Доклады Академии наук СССР

1988. Том 301, № 3,

УДК 550.34.348.425

ГЕОФИЗИКА

Е.И. ЛЮКЭ, В.А. АН, И.П. ПАСЕЧНИК
ОБНАРУЖЕНИЕ ФРОНТА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ ВОЛНЫ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ПРОСВЕЧИВАНИИ ЗЕМЛИ
(Представлено академиком М. А. Садовским 13 IV 1987)

Ранее установлено, что временные последовательности параметров сейсмических волн, возбуждаемых мощными взрывами и записанных на сейсмических станциях Советского Союза в асейсмических и сейсмических районах, содержат периодические вариации с периодами около 6 и 11—12 лет [1-4].

В настоящей работе анализируются временные ряды, полученные на станциях, расположенных на Евроазиатском и Североамериканском континентах, при просвечивании взрывами из Невады (N) и Казахстана (К) в интервале эпицентральных расстояний А от 1 до 91°: длительность рядов от 12 до 20 лет. Целью анализа является установление характера распространения выявленных вариаций в-литосфере северного полушария. В качестве параметров сейсмических волн рассматриваются только времена пробега t_P первой продольной волны Р и ее максимальная амплитуда Ар.

Данные о временах прихода и амплитудах волн на станциях получены из бюллетеней Международного Сейсмологического центра (JSC) [5], станционных бюллетеней, а для большей части советских станций — в результате непосредственного анализа сейсмограмм. Сведения о координатах взрывов, времени в очаге и магнитуде тп_ъ также взяты из бюллетеней JSC. Времена пробега t_P приводились к среднему Д с использованием локального годографа, построенного для каждой станции по записям взрывов, проведенных в Неваде и Казахстане. Точность измерения времен пробега, составлявшая 0,1 с, обусловлена точностью данных о временах прихода, приводимых в бюллетенях, и точностью измерения времен вступлений на сейсмограммах.

Амплитуды продольных волн приводились к т_ь= 5,5 с помощью уравнений линейной регрессии. При построении временных рядов величины t_p и (А_Р) _5>5 усреднялись по годам. Примеры временных рядов параметров t_P и А_Р, полученных при просвечивании с двух полигонов на ряде станций, расположенных в северном полушарии, приведены на рис. 1. На графиках вертикальными отрезками показаны величины стандартных отклонений средних за год значений параметров. Были проанализированы ряды А_Р и i_P (в отдельных случаях и A_s), полученные на 22 станциях при взрывах из двух районов, всего около 80 рядов.

Анализ временных рядов показывает, что они имеют интерференционный характер и на основное колебание с периодом около 12 лет накладываются более короткопериодные (2, 3, 6 лет). Например, во временных рядах DUG (К) и ст. № 2 (N) (2, 3 на рис. 1а) преобладает колебание с периодом 10—12 лет, а во временных рядах EUR (К) и ст. EDM (К) {1, 4 на рис. \а) преобладает колебание с периодом 5 —7 лет.

Наиболее четкое представление о соотношении различных гармонических составляющих в данной временной последовательности дает спектральный анализ. Из периодограмм, полученных по амплитудным спектрам соответствующих времен ных рядов, видно, что главные максимумы, как правило, соответствуют периодам 5-7 или 10-13 лет (рис. 16).

В данной работе мы представляем только результаты анализа 5-7-летней гармонической составляющей временных рядов. Она изучалась лишь по тем рядам, в которых являлась доминирующей и соответствовала главному максимуму спектра. Таких рядов 18 (табл. 1).

Рис. 1. Примеры временных рядов (а) и их амплитудных спектров (б)

При анализе использована методика, предложенная С.К. Дараганом [6] и позволяющая по амплитудному и фазовому спектрам временного ряда вычислить "истинную" величину периода гармонической составляющей, соответствующей максимуму амплитудного спектра, и определить календарное время максимума этой составляющей, ближайшего к середине временного интервала. Результаты определения периода преобладающей гармонической составляющей в данной временной последовательности и календарное время ее максимума приведены ^табл. 1. Присутствие гармонической составляющей сТ - 5—6 лет практически в каждой временной последовательности (причем в половине случаев она является доминирующей) независимо от расположения станции и мест взрыва, с которого осуществлялось просвечивание, подтверждает существование глобального волнового процесса с таким периодом.

Таблица 1

Исходя из известного основанного на региональной статистике утверждения [7] о широтном фронте миграции сильнейших землетрясений, в первую очередь проверяли предположение о распространении выявленной волны с Т * 6 лет именно в меридиональном направлении.

В табл. 1 приведены: географическая широта станций, на которых получены временные ряды; параметр, для которого построен ряд; временной интервал и число просвечиваний для каждого ряда; период, соответствующий преобладающей гармонической составляющей ряда; календарное время максимума, ближайшего к середине интервала наблюдений на временной оси, которое определяется по главному максимуму и соответствующему ему значению фазового спектра. Кроме того, в скобках указано календарное время соседних максимумов, находящихся в пределах интервала наблюдения. Эти значения получены прибавлением и вычитанием одного периода

Рис. 2. Зависимость времени максимумов рядов от широты станций

к времени главного максимума. Зависимость календарного времени максимумов от широты станции показана на рис. 2. Максимумы последовательностей t_p и {Ар) _5;5обозначены соответственно точками и крестиками, значки в скобках соответствуют временам соседних максимумов, полученных прибавлением и вычитанием величины периода к времени максимума ближайшего к середине интервала наблюдений. На графике рис. 2 выделяются две группы точек, аппроксимируемые прямыми.

Принимая гипотезу, что максимумы, выделенные на всех станциях, принадлежат одной и той же волне, считаем эти прямые годографами ее соседних фаз. Правомерность совместного использования рядов t_p и А_р обусловлена тем, что эти параметры, как это показано в [3], изменяются синфазно.

Параметры уравнений годографов фаз I и II приведены в табл. 2. Для периодического процесса коэффициент корреляции уравнения регрессии не является критерием надежности полученных годографов. Надежность аппроксимации точек прямыми, т.е. надежность построения годографов, оценивалась сравнением суммы квадратов отклонений ординат экспериментальных точек от осредняюшей прямой с дисперсией выборки случайных величин, распределенных равномерно на интервале ±Т[2, где Т — средняя величина периода (Г= 6лет). Вероятность того, что совокупность экспериментальных точек не является случайной по отношению к осредняющей прямой (табл. 2), оценивалась с помощью критерия Фишера.

Таким образом, по. имеющимся экспериментальным данным наиболее вероятно, что выделенные максимумы во временных последовательностях являются фазами тектонической волны, которая при наблюдениях в северном полушарии имеет скорость около 300 км/год в меридиональном направлении. Такое представление не исключает существования в отдельных регионах волн, характеризующихся другими величинами скоростей и направлениями фронтов, обусловленными региональными особенностями строения коры и мантии. Их присутствие может являться одной из причин разброса точек около осредняющих прямых. Интересно, что при изучении связи извержения вулканов с землетрясениями на глубинах до 370 км скорость процесса переноса энергии, определенная по большому объему данных, полученных в различных зонах субдукции литосферных плит, составила в среднем
около 300 км/год [8]. '

Предлагаемая интерпретация полученных экспериментальных данных не является однозначной по двум причинам. Во-первых, если направление распространения волны отклоняется от меридионального, то мы определяем лишь кажущуюся скорость V*. Величина истинной скорости меньше кажущейся и равна V - V* cos ф, где ф — угол между направлением распространения волны и меридианом. Во-вторых, можно допустить, что из-за ограниченности экспериментальных данных при построении годографов произошел пропуск фаз. Тогда при существенном увеличении длины рядов и числа пунктов наблюдений более надежно будут выделяться оси синфазности, соответствующие волнам с меньшей скоростью.

Касаясь природы наблюдаемого процесса, заметим, что он, как и чандлерова периодичность, в соответствии с гипотезой [9] может быть обусловлен вынужденными движениями внутреннего ядра под действием внешних планетарных сил.

Авторы выражают благодарность за полезное обсуждение С.К. Дарагану и В.Н. Николаевскому.

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Поступило

Академии наук СССР, Москва 30 IV 1987

ЛИТЕРАТУРА

1. Гамбурцева Н.Г., ЛюкэЕ.И., Николаевский В.Н. и др. -ДАН, 1982, т. 266, №6, с. 1349-1353.

2.Люкэ ЕЙ., Николаевский В.Н., Пасечник И.П. - ДАН, 1985, №3, с. 575-579.

3. АнВ.А., ЛюкэЕ.И., Пасечник И.П. - ДАН, 1985, №4, с. 836-840.

4. Gamburzeva N.G., Lu-quet E.I, Nikolaevsky V.N. et al. - Earth and Planet. Sci. Lett., 1984, №2, p. 234-250.

5. Bull. Intern. Seism. Centre (ISC), Newbury UK, 1961-1984.

6. Гамбурцева Н.Г., Дараган С.К., Лю-кэ Е.И. u dp. Прогноз землетрясений. Душанбе: Дониш, 1985, № 6, с. 337-361.

7. ГуберманШ.А. - Вычислит, сейсмол., 1984, вып. 16, с. 51-58.

8. Blot С. Volcanism et seismicite dans les ares insulaires prevision de ces phenomenes ORSTOM. Paris, 1976.

9. АвсюкЮ.Н. -ДАН, 1980, т. 254, №4, с. 834-838.

Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира