Физические процессы в области очага землетрясения

Физические
процессы в
области очага
землетрясения,
напряжения и
смещения на
разрыве
Лекция 3
Физические процессы в области очага
землетрясения




Тепловые
1. Плавление
2. Термическое давление флюидов
3. Смазка
Электромагнитные
1. изменение проводимости
2. изменение плотности электронов в ионосфере
Физико-химические превращения горных пород
(кварцит – гранит – габбро)
Гравитационные
1.изменение уровня грунтовых вод
2. наклоны земной поверхности.
Уравнение состояния равновесной среды
Первый закон
термодинамики:
d dQ d  K  U 


;
dt
dt
dt
 - Механическая работа
Q
K
U
- тепло
t
- время
- Кинетическая энергия
- Внутренняя энергия системы
Энергетические соотношения.
Свободная энергия:
dS  0
W U
W F
F  U  TS;
T - температура
S - энтропия
- Второй закон термодинамики
- Адиабатический процесс
- Изотермический процесс
Энергия деформирования упругого
твердого тела.
1
1
W  cijkl ij kl   ij ij ;
2
2
cijkl - Тензор упругих модулей
1  ui u j
 ij  

2  x j x i
 ij     ij
0
ij

,  kl


- Тензоры деформации
- Тензор напряжений
Зона вспарывания
Изменение коэффициента трения приводит к
ускорению или остановке процесса вспарывания.
 кр   0   f   Р 
 f - Коэффициент трения
Тепло,
генерируемое
разрывом:
Приращение
температуры по
берегам разреза:
Q   f uS
 f -Напряжение трения
u
-Подвижка
S
-Площадь разрыва
 fu
Q
T 

c P Sd c P d
cP
-Теплоемкость

-Плотность
d
-Ширина разлома
Приращение температуры на разломе в
результате трения для землетрясений
разной силы.
Распределение температуры в коре
океанического типа.
Влияние смазки на процесс разрушения.
Число Зоммерфельда:
PL 6L
S
 2 ;
P0 d P0
PL
-Поровое давление
флюида
-Литологическое
0 давление
P


L
-Вязкость флюида
-Скорость вспарывания
-Длина разлома
По разломам флюиды выходят на
поверхность.
Процесс затягивания вещества в зонах
субдукции
Тензор напряжений.
Девиатор сдвига
 ij 
1  P 
 21
 31
Литологическое давление
 12
 2  P 
 32
P  gH
 13
 23
 3  P 
Преобразование тензора напряжений.
Соотношение напряжений на разломе.
1
   1   3 sin 2
2
Ls
u 
sin 
1
1
   1   3 sin 2   1   3 
2
2
1
tg 2опт  
  зап
f
Диаграмма Мора.
 max  13
 12 
1   3
1   2
2
2 3
 23 
2
2
Соотношение между нормальными и
тангенциальными напряжениями на разрыве.
Диаграмма Мора и ориентация возможного
разрушения в образце горной породы.
   f  n  P 
 
0    arctg

n 2
1   3
sin max 
1   3
 1
1   3

o
   arcsin
 45 
4 2
1   3
2
Состояние среды в зависимости от
соотношения напряжений.
Напряжения, снимаемые на разрыве.
  СМ 0 S
3
2
;
L  S;
M0    u  S

- Модуль сдвига
  0,3  0,6  10 МПа
0,03    6,69 МПа
5
Изменение сейсмической активности,
тектонических напряжений и
деформаций в процессе вспарывания
Система координат, связанная с источником
Смещения на разломе.
Изменение смещений и деформаций
на разломе.