Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 [ 115 ] 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

дробленого геоматериала. Под воздействием тектонических напряжений этот след сжимается в узкую полосу вдоль краев разлома. В поле наблюдений стационарной сети станций как бы происходит исчезновение дилатантной зоны.

Вблизи разломов в глубоких шахтах наблюдаются системы субпараллельных полос сдвига, включающих дробленый геоматериал и системы ветвящихся трещин. Почти вся высвобожденная энергия затрачивается на создание зоны дробленых пород вдоль разлома (так называемой зоны "глинки", правильнее брекчии трения).

Хорошо развитая брекчия разлома может быть насыщена грунтовыми водами, как это было обнаружено после землетрясения ЬСита-Итцу (1930) в Японии, где разлом пересек туннель. В динамике процесс создания брекчии соответствует эффекту прерывистого скольжения.

Рис. 7.11. Прояиление прерывистого скольжения в дуните (а) и в дуните с 3% пластическим серпентинитом (Ь), предохраняющим борта трещин от дробления [147]

Из рис. 7.11 ясно, что прерывистое скольжение объясняется просто попеременным быстрым стационарным скольжением и остановками с последующим дроблением краев разлома.

Действительно, РТ-интервалы прерывистого скольжения совпадают с локализацией деформации в полосы сдвига и соответствуют интервалу, в котором сила сухого трения имеет

порядок прочности породы. Таким образом прерывистое скольжение вдоль уже существовавших разломов также создает объемы дилатантного разрушения.

Пластификация (добавки серпентинитов) предотвращает эффект прерывистого скольжения.

Реологические данные (см. рис. 6.1) выявляют широю1Й интервал давлений и температур, в котором разрушение имеет дилатантные черты. Конечно, в разных регионах нужные термодинамические условия достигаются на разных глубинах. Они также зависят от тектонической ситуации [51].

Приведенные выше параметры землетрясений доказывают, что дилатансионные эффекты могут иметь место внутри земной коры. Упруго-пластическая модель дилатансионного деформирования (раздел 1.3) вполне применима для расчета землетрясений так же, как она уже применялась в расчетах подземных взрывов. Эффект прерывистого скольжения также соответствует созданию систем полос сдвига, имеющим характерный линейный промежуток, как это наблюдалось в лабораторных экспериментах с гранулированными материалами и в полосах сдвига, обследованных в поле.

Известны три главных типа коровых землетрясений :

1) с главным разломом без микротрещиноватого предразру-шения, т.е. без форщоков (что имеет место при низких уровнях давления и температуры);

2) с микротрещинами (форшоками) с последующим главным ударом (промежуточный случай);

3) с облаком микротрещин, среди которых главный удар не может быть вьщелен (это происходит при высоком уровне давлений и температур), т.е. это рой землетрясений.

Промежуточный случай соответствует локализации деформаций (т.е. дилатантных трещин) в полосы разрушения. Эти представления согласуются с диаграммой типов разрушения на рис. 6.1.

Вулканические землетрясения имеют форму роя землетрясений в соответствии с моделью катакластического течения пород при их разрушении при высоких температурах. Наоборот, индивидуальный макроразлом может достигнуть свободной поверхности, когда четко вьщеляется главный удар, а его размеры обычно коррелируют с соответствующей магнитудой. Его ориентация отвечает углу внутреннего трения, скорости дилатансии и компонентам напряжений.

Теперь обсудим экспериментальные данные о линейных масштабах промежутков между разломами. Квазистатический моделируюший эксперимент был проведен с разломами в слое цементной пыли, под которым в плоскости основания производился сдвиг [196].

Было обнаружено, что интервал L между разломами пропорционален мошности слоя Н„ т.е. / « 0.25Н, +0.3 (см). Разломы появлялись при некотором критическом сдвиге, несколько зависящем от Н,, причем они росли от верхней поверхности вниз, к основанию. Позже появлялась и сеть вторичных разломов, ортогональных первичным.

В масштабе литосферной плиты это означает, что горизонтальный линейный масштаб распределения гигантских разломов коррелирует с толщиной плиты или, вернее, с глубиной плоскости эффективного сдвига (которая может иметь масштаб земной коры или самой литосферы). Такой же результат был получен и для кольцевых (гексагональных) систем трещин в теории бифуркаций [27].

Согласно СИ. Шерману глубина разлома Н, оценивается по глубине сейсмической активности и связана с его длиной / правилом: Н, - 1.041 - 0.7 (км) с интервалом L = 0.291 + 1.24 (км) между разломами Байкальского рифта. Из двух последних корреляций следует, что L=0,28 Н* + 3,70 (км) .

Иначе говоря, мы получаем такой же коэффициент пропорциональности, как и в отмеченных выше лабораторных экспериментальных данных.

Наибольшие континентальные разломы разделены интервалом 100 км, но соответствующий интервал для океанической коры составляет только 10-15 км.

Сравнение мощности континентальной литосферы (100 км и толщины океанической коры (И км) подчеркивает общий вывод, что масштаб блока, а следовательно, и энергии землетрясения определяются мощностью подвижного слоя литосферы.

Так, при наибольших событиях континентальная литосфера двигается как целое по мягкой астеносфере, тогда как в момент возникновения разломов океаническая кора может смещаться по своему основанию, представленному пластичными серпентинитами.