Tectonic Earthquake Source Mechanism Model Based on Moment Theory

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

During the construction of strategic facilities, micro zoning is required to determine the peak values of terrain acceleration due to possible earthquakes. The acceleration of the soil in this case strongly depends not only on the power of the earthquake, but also on the earthquake source mechanism and the geodynamic state of the terrain. The known dislocation models of a single dipole with a moment and a pair of dipoles without a moment of the earthquake source mechanism satisfactorily describe the observed effects of the quadrant stress distribution on the Earth’s surface during earthquakes. When carrying out calculations within the framework of the theory of elasticity, the actions of the dipoles are expressed through volumetric forces. There are two known models of replacing the moments with equivalent forces: one of them is based on the equilibrium equations for an infinitely elastic space (Landau and Lifshitz,1965; Maruyama,1963), and the other is based on the representation theorem for elastic bodies, by introducing a singular internal volume, at the boundary of which there are dislocations (Vvedenskaya, 1969; Aki and Richards, 1983). Although these models involve moment effects, they themselves are derived from the momentless theory of elasticity. In our work, we propose a double dipole effect without a moment based on the moment theory of elasticity. The proposed model of the earthquake source mechanism is applied to solve the problem of stress variations in the Earth’s crust in Central Asia using the example of a particular earthquake with a simplified orientation of the rupture plane. Stress variation is understood as the difference in stresses in problems with and without an earthquake mechanism. Static stresses are obtained by solving the inverse elasticity problem with partially unknown boundary conditions. The lithosphere is a prismatic body consisting of several homogeneous blocks, the upper surfaces of which correspond to the relief of Central Asia. Verification of the results of the numerical solution is carried out by comparing the obtained stresses with previously established empirical values. As a priori stresses for solving the inverse problem, we used the solution of the elastic plane problem, the boundary conditions in which correspond to the lateral compression of the lithosphere of the region of the Indian and Arabian plates on the one hand, and the Eurasian plate on the other hand. The obtained solutions of the problem were used to analyze the geodynamic state of Central Asia. Based on the results of laboratory experiments, the unambiguity of the conclusions about the geodynamic state of the Earth’s crust (compression, extension) according to the Lode-Nadai coefficient, which are currently used by many researchers, is questioned. It is shown, contrary to earlier statements, that the values μσ = +1 and μσ = –1 can correspond simultaneously to both tension and compression cases, depending on the spatial form (ellipsoid) of the stress state. Geodynamic analysis of the Earth’s crust is carried out according to the Anderson method.

Авторлар туралы

I. Atabekov

Institute of Seismology

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: atabekovi@mail.ru
Uzbekistan, Tashkent

Әдебиет тізімі

  1. Абидов А.А. Современные основы прогноза и поисков нефти и газа. Ташкент: изд-во Фан. 2012. 814 с.
  2. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Т. 1. Изд-во: Мир. 1983. 520 с.
  3. Бреббия К., Телес Ж., Вробел Л. Методы граничных элементов. М.: Мир. 1987. 524 с.
  4. Булин Н.К. Современное поле напряжений в верхних горизонтах земной коры // Геотектоника. I971. № 3. С. 3–15.
  5. Введенская А.В. К дискуссии по поводу теоретической модели очага землетрясения // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. №2. 1961. С. 261–263.
  6. Введенская А.В. Исследование напряжений и разрывов в очагах землетрясений при помощи теории дислокаций. М.: изд-во Наука. 1969. 136 с.
  7. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: изд-во Наука. 1964. 536 с.
  8. Гоцадзе О.Д., Кейлис-Борок В.И., Кириллова И.В. и др. Исследование механизма землетрясений. Труды Геофизического института. АН СССР. 1957. № 40(166). М.: изд-во АН СССР. 1957. 148 с.
  9. Ильюшин А.А. Пластичность. Репринтное воспроизведение издания 1948 г. М.: изд-во Лотос. 2004. 388 с.
  10. Касахара К. Механика землетрясений. М.: изд-во Мир. 1985. 264 с.
  11. Костров Б.В. Теория очага тектонических землетрясений // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1970. № 4. С. 258–267.
  12. Костюк А.Д., Сычева Н.А., Юнга С.Л., Богомолов Л.М., Яги Ю. Деформация земной коры Северного Тянь-Шаня по данным очагов землетрясений и космической геодезии // Физика Земли. 2010. № 3. С. 52–65.
  13. Кузьмин Ю.О. Парадоксы сопоставительного анализа измерений методами наземной и спутниковой геодезии в современной геодинамике // Физика Земли. 2017. № 6. С. 24–39. https://doi.org/10.7868/S0002333717060023
  14. Кузьмин Ю.О. Геодинамическая эволюция земной коры Центральной Азии и современная геодинамика Копетдагского региона (Туркменистан) // Физика Земли. 2021. № 1. С. 144–153. https://doi.org/10.31857/S0002333721010051
  15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 7. Теория упругости. М.: изд-во Наука. 1965. 248 с.
  16. Лукк А.А., Юнга С.Л. Геодинамика и напряженно-деформированное состояние литосферы Средней Азии. Душанбе: изд-во Дониш. 1988. 236 с.
  17. Мухамедиев Ш.А. Критический обзор идей и методов локальной реконструкции тектонических напряжений по данным о разрывных сдвигах // Физика Земли. 2019. № 3. С. 3–40. https://doi.org/10.1134/S1069351319030078
  18. Мухамедиев Ш.А., Галыбин А.Н. Моделирование поля упругих напряжений земной коры Центральной Азии поданным об ориентациях осей главных напряжений // Физика Земли. 2021. № 1. С. 133–143. https://doi.org/10.31857/S000233372101004X
  19. Осокина Д.Н., Никонов А.А., Цветкова Н.Ю. Моделирование локального поля напряжений системы разломов Сан-Андреас. Поля напряжений и деформаций в литосфере. М.: Наука. 1979а. С. 205–227.
  20. Осокина Д.Н., Гущенко О.И., Лыков В.И., Цветкова Н.Ю. Моделирование локальных полей тектонических напряжений, обусловленных системами глубинных разломов (на примере двух районов Средней Азии). Поля напряжений и деформаций в литосфере. М.: Наука. 1979б. С. 185–204.
  21. Райс Дж. Механика очага землетрясения. М.: изд-во Мир. 1982. 217 с.
  22. Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Маринин А.В. От зеркал скольжения к тектоническим напряжениям. Методы и алгоритмы. М.: изд-во ГЕОС. 2017. 234 с.
  23. Ризниченко Ю.В. Энергетика макросейсмики // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1974. № 8. С. 3–10.
  24. Сычева Н.А., Мансуров А.Н. Сравнение оценок деформации земной коры Северного и Центрального Тянь-Шаня, полученных на основе сейсмических и GPS-данных // Вестник КРСУ. 2016. Т. 16. № 1. С. 178–182.
  25. Уломов В.И. Динамика земной коры и прогноз землетрясений. Ташкент: изд-во Фан. 1974. 215 с.
  26. Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966г. Ташкент: изд-во Фан. 1971. 672 с.
  27. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: изд-во Наука. 1979. 285 с.
  28. Шерман С.И., Днепровский Ю.И. Поля напряжений земной коры и геолого-структурные методы их изучения. Новосибирск: изд-во Наука. 1989. 157 с.
  29. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: изд-во Наука. 1990. 190 с.
  30. Anderson E.M. The Dynamics of Faulting and Dyke Formation with Applications to Britain. Oliver and Boyd. Edinburgh. 1951. 206 p.
  31. Atabekov I. Earth Core’s stresses variation in Central Asian earthquake’s region // Geodesy and Geodynamics. 2020. V. 11. Is. 4. P. 293–299. https://doi.org/10.1016/j.geog.2019.12.005
  32. Atabekov I. Numerical Models of Earthquake’s Mechanism // Geodesy and Geodynamics. 2021. V. 12. P. 148–154. https://doi.org/10.1016/j.geog.2021.03.002
  33. Byerlee J.D. Friction of rock // Pure Appi. Geophys. 1978. V. 116. P. 615–626.
  34. Heidbach O., Rajabi M., Cui X., Fuchs K., Müller B., Reinecker J., Reiter K., Tingay M., Wenzel F., Xie F., Ziegler M.O., Zoback M.L., Zoback M. The World Stress Map database release 2016: Crustal stress pattern across scales // Tectonophysics. 2018. V. 744. P. 484–498. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.07.007
  35. Hodgson J.H. (ed.) The Mechanics of Faulty, with Special Reference to the Fault-Plain Works (A Symposium). Publ. Dominion Obs. Ottawa. 1959. V. 20. P. 23–418.
  36. Hodgson J.H. (ed.) A Simposium on Earthquake Mechanism. Publ. Dominion Obs.Ottawa. 1961. V. 24. P. 301–97.
  37. Maruyama T. On force equivalents of dynamic elastic dislocations with reference to the earthquake mechanism // Bull. Earthq. Res. Inst. Tokyo Univ. 1963. V. 41. P. 467–486.
  38. Nikano H. Notes on the nature of the forces, which give rise to the earthquake motions. // Seism. Centr. Met. Obs. 1923. Japan. № 1. P. 92–120
  39. Rebetsky Yu. L., Kuchai O.A., Sycheva N.A., Tatevossian R.A. Development of inversion methods on fault slip data stress state in orogenes of Central Asia // Tectonophysics. 2012. V. 581. P. 114–131.
  40. Zoback M.L. First and Second Modern Pattern of Stresses in the Lithosphere: The World stress Map project // J. Geophysical Research. 1992. V.97. № B8. P. 11.707–11.728.
  41. Zoback M.L., Zoback M. Lithosphere Stress and Deformation // Treatise on Geophysics. 2007. P. 255–271. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53802-4.00115-9

© Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».