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

Дилатансия также изменяет магаитные поля. В ходе внутреннего разрушения возникают электромагнитные импульсы.

Весьма подробное лабораторное исследование электрических явлений в разрушающихся горных породах и керамиках выявило корреляцию между сейсмическим излучением, моделируемым акустической эмиссией, и высвобождением электрических ионов, сопровождаемым поверхностными токами на бортах трещин.

9 м

Рис. 7.15. Продолжительность предвестников и магнитуда землетрясения:

1 - смещения коры; 2 - выделения радона; 3 - отношение

сейсмоскоростей Cpjc [140]

Вода влияет на миграцию ионов, что приводит к дополнительным электроимпульсам при разрушении. Этот эффект приводит к "огням" землетрясений, которые видны в затемненной лаборатории. Последнее объясняет (наряду с ультразвуками) необычный испуг животных в темных земных полостях перед землетрясениями.

Форшоки и афтершоки возникают при нестационарном росте трешин с масштабом намного меньшим, чем разлом землетрясения. Поэтому форшоки и афтершоки говорят о создании

25 Зажм № 1497 385

дилатансионных трещин в зоне концентрации напряжений.

Афтерщоки Паркфилдского землетрясения возникали в узкой зоне вдоль разлома, тогда как зона афтерщоков землетрясения в Танго была чрезвычайно щирокой.

Различия зон излучения форщоков и афтершоков можно объяснить следующим образом. Начальная дилатансионная зона совпадает с зоной форшоков. Из-за локализации деформации число форшоков уменьшается. Главный удар землетрясения приводит к разгрузке вмещающих массивов с возникновением новых трещин, собственно и излучающих афтерщоки.

С возникновением дилатансии связан экспоненциальный рост акустической эмиссии, тогда как дополнительные сигналы отвечают разным этапам дилатансии. Для проверки соответствия роя землетрясений и катакластического разрушения целесообразно изучить акустическую эмиссию при повышенных температурах. Акустическая эмиссия, которую понимают как излучение сейсмических волн в малом масштабе, начинается при достижении напряжениями уровня максимального предварительного напряжения. Это так называемый эффект Кайзера. Впрочем, в зоне дилатансии эффект Кайзера не действует [185].

7.3.4. РАСШИРЕНИЕ ЗОН ПОВРЕЖДЕННОСТИ

Были проведены измерения расширения зон афтершоков. Они привели к скоростям от 30 до 100 км/сут. После подземного камуфлетного ядерного взрыва Бенхама зона афтершоков распространялась со скоростью от 2 до 3 км/сут. Это движение иногда связывают с волной норовой воды в системе трещин.

Такую точку зрения подтверждает модель диффузии порового давления (пьезопроводности), которая соответствует корреляции продолжительности 0 предвестников землетрясений и масштаба а зоны афтершоков (табл. 7.2). Как нетрудно видеть, к@ = а, если коэффициент пьезопроводности

/с = 6 X IOcmVc.

Однако для диффузионного процесса типичны непрерывные изменения, и начало разрушения остается неопределенным (если диффузия линейна).

Миграция гипоцентров роя землетрясений Мацуширо опре-

деленно была связана с подъемом воды [205]. Однако деформация порового пространства контролируется тектоническим процессом, а проникание воды происходит в иных условиях, нежели постоянство литостатического давления, которое обычно для процесса пьезопроводности (раздел 3.1).

Продолжительность предвестника 0 и масштаб А зоны очагов афтершоков зависят от магнитуды землетрясений, но амплитуда сейсмической аномалии имеет один и тот же порядок при самых разных магнитудах. Это означает, что рост магнитуды ведет к росту объема "подготовки" к разрушению, тогда как уровни дилатансии и прочности геоматериалов примерно одинаковы для всей коры.

Геодезическими измерениями установлено, что свободная поверхность (и уровень океана) поднимается над гипоцентром землетрясения. Этот подъем согласуется с дилатантными изменениями объема горных массивов. Обратная осадка свободной поверхности Земли после землетрясения согласуется со скоростями в теории консолидации грунтов (если « Ю"* cmVc).

Имеется еще один типично диффузионный процесс. Он связан с передачей тектонического нагружения. Тектонические усилия могут передаваться вдоль контакта литосферы и астеносферы согласно теории Эльзассера [168] миграции напряжений (раздел 7.4). Оценка для Курильских землетрясений приводит к характерному значению = НН, Е/ а Ю см/с, что в 100 раз превосходит коэффициент пьезопроводности [91]. Здесь Н,Н - мощности литосферы и астеносферы 100 км

каждая). Е- модуль Юнга литосферы (ю"дин/см-), а /л -вязкость (10 Пз).

Передача тектонических напряжений может определенно отклоняться и от диффузионной схемы. Так, скорость распространения афтершоковой активности при землетрясении Токачи-Оки (1968) имела порядок 100 км/сут [-83]. Эта скорость намного меньше сейсм1гческих скоростей и может быть связана либо с фронтом некоторой нелинейной волны, либо с ростом индивидуальных трещин при остановках перед каждым новым ударом. Другими словами, афтершоковая активность может быть аналогична прерывистому скольжению, но распределенному в большем пространстве.

Афтершоковая активность обьгша при неглубоких земле-

25» 3S7