Строение сейсмического очага

Гипоцентр (очаг или фокус) землетрясения — область, охватывающая определенные объемы горных пород, корового или мантийного вещества в зависимости от глубины его заложения (рис. 10.1). В результате освобождения энергии в гипоцентре землетрясения создается давление на окружающие горные породы, вызывающие распространение упругих сейсмических волн: продольных и поперечных. Продольные волны (их обозначают латинской буквой «Р»; от англ. праймери — первые) распространяются вдоль направления колебаний сейсмического луча и давят на горные породы, то сжимая, то разжимая их. Более медленные волны — поперечные (обозначаются латинской буквой «S»; от англ. секондари — вторые) — колебания, происходящие перпендикулярно направлению движения волны. Характер распространения поперечных волн определяет их важное свойство: они не проходят через жидкие среды. Сейсмические волны третьего типа называются поверхностными (обозначаются латинской буквой «L»; от англ. лонг — длинные), поскольку их распространение ограничено зоной, близкой к поверхности. Поверхностные волны обладают только поперечными колебаниями и скорость их распространения гораздо меньше, чем у внутренних — продольных и поперечных.

Эпицентр — проекция гипоцентра на земную поверхность, где землетрясение достигает максимальной разрушительной силы и по мере удаления от него постепенно затухает.

Линии, соединяющие точки, где землетрясения проявляются с одинаковой силой, называются изосейстами, а область, ими ограниченная, изосейстовой областью. Область, окружающая эпицентр и ограниченная изосейстой максимального разрушения, называется плейстосейстовой областью, которая отличается разной формой и размерами. Форма плейстосейстовой области Спитакского землетрясения в Армении — сильно вытянутый овал (рис. 10.2), а Карпатского землетрясения — почти правильная окружность (рис. 10.3).

Сейсмические волны, распространяющиеся от эпицентра землетрясения, регистрируются специальными приборами — сейсмографами, а запись сейсмических колебаний называется сейсмограммой (рис. 10.4).

На территории России и других стран существует сеть сейсмических станций, ведущих непрерывные наблюдения с помощью сейсмографов за землетрясениями. На рис. 10.5 представлены данные по землетрясениям, обработанные сейсмостанциями Байкальского региона. Сейсмограф позволяет определить силу землетрясения по амплитуде и периоду колебаний и расстояние до очага землетрясения. Сопоставление сейсмограмм разных сейсмических станций с учетом географических координат дает возможность достаточно точно определить центр землетрясения. Глубину гипоцентра можно определить по формуле:

где h — глубина очага; tpvp — время прибытия волн на станцию (расстояние гипоцентр — станция) и их скорость; Д — эпицентральное расстояние (расстояние эпицентр — станция).

Еще один метод определения глубины гипоцентра был предложен С.В. Медведевым:

где Sn — площадь, ограниченная первой изосейстой по радиусу от эпицентра.

По глубине гипоцентра (фокуса) землетрясения делятся на: мелкофокусные, с глубиной до 60 км от земной поверхности; промежуточные, с глубиной от 60 до 300 км; глубокофокусные (глубокие), с глубиной от 300 до 700 км. По меньшей мере 80 % всех землетрясений относятся к мелкофокусным, возникающим в земной коре на глубине менее 8 км. Эти землетрясения отличаются наибольшей разрушительной силой. Почти все глубокофокусные землетрясения приурочены к зонам субдукции — сейсмофокальным зонам ВЗБ.