Главная страница  |  Карта сайта  |  Обратная связь  |  Поиск по сайту:
Geologam.ru
Геология Геофизика Минералогия Индустрия Нефть и газ
Подразделы
Все статьи Теория геофизики Литосфера Земли Гидросфера Земли Сейсмология Гравиметрия Магнетизм Тектоника
 
Социальные сети
 
Похожие статьи
Состав и эволюция верхней мантии
Геофизика › Литосфера Земли

Плотность и состав верхней мантии
Геофизика › Литосфера Земли

Сейсмология и исследования верхней мантии
Геофизика › Сейсмология

Региональные изменения скорости волн P в верхней мантии под Северной Америкой
Геофизика › Сейсмология

Скорости волн в верхней мантии и ее строение в Евразии
Геофизика › Сейсмология

Анизотропия верхней мантии
Геофизика › Сейсмология

Аномалии электропроводности верхней мантии
Геофизика › Магнетизм

Магнитотеллурические исследования электропроводности коры и верхней мантии
Геофизика › Магнетизм

Ультраосновные пояса верхней мантии
Геофизика › Литосфера Земли

Основные и ультраосновные включения в базальтах и природа верхней мантии
Геофизика › Литосфера Земли

Изучение фазовых равновесий и проблемы петрологии верхней мантии
Геофизика › Теория геофизики

Затухание сейсмических волн в мантии
Геофизика › Сейсмология

Взаимоотношение между корой и верхней мантией Земли
Геофизика › Тектоника

Сейсмические исследования дна океанов
Геофизика › Гидросфера Земли

 
 

Сейсмические модели верхней мантии

  • Главная
  • Геофизика
  • Сейсмология
  • Сейсмические модели верхней мантии

Статья добавлена: Ноябрь 2016
            0

Сейсмическое моделирование — сравнительно новый экспериментальный метод, получивший большое значение при решении тех задач сейсмологии, которые слишком трудны для теоретического анализа. Хотя эта методика использовалась в разных областях сейсмологии и сейсморазведки [8, 1]. здесь мы рассмотрим в основном модели верхней мантии. Для воспроизведения процесса распространения сейсмических волн в Земле, по-видимому, наиболее пригодны импульсные методы, возбуждающие упругие волны ультразвуковой частоты.

Одно из главных затруднений, возникающих при создании сейсмической модели верхней мантии, связано с технологией изготовления среды, где скорость волн непрерывно изменяется. Поэтому на первых норах создавались двумерные модели. Было разработано несколько типов таких моделей [5]: биморфные (ряд листов различного материала и различной толщины, соединенных путем склеивания, оплавления, электролиза и т. д.): перфорированные (дырчатые листы с различным диаметром отверстий и изменяющейся густотой их распределения); термические (пластины, изготовленные из специального материала, в котором под влиянием температуры скорость волн изменяется заданным образом). Недавно удалось создать трехмерные модели с непрерывным изменением скорости волн, которые состоят из большого числа тонких слоев; при этом разность в скорости волн у соседних слоев пренебрежимо мала. В качестве моделирующей среды использовались многокомпонентные гели [15, 16] или клейкие смолы, цементирующие кварцевый песок [12].

Следует подчеркнуть, что пока возможности сейсмического моделирования и соответствующей теории ограничены. Чрезвычайно трудно (почти невозможно) найти моделирующую среду, которая воспроизводила бы все свойства прототипа. Если, например, скорости моделируются в надлежащем масштабе, то параметры затухания могут не удовлетворять законам подобия при моделировании. Поэтому обычно сейсмические модели позволяют получить лишь качественное решение для частных задач.

В настоящее время основное значение сейсмического моделирования состоит в том, что оно позволяет изучать динамические параметры сейсмических волн для таких случаев, где теория не дает полноценного решения. Для верхней мантии особое значение имеют два вопроса — о слое-волноводе и о зонах, где при непрерывном изменении скорости терпит разрыв ее градиент. Оба вопроса изучались методом сейсмического моделирования.


Волноводы. Поскольку слой с пониженной скоростью волн может служить волноводом, с помощью сейсмических моделей было изучено несколько типов волноводов с резкими и нерезкими границами. При этом рассматривалось распространение объемных волн Р и каналовых волн типа Ра, а использовались в основном двумерные модели.

Фиг. 1. Сопоставление амплитудных кривых 
Фиг. 1. Сопоставление амплитудных кривых
Ризниченко и Шамина посвятили несколько статей анализу амплитудных кривых волн Р па двумерных биморфных моделях с различным вертикальным распределением скоростей волн. Они нашли, что в среде с отрицательным градиентом скорости уменьшение амплитуд, зависящее от эпицентрального расстояния, проявляется сильнее, чем для случая постоянной скорости волн или положительного градиента скорости [9]. У моделей с волноводом отмечался четкий минимум на соответствующих амплитудных кривых, когда источник волн помещался над волноводом или в его пределах. Положение минимума на кривой соответствовало эпицентральным расстояниям. на которых отмечается зона тени, и смещалось в сторону меньших расстояний по мере возрастания глубины источника [10]. Данные проведенных экспериментов с моделями в целом согласуются с калибровочными кривыми для магнитуд (фиг. 1), полученными Гутенбергом и Рихтером [3].

Довольно многочисленные эксперименты на моделях проводились в связи с изучением характера волн Ра и Sa, которые интерпретировались как каналовые волны, распространяющиеся в волноводе верхней мантии. Пользуясь двумерной моделью, состоящей из парафиново-полиэтиленового слоя между двумя листами плексигласа, Хорошева [2] показала возможность регистрации каналовых волн типа Ра и Sа на поверхности Земли. Капцан и Кисловская [6] провели эксперименты с несколькими двумерными перфорированными моделями; они стремились выяснить механизм возбуждения каналовых волн. На явно колебательный характер амплитудных кривых волн Ра указывают как данные, полученные на моделях, так и наблюдения над амплитудами глубокофокусиых землетрясений с магнитудами выше 6,5. В целом экспериментальные данные показывают, что гипотеза Калои о природе волн Ра и Sa более вероятна, чем гипотеза «шепчущей галереи», выдвинутая Прессом и Юингом.


Несомненно, результаты, полученные при двумерном моделировании, весьма интересны. Однако в принципе неясно, окажется ли моделирование пространственного процесса распространения волн на пластине достаточным приближением к действительности, особенно если учитывать динамические параметры волн [7].

Фиг. 2. Амплитудные кривые, полученные по данным глубокофокусных землетрясений 
Фиг. 2. Амплитудные кривые, полученные по данным глубокофокусных землетрясений
Поэтому Шамина [12] поставила вопрос о показателях, необходимых н достаточных для выделения волновода, и изучала его на трехмерных моделях из клейких смол с различным содержанием кварцевого песка. Подтвердив некоторые результаты, полученные на двумерных моделях, она уделила особое внимание кривым изменения амплитуды с глубиной A(h) для волн Р в зоне тени. Данные наблюдений показали, что минимум этих кривых приходится на глубину, примерно соответствующую минимуму7 скорости на разрезах скоростей. Сходный характер имеют кривые изменения амплитуд с глубиной, полученные для глубокофокусных землетрясений в районе хребта Гиндукуш (фиг. 2). Проведенное сопоставление указывает на возможность существования в Центральной Азии слоя-волновода с минимумом скорости волн Р па глубинах 140—180 км.

Разрывы градиента. Опубликовано очень мало работ по моделированию, которые затрагивали бы важный вопрос о среде с разрывами в градиенте скоростей войн. Недавно проведенные эксперименты с трехмерными моделями земной коры, представляющими слои, где скорости волн непрерывно изменяются [4, 17], показали, что при интерпретации данных глубинного сейсмического зондирования необходимо учитывать и амплитуды сейсмических волн.

Фиг. 3. Амплитудная кривая волн Р, полученная на трехмерной модели 
Фиг. 3. Амплитудная кривая волн Р, полученная на трехмерной модели
Чтобы объяснить поведение амплитудных кривых волн Р, полученных по данным о неглубоких землетрясениях, мы провели эксперименты с рядом трехмерных моделей верхней мантии [14]. Они учитывали существование слоя-волновода и разрывов второго порядка (градиента скорости); в качестве моделирующей среды использовались многокомпонентные гели. Чтобы проиллюстрировать проведенную работу, приводим на фиг. 3 амплитудную кривую волн Р, соответствующую средним данным по трем моделям с идентичным разрезом скоростей. На врезке в левой верхней части фигуры схематически показан и сам разрез скоростей, для которого характерен слабо выраженный волновод и разрыв второго порядка. Параметры подобия (масштаба), характеризующие модель: svP = 0,185, sT = 1·10-6, sλ = 1,85·10-7, где индексы v, Т и λ относятся соответственно к скорости волн Р, их периоду и длине. Опираясь на эту модель, мы предложили возможную схему строения верхней мантии в юго-восточной Европе (см. стр. 202).

Хотя методы сейсмического моделирования не позволяют дать окончательную количественную интерпретацию сейсмических наблюдений, дальнейшие исследования в этом направлении представляются насущно необходимыми. Этот взгляд был подчеркнут и на первом Симпозиуме по сейсмическому моделированию, состоявшемся в 1965 г., где подводились итоги развития этого направления и отмечалось его место в общем комплексе сейсмологических исследований.
Источник: «Земная кора и верхняя мантия», П. Харт, 1972


ОЦЕНИТЕ ПОЖАЛУЙСТА ЗА ЭТУ СТАТЬЮ
-1
ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
Затухание сейсмических волн в мантии
Высшие гармоники поверхностных волн
Данные о поверхностных волнах и верхняя мантия
Анизотропия верхней мантии
Скорости волн в верхней мантии и ее строение в Евразии
Региональные изменения скорости волн P в верхней мантии под Северной Америкой
Поверхностные волны и строение коры
Кора и верхняя мантия Тихого и Индийского океанов по данным сейсмического зондирования
СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
Стандартизация измерений силы тяжести
Определение фигуры Земли и аномалий массы по возмущениям орбит искусственных спутников
Региональные аномалии силы тяжести
Гравитационное поле над Атлантическим океаном
Гравитационное поле Тихого океана и его связь с рельефом и геологическим строением
Гравитационные аномалии вулканических районов
Обработка геомагнитных данных и интерпретация аномалий
Связь магнитных аномалий с рельефом и геологическими структурами в Европе



ССЫЛКА НА СТАТЬЮ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАТАХ
ТекстHTMLBB Code


Комментарии к статье


Еще нет комментариев


Сколько будет 15 + 33 =

       



 
 
Geologam.ru © 2016 | Обратная связь | Карта сайта | Поиск по сайту | Мобильная версия
Статьи о геологии Земли • Геофизика процессов в геосфере Земли • Минералогия и изучение структуры минералов • Индустриальные предприятия, рудники и шахты • Разведка и добыча нефти и газа