Регистрация и изучение землетрясений.

Регистрация колебаний земной поверхности, вызванных прохождением сейсмических волн, производится при помощи особых приборов, называемых сейсмоскопами и сейсмографами. Сейсмоскопами называются приборы, позволяющие лишь качественно установить сотрясения почвы и дающие грубо ориентировочные представления об их характере и направлении. Древнейшим из известных сейсмоскопов является китайский — Чжан Хэна, сконструированный во II в. н. э. Действие этого сейсмоскопа было основано на использовании маятника, что, однако, было-забыто, и только в середине XVIII в. итальянцы Травагини и Вина снова использовали маятник для регистрации землетрясений. Усовершенствование приборов этого типа привело к созданию простейших сейсмометров, или сейсмографов.

Современные сейсмографы имеют различное устройство, но основной и наиболее существенной частью каждого из них является маятник. Маятник сейсмографа может колебаться только в определенной плоскости и не должен отклоняться от нее. Чтобы предохранить маятник от боковых колебаний, его свободу ограничивают особыми подвесами. От толчков при землетрясении штатив маятника отклоняется вместе с почвой, а маятник вследствие инерции остается в прежнем положении и смещается относительно основания штатива. В результате таких  относительных смещений перо сейсмографа, соединенное системой рычагов с маятником, чертит волнистую кривую на ленте, движущейся с помощью часового механизма.

Рис. 139. Маятник с простым увеличительным рычагом.А — точка подвеса; М — центр качаний; L — приведенная длина маятника; I — индикаторная длина маятника; а — записывающий рычаг; б — конец пера.

Запись движений земной коры, произведенная с помощью сейсмографа, называется сейсмограммой. Сейсмограмма отражает амплитуду колебаний почвы и их частоту во времени. Применяя систему рычагов или другие приспособления (например, оптическую регистрацию движений маятника), можно получить запись на сейсмограмме, значительно увеличенную по сравнению с действительными колебаниями почвы при прохождении сейсмических волн. Для этого перо прикрепляется не к маятнику, а к концу  увеличительного рычага (рис. 139). Расстояние АВ от точки подвеса А маятника до конца пера В называется индикаторной длиной маятника I в отличие от приведенной длины маятника, представляющей собой расстояние Ь от точки подвеса А маятника до центра качаний М, расположенного вблизи центра тяжести груза. Отношение максимальной амплитуды пера к максимальной амплитуде движений грунта называется увеличением сейсмографа. При очень быстрых колебаниях, когда период колебаний почвы значительно превышает период колебаний маятника, увеличение сейсмографа у можно принять равным у = I:L, т. е. увеличение сейсмографа в этом случае равно отношению индикаторной длины маятника I к приведенной длине L. Это увеличение для современных сейсмографов может достигать 1000 и более.

Запись колебаний на сейсмограмме усложняется наложением друг на друга различных сейсмических волн, которые при совпадении движения в одну сторону усиливают отклонение маятника, а при наложении взаимно противоположных колебаний ослабляют его. При колебаниях почвы, период которых превышает период качаний маятника, последний постепенно начинает сам раскачиваться и эти его движения искажают запись. Искажение особенно велико, когда периоды качания маятника и колебаний почвы совпадают. Чтобы избежать раскачивания маятника во время записи землетрясений, сейсмограф снабжается специальным устройством для погашения собственных качаний маятника.

Сейсмические волны вызывают как горизонтальные, так и вертикальные смещения почвы. Для регистрации горизонтальных колебаний обычно применяется горизонтальный маятник. Он чаще всего представляет собой металлический равнобедренный треугольник, основание которого служит осью вращения прибора. Ось вращения направлена почти вертикально (под очень малым углом к отвесной линии). К вершине треугольника жестко прикреплен груз маятника. Во время колебаний почвы груз в силу инерции стремится сохранить свое положение и отклоняется по отношению к подвеске почти по горизонтальной линии (поэтому прибор и получил название горизонтального маятника.)

Рис. 140. Сейсмограф системы Б. Б. Голицына и образец записанной им сейсмограммы землетрясения.

Среди большого количества различных систем сейсмографов, сконструированных в первой половине XX в., наиболее удобными и совершенными оказались сейсмографы системы акад. Б. Б. Голицына, которыми оборудованы в настоящее время многие сейсмические станции в России и за границей. Вертикальный сейсмограф Б. Б. Голицына представлен на рис. 140. В последнее время в России проведено много работ по усовершенствованию сейсмографов и улучшению их записей. Наибольший интерес представляют приборы систем В. Ф. Бончковского, Д. П. Кирноса и Д. А. Харина. Этими приборами снабжаются сейсмические станции, строящиеся еще в прошлом в СССР.

Для успешного использования сейсмограмм на сейсмических станциях должна быть хорошо организована служба времени, точно скоординированная с общегосударственной службой времени. Каждая сейсмическая станция имеет высокоточные хронометры, замыкающие через строго определенные промежутки времени цепь, к которую включен электромагнит. В момент замыкания цепи якорь электромагнита отклоняется и наносит метку времени на сейсмограмме. Часы сейсмических станций ежедневно проверяются по радиосигналам. Современные сейсмографы воспроизводят колебания почвы во времени настолько правильно и точно, что полученная запись позволяет количественно характеризовать зарегистрированные колебания.

Вернуться назад к оглавлению "Общая Геология. Основы Геологии."

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>