СЕЙСМОЛОГИЯ
УДК 528.2
Член-корреспондент НАН РА А. Г. Багдоев
Уточнение таблицы для геодезического предвестника
землетрясений
(Представлено 16/I 2003)
Задача определения геодезического предвестника землетрясений при наличии
разлома, вдоль которого заданы касательные перемещения, решена в [1]. Пусть ось
x направлена по нормали к разлому, ось y вдоль него. В [1] сформyлирована
модельная задача для разлома с использованием дифференциального уравнения
движения среды на разломе, приведенного в [2]. Решение этого уравнения позволяет
записать условие при x=0 для компоненты перемещения по оси y в виде [1]
где
2a есть ширина зацепления блоков, постоянная a должна
быть определена, V0 - крипповые
перемещения.
V(y,x) есть нечетная функция x,
поэтому вместо (1) можно взять удвоенное значение для скачка V(y,0) на берегах
разлома [3].
Решение уравнений статической
теории упругости при условии (1) находится сверткой от решения Эшелби [3] в видe
[1], x і 0,
|
V(x,y) = |
aV0
p
|
|
Ґ у х 0
|
|
м н о
|
arctg |
x
a - y + yў
|
+ |
a02 - b2
a02
|
|
|
+ | |
+ arctg |
x
a + y + yў
|
+ |
a02 - b2
a02
|
|
|
|
ь э ю
|
e-ayўdyў; | | |
| |
(2) |
|
U(y,x) = |
aV0
2p
|
|
b2
a02
|
|
Ґ у х 0
|
ln |
(a + y + yў)2 + x2
(a - y + yў)2 + x2
|
e-ayўdyў+ |
aV0
p
|
|
ж з и
|
1 - |
b2
a02
|
|
ц ч ш
|
× | |
× |
Ґ у х 0
|
|
м н о
|
|
x2
(a - y + yў)2 + x2
|
- |
x2
(a + y + yў)2 + x2
|
|
ь э ю
|
e-ayўdyў, | | |
| |
(2) |
М |
|
|
|
|
a,
км |
a,
1/км |
5 |
3 |
0.986 |
0.2 |
4.85 |
4.15 |
1.17 |
5.6 |
0.95 |
0.333 |
4.49 |
7 |
0.64 |
6.1 |
0.885 |
0.5 |
4.37 |
12.5 |
0.349 |
6.7 |
0.85 |
0.9 |
1.61 |
22 |
0.073 |
7.2 |
0.76 |
1.2 |
1.27 |
37.5 |
0.034 |
7.8 |
0 |
1.8 |
1.22 |
65 |
0.02 |
8.4 |
0 |
2.8 |
0.4034 |
115 |
0.00351 |
8.9 |
0 |
3.2 |
0.30237 |
205 |
0.00148 |
5 |
5 |
0.996 |
0.2 |
5,9 |
4.15 |
1.42 |
5.6 |
0.984 |
0.333 |
5.27 |
7 |
0.75 |
6.1 |
0.976 |
0.5 |
3.4 |
12.5 |
0.272 |
6.7 |
0.958 |
0.9 |
1.79 |
22 |
0.081 |
7.2 |
0.93 |
1.2 |
1.42 |
37.5 |
0.038 |
7.8 |
0.87 |
1.8 |
0.99 |
65 |
0.015 |
8.4 |
0.6 |
2.8 |
0.87 |
115 |
0.0076 |
8.9 |
0.4 |
3.2 |
0.85 |
205 |
0.0041 |
5 |
7 |
0.999 |
0.2 |
16.68 |
4.15 |
4.02 |
5.6 |
0.99 |
0.333 |
6.95 |
7 |
0.99 |
6.1 |
0.978 |
0.5 |
6.15 |
12.5 |
0.492 |
6.7 |
0.97 |
0.9 |
2.54 |
22 |
0.12 |
7.2 |
0.96 |
1.2 |
1.95 |
37.5 |
0.052 |
7.8 |
0.93 |
1.8 |
1.26 |
65 |
0.02 |
8.4 |
0.8 |
2.8 |
1.08 |
115 |
0.0094 |
8.9 |
0.75 |
3.2 |
0.97 |
205 |
0.0047 |
|
где U есть компонента перемещения по оси x,a0 и b есть скорости
продольных и поперечных упругих волн.
Следуя
[1], найдем деформацию на разломе в виде e = [(¶V)/(¶x)]+[(¶U)/(¶y)], e(y,0) = e0,
|
(3) |
где введены безразмерные величины
= [y/a],
= aa,
= [(yў)/a].
Можно показать, используя ветвь арктангенса
arctg(-x) = p-arctgx, что (2) удовлетворяет условиям
(1).
Поскольку для типичных землетрясений
значения минимальной деформации на разрыв известны [4,5], а именно e0 = 3 · 10-5;
5 · 10-5; 7 · 10-5, можно задавать [(V0)/2a]u из (3) найти
параметр a закладки данного землетрясения. При этом, в
отличие от [4], a зависит также от координаты
y = ymin, начиная с которой возможен разрыв. В [1] это значение
ymin для заданного землетрясения находится из упрощенного уравнения
(3), записанного для больших
из требования, чтобы в окрестности y = ymin
кривая
(y) была медленно
меняющейся. В настоящей работе это требование сохраняется, но применяется оно к
точному уравнению (3).
В результате
получаются значения
и
a, которые качественно, но не количественно согласуются
с данными [1,4] и приведены в таблице.
По
ориентировочным данным
или a = [()/a] из таблицы можно построить графики функции V(0,x) для
разных [(V0)/2a], a, a и путем
сравнения с предполагаемыми опытными данными найти a
для данного землетрясения, a магнитуду (m) определить по таблице или по
известным формулам [3-8]. Эти кривые приведены на рисунке, где
= [x/a]. При этом верхние кривые соответствуют большим
значениям
, взятым из
таблицы. Другие методы предсказания землетрясений рассмотрены в
[6-8].
Предположим теперь, что значения
меняются от года к году
и определим время, прошедшее с начала подготовки землетрясения. Пусть
t0 есть данный момент времени, например t0 = 2003 год. По
измерениям на местности, приведенным выше, которые сравниваются с данными
рисунка, найдем значения
1,
2,
3 при t = t0, t = t0+1,
t = t0+2.
Уравнение прямой регресcии
|
= At + B. | |
(4) |
Постоянные A и B находятся из минимума величины
y = (At0 + B -1 |
)2 + (At0 + A + B -2 |
)2 + (At0 + 2A + B -3 |
)2 | |
(5) |
в виде
|
A = -, A < 0, B = -At0 - A +
|
|
(6) |
Проведем прямую (4) плоскости t, и обозначим через t = b значение
начала закладки процесса.
В качестве
естественного предположения считаем, что для всех видов землетрясений, для
которых
1,2,3
находятся для моментов t0, t0 + 1 и t0 + 2
указанным выше способом, начальные значения
(b) = a0 одинaковы.
Пусть для одного землетрясения значение момента закладки b0 известно. Тогда по нему из (4) можно найти
a0, а начальные значения t = b для остальных строк найдутся подстановкой
= a0 в (4), где значения A и B находятся по (6) для
каждых
1,2,3
и t0. Тогда t0 - b даст время, прошедшее с момента закладки процесса для
данного района
Автор благодарит А. В. Саакяна, проделавшего все расчеты по
таблицe и графикам.
Институт механики НАН РА
Литература
1. Мовсесян Р. А., Багдоев А.
Г., Саакян А. В.- ДНАН Армении. 2002. Т.102. №2. С.
153-158.
2. Мкртчян М. С.,
Хачикян А. С.- Изв. НАН Армении. Механика. 1995. Т. 48. №1. С.
16-23.
3. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Т. 2. М. Мир. 1983. 880
с.
4. Мовсесян Р. А.- Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1999. №1. С.
3-17.
5. Ризниченко Ю. В. В кн.: Исследования по физике землетрясений. М. Наука. 1976. С.
9-27.
6. Григорян С. С. - ДАН СССР. 1989. Т. 306. №5. С. 1083-1087.
7. Рикитаке Т. - Предсказание землетрясений.
М. Мир. 1979. 388 с.
8. Хачиян
Э. Е.- ДНАН Армении. 2001. Т. 101. №1. С. 66-74.