Величина поверхностной волны

Шкала измерения землетрясений

Шкала магнитуд поверхностных волн ( ) является одной из шкал магнитуд, используемых в сейсмологии для описания силы землетрясения . Она основана на измерениях поверхностных волн Рэлея , которые распространяются вдоль самых верхних слоев Земли. Эта шкала магнитуд связана с локальной шкалой магнитуд, предложенной Чарльзом Фрэнсисом Рихтером в 1935 году, с изменениями, внесенными как Рихтером, так и Бено Гутенбергом в течение 1940-х и 1950-х годов. ^{[1] [2]} В настоящее время она используется в Китайской Народной Республике в качестве национального стандарта ( GB 17740-1999 ) для классификации землетрясений. ^[3] ${\displaystyle M_{s}}$

Успешное развитие шкалы локальной магнитуды побудило Гутенберга и Рихтера разработать шкалы магнитуд, основанные на телесейсмических наблюдениях за землетрясениями. Были разработаны две шкалы, одна из которых основана на поверхностных волнах, , а другая — на объемных волнах, . Поверхностные волны с периодом около 20 с обычно производят самые большие амплитуды на стандартном длиннопериодном сейсмографе, и поэтому амплитуда этих волн используется для определения , используя уравнение, аналогичное тому, которое используется для . ${\displaystyle M_{s}}$ ${\displaystyle M_{b}}$ ${\displaystyle M_{s}}$ ${\displaystyle M_{L}}$

—  Уильям Л. Эллсворт, Система разломов Сан-Андреас, Калифорния (Профессиональная статья USGS 1515), 1990–1991

Зарегистрированные магнитуды землетрясений до середины 20-го века, обычно приписываемые Рихтеру , могли быть либо , либо . ${\displaystyle M_{s}}$ ${\displaystyle M_{L}}$

Определение

Формула для расчета величины поверхностной волны: ^[3]

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A}{T}}\right)_{\text{max}}+\sigma (\Delta )\,,}$

где A — максимальное смещение частиц в поверхностных волнах ( векторная сумма двух горизонтальных смещений) в мкм , T — соответствующий период в с (обычно 20 ± 2 секунды), Δ — эпицентральное расстояние в ° , и

${\displaystyle \sigma (\Delta )=1.66\cdot \log _{10}(\Delta )+3.5\,.}$

Несколько версий этого уравнения были получены в течение 20-го века с небольшими изменениями в постоянных значениях. ^{[2] [4]} Поскольку исходная форма была выведена для использования с телесейсмическими волнами, а именно неглубокими землетрясениями на расстоянии >100 км от сейсмического приемника, к вычисленному значению необходимо добавлять поправки для компенсации эпицентров глубже 50 км или менее 20° от приемника. ^[4] ${\displaystyle M_{s}}$

Для официального использования китайским правительством ^[3] два горизонтальных смещения должны быть измерены в одно и то же время или в пределах 1/8 периода; если два смещения имеют разные периоды, необходимо использовать взвешенную сумму:

${\displaystyle T={\frac {T_{N}A_{N}+T_{E}A_{E}}{A_{N}+A_{E}}}\,,}$

где A _N — смещение в направлении север-юг в мкм, A _E — смещение в направлении восток-запад в мкм, T _N — период, соответствующий A _N в с, а T _E — период, соответствующий A _E в с.

Другие исследования

Владимир Тобьяш и Рейнхард Миттаг предложили связать величину поверхностной волны с локальной шкалой величин M _L , используя ^[5]

${\displaystyle M_{s}=-3.2+1.45M_{L}}$

Другие формулы включают три пересмотренные формулы, предложенные ЧЭНЬ Цзюньцзе и др.: ^[6]

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{\text{max}}}{T}}\right)+1.54\cdot \log _{10}(\Delta )+3.53}$

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{\text{max}}}{T}}\right)+1.73\cdot \log _{10}(\Delta )+3.27}$

и

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{\text{max}}}{T}}\right)-6.2\cdot \log _{10}(\Delta )+20.6}$

Смотрите также

• Шкалы сейсмической магнитуды

Примечания и ссылки

1. Уильям Л. Эллсворт (1991). "МАГНИТУДА ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ (MS) И МАГНИТУДА ОБЪЕМНОЙ ВОЛНЫ (mb)". USGS . Получено 14.09.2008 .
2. Канамори, Хироо (апрель 1983 г.). «Шкала магнитуд и количественная оценка землетрясений». Тектонофизика . 93 (3–4): 185–199. Бибкод : 1983Tectp..93..185K. дои : 10.1016/0040-1951(83)90273-1.
3. Сюй Шаокуй, Лу Юаньчжун, ГО Лукан, Чэнь Шанпэй, Сюй Чжунхуай, Сяо Чэнъе, Фэн Ицзюнь (许绍燮、陆远忠、郭履灿、陈培善、许忠淮、肖承邺、冯义钧) (26 апреля 1999 г.). «Характеристики сейсмических магнитуд (地震震级的规定)» (на китайском языке). Главное управление по надзору за качеством, инспекции и карантину КНР . Архивировано из оригинала 24 апреля 2009 г. Проверено 14 сентября 2008 г.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
4. Bath, M (1966). «Энергия и магнитуда землетрясений». В Ahrens, LH; Press, F.; Runcorn, S. (ред.). Физика и химия Земли . Pergamon Press. стр. 115–165.
5. Владимир Тобьяш и Рейнхард Миттаг (1991-02-06). "Локальная магнитуда, магнитуда поверхностной волны и сейсмическая энергия". Studia Geophysica et Geodaetica . 35 (4): 354. Bibcode : 1991StGG...35..354T. doi : 10.1007/BF01613981. S2CID  128567958. Архивировано из оригинала 2013-01-04 . Получено 2008-09-14 .
6. ЧЭНь Цзюньцзе, ЧИ Тяньфэн, ВАН Цзюньлян, ЧИ Чжэньцай (陈俊杰, 迟天峰, 王军亮, 迟振才) (01.01.2002). «Исследование величины поверхностных волн в Китае (中国面波震级研究)» (на китайском языке). Журнал сейсмологических исследований (《地震研究》) . Проверено 14 сентября 2008 г.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

Внешние ссылки

• Роберт Э. Уоллес, ред. (1991). "Система разломов Сан-Андреас, Калифорния (профессиональная статья 1515)". USGS . Получено 14.09.2008 .