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 6L 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 2опт 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.