Магнитуда землетрясения. Связь магнитуды с энергией землетрясения

При сильных землетрясениях в очаге выделяется большое количество энергии. Энергию землетрясений обычно определяют через параметры сейсмических волн.

Для сравнительной оценки энергии землетрясений Рихтер предложил использовать специальную величину - магнитуду. Магнитуда (от лат. magnitudo - величина и magnus - большой) - величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызываемых землетрясением, находится как десятичный логарифм от смещения грунта на определенном расстоянии (L = 100 км):

д

М =lg —, (1.42)

А)

где М - магнитуда землетрясения; А - смещение грунта при рассматриваемом землетрясении; А о - смещение грунта при очень слабом землетрясении, принятом за начало отсчета.

Энергия землетрясения связана с магнитудой соотношением

lg2 = a + pM, (1.43)

где Q - энергия землетрясения, Дж; а, 0 - эмпирические коэффициенты.

При пользовании этим соотношением принимают значения коэффициентов a = 5,32 , 0 = 1,42, хотя отмечается, что в различных регионах они могут варьироваться в определенных пределах.

Соотношения (1.43) можно представить в виде

е = 105.32+1.42Мдж (1.44)

Если энергию Q выражать в эргах (1 Дж = 107 эрг), величину к = 1g Q называют энергетическим классом землетрясения. По Рихтеру магнитуда тектонических землетрясений составляет 0 < М < 9.

Измерение смещений грунта Рихтером производилось с помощью короткопериодных крутильных сейсмографов Вуда-Андерсона с увеличением до 2800 раз. В последнее время с появлением более чувствительных сейсмографов зарегистрированы еще более слабые землетрясения магнитудой до М = -3. Чтобы фиксировать такие землетрясения, приборы записывают движение грунта с увеличением до 80000 раз.

Магнитуду землетрясения вычисляют на сейсмических станциях по величине максимальной амплитуды записи смещения грунта на сейсмограмме с учетом расстояния от эпицентра до станции и глубины очага. Координаты эпицентра и глубину очага находят при известных значениях Np, Ns по временам прихода волн к нескольким станциям.

На каждой сейсмической станции имеются специальные методики для определения магнитуды, доведенные до программ для ЭВМ и номограмм.

Когда происходит землетрясение, обработав сейсмограмму и зная эпицентральное расстояние, обращаются к ЭВМ или номограммам.

В упрощенном виде процедура расчета показана па рис. 11, построенном для некоторой конкретной станции [2].

  • 60 _
  • 40
  • 20------ .

ТО _

6 -

В -

  • 4 -
  • 2 -
  • 1

Амплитуде, мм

  • - 700
  • - воо
  • - S00

~ 400

?- 300

L- 3 Магнитуда

  • 200
  • 1—100 Эпицентра льнов расстояние ,км

Рис. 11. Номограмма для определения магнитуды

Пример. Определить магнитуду землетрясения, если амплитуда смещения на сейсмограмме составляет 20 мм, расстояние от эпицентра до сейсмической станции 300 км.

Решение. Соединяем пунктирной линией точку 20 мм на первой шкале с точкой 300 км на третьей шкале. На средней шкале считываем значение магнитуды М- 5,4.

Зная магнитуду, по формуле (1.44) нетрудно вычислить энергию землетрясения.

При неглубоких землетрясениях на поверхности Земли часто наблюдаются тектонические подвижки. Известны предложения по оценке энергии таких землетрясений через величины остаточных деформаций в эпицентральной области. Предложенные соотношения имеют вид [11]

М = q + dx 1g L;

M = c2+d2lg B;

  • (1.45)
  • (1.46)

M = c3 + J3 1g D;

M = c4+d4g(LB);

M = c5+tZ5 lg(LZ));

M=c6+6lg(LBD)

В соотношениях (1.45), (1.46) величина L - это длина разлома, В -относительное смещение (горизонтальное или вертикальное), D - ширина разлома, произведение kLBD - сейсмический момент, где к - жесткость (в последнем соотношении величина к учитывается значением коэффициента de).

Коэффициенты п, сг-.-Св, d, di.-.df, определяются экспериментально. Соотношения (1.45), (1.46) широкого распространения не получили из-за недостатка достоверных данных.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >