исключительных по своей масштабности и народнохозяйственному значению, задачами разработки и эксплуатации крупных месторождений твердых полезных ископаемых, нефти и газа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дмитриева, Елена Валерьевна, 2001 год

1. Лукк А.А., Юнга С.Л. Геодинамика и напряженно-деформированное состояние литосферы Средней Азии. Душанбе.: Дониш, 1988, 234 с.

2. Reid H.F. Theelastic rebound theory of earthquakes.- University of California. Publ. Geol. Sci, 1911, №6, pp. 413-414.

3. Griffith A.A. The phenomenon of rupture and flow in solids. Phil. Trans. Roy. Soc., London, Ser. A, 1920, vol. 221, № 2, pp. 163-198.

4. Cliff Frohlich Earthquakes with Non-Double-Couple Mechanisms. Science. Vol. 264, 6 MAY 1994. Pp. 804 809.

5. Slunga R. Research on Swedish earthquakes 1980-1981, Stocholm, 1982, FOA Rapport с 20417-tl. p. 189.

6. Лукк A.A., Леонова В.Г. Трещиноватость земной коры Гармского района по статистике механизмов очагов слабых землетрясений. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1978, №8. стр 33-45.

7. Teylor Н. Plastic strain in metals. // J. Inst. Metals., 1938, vol.62, pp.307-374.

8. Benioff H. Earthquake and rock creep. -Bull. Seism. Soc. Amer., 1951, vol.51, № 1, pp.31-62 (Русский перевод в сб. "Земная кора", ИЛ, М., 1957, стр. 76.).

9. Ризниченко Ю.В. О сейсмическом течении горных масс. Сб. "Динамика земной коры", Наука, 1965.

10. Ю.Ризниченко Ю.В. Элементарная теория вертикальных сейсмотектонических движений.- ДАН СССР, 1976, т.226, №2, стр.324-327.

11. Ризниченко Ю.В., Джибладзе Э.А. Скорости вертикальных движений при сейсмическом течении горных масс. Изв. АН СССР Физика Земли. 1976, № 1, стр.23-31.

12. Ризниченко Ю.В. Протяженный очаг и сейсмотектоническое течение горных масс. В кн. Исследования по физике землетрясений. М.: Наука, 1976, стр. 236-262.

13. Ризниченко Ю.В., Соболева О.В., Киняпина Т.А. и др. Сейсмотектоническая деформация земной коры юга Средней Азии. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1982, № ю. стр.117.

14. Юнга С.Л. Тектоническая деформация сейсмоактивных областей по данным о механизмах и магнитудах землетрясений. М.: ВИНИТИ, 1976, № 2041-76, 33с.

15. Ризниченко Ю.В., Друмя А.В., Степаненко Н.Я. и др. Сейсмотектоническая деформация в области Вранча. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1980, № 11. стр. 10-22.

16. Джибладзе Э. А. Энергия землетрясений, сейсмический режим и сейсмотектонические движения Кавказа. Тбилиси: Мецниераба, 1980, 255с.

17. Бутовская Е.М., Атабаева М.Н., Джамалов Д.Б. и др. Элементы энергетического режима. В кн.: Литосфера Памира и Тянь-Шаня. Ташкент: ФАН, 1982, стр. 159-166.

18. Molnar P. Average regioanal strain dye to slip on numerous faults of different orientations. J. Geoph. Res., 1983, vol.B58, № 8, pp.64306432.

19. Власова А.А., Михайлова H.H., Садыкова А.Б. Исследование сейсмотектонической деформации на Северном Тянь-Шане. -В сб.: Результаты комплексных исследований в сейсмоактивных районах Казахстана. Алма-Ата, 1984, стр.11-17.

20. Molnar P., Deng О. Faulting associated with large earthquakes and the average rate of deformation in Central Asia. J. Geoph. Res., 1984, vol.B89, № 9, pp.6203-6227.

21. Друмя А.В., Степаненко Н.Я., Симонова Н.А. и др. Сейсмотектоническая деформация земной коры Карпато-Балканского региона. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1987, № 4, стр.3-10.

22. Никитин Л.В., Юнга С.Л. Определение главных осей и вида тензоров напряжения и деформации по данным сдвиговых смещений. В сб.: Измерение напряжений в массивах горных пород, ч.1. Новосибирск: Изд. ИГД СО АН СССР, 1976, стр.22-27.

23. Лукк А.А., Нерсесов И.Л. Вариации во времени различных пара метров сейсмотектонического процесса // Изв. АН СССР. Физика Земли. №3. 1982. С. 10-27.

24. Лукк А.А., Юнга С.Л. Пространственно-временные проявления сейсмотектонической деформации Гармского района// Экспериментальная сейсмология. М.: Наука, 1983. С.52-62.

25. Нерсесов И.Л., Галаганов О.Н., Журавлев В.И. и др. Закономерности временных изменений некоторых геофизических полей// ДАН СССР. 1986. Т.286, № 1. С.77-79.

26. Нерсесов И.Л., Лукк А.А., Журавлев В.И., Галаганов О.Н. Проблема информативности вариаций параметров геофизических полей для целей прогноза землетрясений //Изв. АН СССР. Физика Земли. 1989. №12, с. 19-33.

27. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.:Наука, 1990, 191 стр.

28. Ritsema A.R. Fault-plane technique and the mechanism in the focus of the Hindu Kush Earthquakes. Ind. J. Meteorol. Geophys., 6, №1, 1955.

29. Балакина Jl.M., Введенская A.B., Голубева H.B., Мишарина Л.А., Широкова Е.И. Поле упругих напряжений земли и механизм очагов землетрясений. М., Наука, 1972.

30. Костров Б.В., Никитин Л.В. Изучение упругих волн при разрыве сплошности упругой среды. Плоская задача. Изв. АН СССР. Физика Земли, №7, 1968.

31. Шамина О.Г., Ханутина Р.В. Определение плоскости разрыва в очагах землетрясений. Изв. АН СССР. Физика Земли, № 10, 1971.

32. Копничев Ю.Ф., Шпилькер Г.А. Пространственно-временные характеристики очагов землетрясений с различными типами подвижек. Физика Земли. №9, 1980, с.3-11.

33. Гоцадзе О.Д., Кейлис-Борок В.И., Кириллова И.В. и др. Исследование механизма очага землетрясений. Труды Геофизического института, № 40, М.: Изд. АН СССР, 1957, 148с.

34. Brase W.N., Byerlee J.D. Stick-slip as a mechanism for earthquakes. Science, 153, №3739, 1966.

35. Scholz C.H., Molnar P., Johnson T. Detailrd Studies of frichtional sliding of granite and implications for the earthquake mechanism. J. Geophys. Res., 77, №32, nov. 10, 1972.

36. Костров Б.В. Сейсмический момент, энергия землетрясения и сейсмическое течение горных масс. Физика Земли. №1, -1974, стр. 23—40.

37. Christensen R.M. Mechanics of composite materials. A Wiley Interscience Publ. N-Y e.a. 1979, (рус.пер. Кристенсен P. Введение в механику композитов. М.: Мир. 1982, 334с.).

38. Brenner R. Reology of two-phase systems. Annual review of fluid mechanics, 1970, vol.2, pp. 137-176. (рус.пер. Бреннер H. Реология двухфазных систем. В сб.: Реология суспензий. М.: Мир, 1975, стр.9-67).

39. Mekenzie D.P. The relation between fault plane solutions for earthquakes and the directions of the principal stresses. Bull. Seismol. Soc. Amer., 59, № 2, 1969.

40. Гущенко О.И. Кинематический принцип реконструкции направлений главных напряжений. Докл. АН СССР, 225, №3, 1975.

41. Aki К. Earthquake generating stress in Japan for the years 1961 to 1963 obtained by smoothing the first motion radiation patterns. Bull. Earthquakes Res. Inst., Univ. Tokyo, 44, № 2, 1966.

42. Honda H. On the mechanism and the types of the seismograms of shallow earthquakes. Geophys. Mag., 1932, 5, № 1.

43. Honda H. On the seismograms and the mechanism of deep earthquakes. Geophys. Mag., 1932, 5, № 4.

44. Honda H. The seismic waves. (In Japanese). 1954.

45. Molnar P., Tucker B.E., Brune J.N. Corner frequencies of P- and S-waves and models of earthquakes sources. Bull. Seism. Soc. Amer., 63, № 6, 1974.

46. Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М., Наука, 1975.

47. Коган С.Я., Поликарпов A.M. О динамических параметрах сейсмического очага. Физика Земли, № 12, 1977, с.42-59.

48. Aki К. Generation and propagation of G-waves from the Noogata earthquake of June 16, 1964. Pt. 2: Estimation of earthquake moment, released energy and stress-strain drop from G-wave spectrum. Bull. Eearthquakes Res. Inst., Tokyo Univ., 44, № 1, 1966.

49. Захарова А.И., Чепкунас JI.C. Динамические параметры очагов сильных землетрясений по спектрам продольных волн на станции "Обнинск". Физика Земли. № 2, 1977, стр. 9-17.

50. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент. Сб. Исследования по физике землетрясений. М, Наука, 1976.

51. Thatcher W., Hanks T.S. Source parameters southern California earthquakes. J. Geophys. Res., 78, № 35, 1973.

52. Berckhemer H., Jacob K.H. Investigation of the dynamical process in earthquake by analyzing the pulse shape of body waves. Тр. X генеральной Ассамблеи Европейской сейсмологической комиссии, 1968, т.2. М., АНСССР, 1970.

53. Wyss М., Molnar P. Source parameters of intermediate and deep foeus earthquakes in the Tonga arc. Phys. Earth. Planet. Inter., 6, № 4, 1972.

54. Wyss M., Shamey L.J. Source dimensions of two earthquakes estimated from aftershocks and spectra. Bull. Seism. Soc. Amer., 65, № 2, 1975.

55. Berckhemer H., Jacob K.H. Investigation of the dynamical process in earthquake by analyzing the pulse shape of body waves. Тр. X генеральной Ассамблеи Европейской сейсмологической комиссии, 1968, т.2. М, АНСССР, 1970.

56. Brune J.N. Seismic moment, seismicity and rate of slip along major fault rones, J. Geophys. Res., v. 73, 1968.

57. Aki K., Richards P.G. Quantitative seismology. Theory and methods. v.1,2. San-Francisko, W.H. Freeman and Company. 1980, (рус. пер.: Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология. Теория и методы, т. 1,2. М.: Мир, 1983,880с.).

58. Ben-Menahem A., Singh A. Seismic waves and sourses. Springer-Verlag, N.-Y, Heidelberg, Berlin, 1981, 1108p.

59. Rice J. The mechanics of earthquake rupture. In.: Phisics of the Earth's interior. Amsterdam, North-Holland. 1980, pp. 555-649. (рус. пер.: Райе Дж. Механика очага землетрясения. М.: Мир, 1982, 217с.).

60. Kasahara К. Earthquake mechanics. Cambridge University Press, 1981, (рус. пер. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985, 264 стр.

61. Burridge R., Knopoff L. Body forse equivalents for seismic dislocations. Bull. Seism. Soc. Am., 1964, vol. 54, № 6. pp. 18751888.

62. Введенская A.B. Исследование напряжений и разрывов в очагах землетрясений при помощи теории дислокаций. М., Наука, 1969.

63. Лукк А.А., Юнга С.Л. Детальное исследование сейсмотектонической деформации хребта Петра Первого. Физика Земли. № 4, 1980, стр. 39-50.

64. Никитин Л.В., Юнга С.Л. Методы теоретического определения тектонических деформаций и напряжений в сейсмоактивных областях. Изв. АН СССР. Физика Земли. 1977, № 11, стр.54-67.

65. Юнга С.Л. О механизме деформирования сейсмоактивного объема земной коры. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1979, № 10, стр. 14-23.

66. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969, 608 стр.

67. Kagan Y.Y., Knopoff L. The first order statistical moment of the seismic moment tensor. // Geophys. J. Roy. Astron. Soc., 1985, vol. 81, № 2, p. 429-444.

68. Дмитриева E.B. О взаимосвязи параметров тензора сейсмотектонической деформации, применяющихся в вопросах типизации. Депонент в ВИНИТИ 10.03.1999, № 708-В99.

69. Dziewonski A.M., Ekstrom G., Salganic M. Centroid-moment tensor solutions for January-March 1994. //Phys. Earth Planet. Inter., 1994d, Vol. 86, P.253-261.

70. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике. М.: Наука, 1984, 831с.

71. Дмитриева Е.В. Статистический метод сравнительного анализа определения деформационных процессов очаговых зон землетрясений. В сб. "Столетовские чтения", ВгПУ, Владимир, 2000.

72. Юнга С.Л. О классификации тензоров сейсмических моментов на основе их изометрического отображения на сферу. Доклады АН, 1997, т.352, №2, с.253-255.

73. Дмитриева Е.В. Применение метода Монте-Карло для оценки устойчивости при статистическом анализе тензоров-центроидов землетрясений. Тезисы к 36 Международной научной студенческой конференции. НГУ, Новосибирск, апрель 1998. (электронный вариант).

74. Дмитриева Е.В. Об определении типа напряженно-деформированного состояния через параметр вида тензора сейсмического момента. Сборник научных трудов Современные вопросы геотектоники. М.: Научный мир, 2001, стр. 93-97.

75. Тектоносфера Земли. М., Наука, 1978, 531 с.

76. Кропоткин П.Н., Ефремов В.Н., Макеев В.М. Напряженное состояние земной коры и геодинамика Геотектоника, №1, 1987, с.З-24.

77. Fukao Y., Yamaoka К. Stress estimate for the highest mountain system in Japan Tectonophysics, 1983, v.2, №5, p.453-471.

78. Энциклопедия региональной геологии мира. Под редакцией Р.У. Фейрбриджа. Ленинград. "Недра", 1980, 511 стр.

79. Johnson Т. and Molnar P. Focal mechanisms and plate tectonics of the southwest Pacific, J. Geophys Research, 1972, v. 77, p.5000-5032.

80. Richardson R.M, Solomon S.S. Sleep N.H Tectonic stress in the plates.-Rev. Geophys and Space Physics, 1979, v.17, №15, p.981-1019.

81. Bracey D.R., Vogt P.R. Plate tectonics in the Hispaniola area, Bull., Geol. Soc. Am., 1970, 81, 2855-2860. (Also "Discussion", Ibid, 82, 1123-1128).

82. Структурная геология и тектоника плит: В 3-х томах: Пер. с англ./ Под.ред. К.Сейферта. М.:Мир, 1991, 350с.

83. Jibladze Е, Tsereteli N. Seismotectonic Deformation of the Seismogenic. Layer in the Atlantic Ocean, Journal of Georgian Geophysical Society Issue (A), Solid Earth, v.2, 1996.104