Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Численное моделирование медленных движений земной поверхности, предваряющих землетрясения

Диссертация: Численное моделирование медленных движений земной поверхности, предваряющих землетрясения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Землетрясения возникают в процессе динамического взаимодействия литосферных блоков. Очаг землетрясения представляет собой разрыв, движение бортов которого приводит к излучению сейсмических волн. Они, достигая земной поверхности, и вызывают землетрясения. Как известно, подготовка очага землетрясения является в основном закономерным процессом накопления упругих напряжений (деформаций). Поэтому для… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Обзор данных по наблюдениям деформационных предвестников землетрясений
    • 1. 2. Модели процесса подготовки землетрясения
    • 1. 3. Модели, предлагавшиеся для объяснения существования деформационных предвестников
  • Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ./
    • 2. 1. Модель среды. ."
      • 2. 1. 1. Сведения о строении литосферы
      • 2. 1. 2. Обзор реологических моделей
      • 2. 2. Модель процесса подготовки землетрясения
  • Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
    • 3. 1. Движение под действием вертикальной силы
    • 3. 2. Горизонтальные движения
    • 3. 3. Движения блоков с наклонными границами
  • Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
    • 4. 1. Моделирование движений под действием вертикальной силы
    • 4. 2. Моделирование горизонтальных движений
    • 4. 3. Моделирование движения блоков с наклонными границами

Численное моделирование медленных движений земной поверхности, предваряющих землетрясения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы:

В современных условиях, при стремительном росте промышленности и урбанизации, становятся все более ощутимыми последствия внезапных сейсмических катастроф. Почти половина населения Земли живет в сейсмоопаснБ1х районах, в них сооружаются различные производственные к объекты со всей необходимой инфраструктурой, включая опасные химические производства и атомные станции. Человеческая деятельность увеличиваем экологическую опасность последствий землетрясений я сама мож^? становиться причиной кат&ггз'рсф. Избавить человечество о г страха и множества бедствий, порождаемых внезапными й ймлатрясенмями «г^но, решив проблему их г:1: — у.'ноча. Очевидно, что эту проблему невозможно решить без понимания природы процессов приводящих к землетрясению.

Цель работы:

Землетрясения возникают в процессе динамического взаимодействия литосферных блоков. Очаг землетрясения представляет собой разрыв, движение бортов которого приводит к излучению сейсмических волн. Они, достигая земной поверхности, и вызывают землетрясения. Как известно, подготовка очага землетрясения является в основном закономерным процессом накопления упругих напряжений (деформаций). Поэтому для научно обоснованного прогноза землетрясения необходимо понимание природы и хода деформационных процессов, создающих его очаг. Это позволило бы понять причины возникновения аномалий в поведении различных геофизических параметров, обычно эмпирически используемых для прогноза землетрясений.

Основной целью представленной работы было создание модели возникновения деформационных предвестников землетрясений в процессе движения литосферных блоков, и сопоставление полученных модельных результатов с наблюдениями предвестников реальных землетрясений. к.

Научная новизна:

Природа деформационных предвестников землетрясений до сих пор остаётся окончательно не выясненной. В большинстве случаев, предвестникисвязывали с характерными особенностями геологического строения региона и чисто эмпирически использовали для прогноза землет}: > й.

Отсутствие в настоящее время каких-либо выявленных пространственно-временных закономерностей появления подобных предвестников, является одним из главных факторов затрудняющим их исследование. Причиной этого является малое количество. геодезических полигонов, сложность и высокая стоимость работ на них. Преодолеть это препятствие можно лишь на пути увеличения количества и размеров геодезических полигонов (особенно в сейсмоопасных зонах), а также развития методов космической геодезии.

В даной работе представлена модель, описывающая сам процесс образования деформационных предвестников и причины их возникновения. Предлагаемая модель основана на двух основных положениях: модели структуры литосферы и 1 модели процесса подготовки землетрясения. Этот подход позволил создать физико-математическую модель, количественно описывающую процесс ' формирования деформационных предвестников землетрясений.

Защищаемые положения:

1. Модель жестких литосферных блоков, связанных ослабленными переходными зонами, (вещество которых описывается моделью стандартного линейного тела), адекватно описывает медленные движения земной поверхности и аномалии этих движений.

2. Микропроцессы в переходных зонах, приводящие к землетрясению, можно моделировать с помощью изменения макропараметров — параметров, входящих в реологическое уравнение состояния вещества переходной зоны.

Практическая значимость:

Разработанная физико-математическая модель моя эт служить основой для дальнейших исследований медленна— движений земной поверхности, а также времени возникновения, формы и длительности деформационных предвестников землетрясений, и тем самым, для прогноза землетрясений, вызванных медленными движениями литосферных блоков.

Апробация работы:

Основные результаты исследований были представлении: на:

Всероссийской научно-практической конференции «Геофизика 97» (Санкт-Петербург, 1997).

— 23-ей генеральной ассамблее Европейского геофизического общества (Ницца, 1998).

— Международной конференции «Проблемы Геокосмоса» (Санкт-Петербург, 1998).

Публикации:

По теме диссертации опубликованы 2 статьи. к.

Структура работы и объём:

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Работа включает 99 страниц, включая 20 рисунков.

Список литературы

содержит 68 названий".

Выводы к главе 4:

На основании результатов математического моделирования медленных движений блоков можно сделать следующие выводы:

1) Вертикальная сила, действующая снизу на блок, приводит к аномальным изменениям наклонов блоков, предшествующий землетрясениям. При этом передача аномалии от блока к блоку происходит с конечной скоростью. Наклоны соседних блоков противоположны по знаку.

2) Горизонтальная сила, действующая ка систему блоков, приводит к аномальным изменениям скоростей блоков в процессе подготовки вмежблоковой среде землетрясения. Аномалии движения блоков также проявляются в аномалиях длин светодальномерных линий, соединяющих блоки.

3) При горизонтальном сжатии системы блоков с наклонными границами, в период подготовки землетрясения в межблоковой среде, появляются аномалии наклонов. Особенности этих аномалий качественно те же, что и в модели блоков с вертикальными границами. Наклоны блоков могут приводить к расширению наклонных переходных зон, что облегчает возникновение разрыва.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Предложеная модель взаимодействия литосферных блоков объясняет основные закономерности деформационных предвестников землетрясений.

Результаты численного моделирования свидетельствуют о возникновении аномалий медленных движений блоков при подготовке землетрясения в межблоковой среде. Подобные к аномалии эмпирически используются как предвесники землетрясений. Предлагаемая модель объясняет связь этих предвестников с процессами подготовки землетрясения, что дает возможность более полно и эффективно использовать их в целях прогноза готовящегося землетрясения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Модель жестких литосферных блоков, связанных ослабленными переходными, зонами, (вещество которых описывается моделью стандартного линейного тела), адекватно описывает медленные движения земной поверхности и аномалии этих движений.

2. Микропроцессы в переходных зонах, приводящие к землетрясению, можно моделировать с помощью изменения макропараметров — параметров, входящих в реологическое уравнение состояния вещества переходной зоны.

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.Б., Оспанов А. Б. Экспериментальные исследования на Алма-Атинском прогностическом полигоне//Прогноз землетрясений. 1982. № 2. с. 94−107.
  2. К.Б., Передеро B.C., Тихомиров A.B. Комплексное изучение современных движений земнойповерхности (СДЗП) на Алма-Атинском полигоне и их связь сксейсмичностью// Прогноз землетрясений. 1982. № 2. с. 134 150.
  3. Т., Исибаси К., Матсуда Т. и др. Методы прогноза землетрясений. Их применение в Японии. Под ред. Т. Асада, М.: Недра, 1984. 312 с.
  4. В.Ф., Левин В. Е. Светодальномерные измерения из обсерватории Мишенная. Анализ результатов наблюдений//Вулканология и сейсмология. 1991. № 3. с.85−89.
  5. Е.Ф., Левкн В. Е. Применение светодальномеров в геодезической обсерватории «Мишенная» (Камчатка) для регистрации движений земной поверхности//Оптический журнал. 1993. № 10. с.82−85.
  6. Ю.П., Яновская Т. Б. Модель- взаимодействия литосферных блоков//Вестник СПбГУ, 1997 г., серия 4, выпуск 2, стр. 13−21.
  7. Н.Ф., Захаров В. К., Конопальцев И. М., Якушко Г. Г. Изучение горизонтальных движений земной коры на островах Сахалин и Шикотан//Современные движения земной коры. Теория, методы, прогноз. М.: Наука, 1980, с. 141 146. к
  8. A.M., Брагин В. Д., Зубович A.B. и др. Проявление геодинамических процессов в геофизических полях. М.: Наука, 1993. 158 с.
  9. Ю^Габриэлов М.А., Кейлис-Борок В.Н., Левитина Т. А., Шапошников В. А. Блоковая модель динамикилитосферы//Математисческие методы в сейсмологии и геодйнамике>: Наука,. 198 6. С. 1.6−3"'-178. (Вычислительная сейсмология- Вып. 19).
  10. И.Габриэлов М. А., Левшина Т. А., Ротвайн И. М. Блоковая модель динамики литосферы и прогноз землетрясений//Теория и алгоритмы интерпретации геофизических данных. М.: Наука, 1989. С.46−55. (вычислительная сейсмология- Вып. 22) .
  11. Геофизические исследования блоково-слоистой структуры литосферы (методы и результаты). Магадан.: 1983. 207с.
  12. Т.В., Пак Т.А., Устинов С. Н. Современные движения на Душанбинском полигоне//Прогноз землетрясений. № 6. Душанбе: Дониш. 1985. с. 84−86
  13. Джеффри с Г. Земля. ИЛ, М., 1960. 368 с.
  14. Жаринов H.A./ Магуськин М. А., Еремеев H.H. Вертикальные смещения земной поверхности и сильные землетрясения в области. сочленения Курило-Камчатскож и Алеутской- островных дуг// Прогноз землетрясений. № 11. Душанбе: Дониш. 1989. с. 211−219.
  15. . В. Механика очага тектонического землетрясения. М., «Наука», 1975.
  16. .В., Фридман В. Н. Механика хрупкого разрушения при сейсмических нагрузках//Физика очага. М., «Наука», 1975.
  17. Кузьмин Ю.О.. Современная геодинамика разломных зон осадочных басейнов и процессы подготовки землетрясений// Прогноз землетрясений. № 11 Душанбе: Дониш. 1989. с. 5260.
  18. М.К., Лыков В. И., Джаманов К. Д., Кузьмин Ю.О.,
  19. TozapsEг. Т. Т Результаты i. п~рспехяиь. '"зученЕ.г•деформационных процессов на Ашхабадском. геодинамическомполигоне//Современные движения и деформации земной коры на геодинамических полигонах. М.:Наука, 1983, с.22−28.
  20. М.К., Лыков В. И., Гаипов В. И., Старченко А. И., Челпанов С. С., Шиханович Э. Л. Направление и результаты комплексных исследований современной тектонической активности на Ашхабадском геодинамическом полигоне//
  21. Современные движения земной коры. Теория, методы, кпрогноз. М.: Наука, 1980, с.147−151.
  22. А.К. Проблемы прогнозирования землетрясений. Алма-Ата: Наука Казахской ССР. 1990. 263 с.
  23. В. Д. Локальные изменения превышений над активным тектоническим разломом и их связь с сейсмичностью// Прогноз землетрясений. № 11. Душанбе: Дониш. 1989. с. 138−144.
  24. В.И., Соловьев A.A., Групирование землетрясений в блоковой модели динамики литосферы// Современные проблемы сейсмичности и динамики Земли. М.: Наука. 1996. С.148−153. (Вычисл. сейсмология- Вып. 28).
  25. К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 19 88. 382 с.
  26. А.К. Прогноз землетрясений геодезические аспекты проблемы//Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. № 12. 1988. с. 88−98.
  27. А.К. Детерминированный геодезический прогноз мест подготовки сильных коровых землетрясений// Прогноз землетрясений. № 11. Душанбе: Дониш. 1989. с. 11−23.
  28. А.К. Еще раз о новой стратегии пргноза землетрясений//Геодинамика и картография. № 8. 1992. с. 22−25.
  29. М.А., Нерсесов И. Л., Писаренко В. Ф. Иерархическая дискретная структура литосферы и сейсмический процесс//Современная тектоническая активность Земли и сейсмичность. М.: Наука, 1987, с&bdquo- 18−2™ 191.
  30. М.А. Естественная кусковатость горной породы//Докл. АН СССР, 1979, Т.247, № 4, с.829−831.
  31. М.А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. О свойствах дискретности горных пород//Изв. АН СССР. Физика Земли, 1982, № 12, с.3−18. 1
  32. М.А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М.: Наука, 1987, 101с.
  33. М.А., Писаренко В. Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991.- 9 8с.
  34. А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука.19 с 2″ 132с.
  35. Г. А., Кольцов А. В. Крупномасштабное моделирование -подготовки и предвестников землетрясений. M. s Наука. 1988. 205 с.
  36. Bella F., Bella R., Biagi P.F., Ermini A., Sgrigna V. Possible precursory tilts preceeding some earthquakes (3.0
  37. Bella F., Bella R., Biagi P.E., Ermini A., Sgrigna V. Possible propagation of tilt and strain anomalies: velocity and other characteristics.//Earthq. Predict.Res. 1986b. vol.4, pp.195−209.
  38. Bella F., Biagi P.F., Delia Monica G, Ermini A., Sgrigna V. Tilt measurements and seismicity in Central Italy overa period of approximately three years.//Tectonophysics. 19C. Vol.179. ^.334−338.
  39. Bella F. f Biagi P.F., Caputo M., Delia Monica G, Ermini A., Manjgaladze P.V., Sgrigna V., Zilpimiani D.O. Veryslow-moving crustal strain disturbances.//Tectonophysics. 1990. Vol.179, pp.131−139.
  40. Bella F., Biagi P.F., Caputo M., Delia Monica G, Ermini A., Sgrigna V. On the migration of precursors of strong earthquakes.//Terra Nova. 1992. Vol.4, pp.676−681.
  41. Bella F., Biagi P.F., Caputo M., Delia Monica G, Ermini A., Sgrigna V. Ground tilt anomalies accompanying the main earthquakes occurred in the Central Apennines (Italy) during the period 1986−1989.//Nuovo Cimento. 1993. vol. l6C. pp.393−406.
  42. Casula G., Carcione J.M. Generalized mechanical model analogies of linear viscoelastic behaviour//Boll. Geofis. Teorica Appl. 1992. Vol.34, pp.235−255.
  43. Keilis-Borok V.I. The lithosphere of the earth as a nonlinear system with implications for earthquake prediction// Reviews of Geophysics, vol.28. 1990. pp. lj-34.
  44. Mogi K. Regularities in the spatial and temporal distribution of large earthquake prediction//Sympos. Earthquake Forerunners Search., Tashkent, USSR, 1974.
  45. Negredo A.M., Sabadini R., Biamco G., Fernandez M. Three-dimensional modelling of crustal motions caused by subduction and continental convergence in the central Mediterranean//Geophysical Jornal International. 1999. V.136. N 1. p.261−274.
  46. Nur A. Dillatans, pore fluids and premonitory variations of ts/tp treval times//Bull. Seism. Soc. Amer. 1972. V.62. p.1217−1221.
  47. Sholz C.H., Sykes L.R., Aggarwab Y.P. Earthquakeprediction: a physical basic//Science. 1973. V.181. N. 4102. p. 803. i
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?