Палеоразжижение грунтов: признаки и изучение древних землетрясений.
Paleoliquefaction
Палеоразжижение: изучение древних последствий землетрясений. Помогает оценить сейсмичность регионов, спрогнозировать будущие толчки и строить безопаснее.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Палеоликефикация – это любые проявления сжижения грунтов, связанные с сейсмическими событиями, произошедшими до появления приборных измерений или письменных свидетельств о землетрясениях. Изучение этих проявлений позволяет получить ценную информацию о сейсмичности регионов, где крупные землетрясения случаются нечасто. Это часть более широкой области палеосейсмологии. Исследования палеоликефикации в таких районах, как Сейсмическая зона Нью-Мадрида и долина Уэбаш, помогли ученым и инженерам оценить ожидаемую интенсивность колебаний грунта при планировании мероприятий по защите от будущих землетрясений.
Paleoliquefaction is any liquefaction features attributed to seismic events occurring before measurements or written records were kept of earthquakes. The study of these features can reveal a great deal about the seismicity of regions where large earthquakes happen infrequently. This is a subset of the broader field of paleoseismology. Paleoliquefaction studies in areas like the New Madrid Seismic Zone, and the Wabash Valley have helped scientists and engineers determine the severity of ground shaking to expect when planning for future earthquakes.
Особенности палеоликификации
Феномен палеоликификации приводит к потере почвой прочности на сдвиг и её поведению как жидкости. Эта разжиженная почва (чаще всего песок) течет подобно воде, оставляя различные свидетельства в геологической летописи.
The phenomenon of paleoliquefaction causes a soil to lose its shear strength and behave like a fluid. This liquefied soil (most often sand) flows like water, leaving several kinds of evidence behind in the geologic record.
Плоты
Дайки – это внедрения сжиженного песка из нижних слоев, проникающие в слои вышележащего, несжиженного грунта. Такое проникновение может происходить из-за гидроразрыва, когда несжиженный слой растрескивается под давлением воды в сжиженном слое. Боковое распространение, при котором части несжиженного слоя перемещаются в сторону понижений рельефа или вниз по склону, если поверхность неровная, может приводить к образованию трещин в несжиженном слое, которые впоследствии заполняются сжиженным грунтом. Кроме того, движение сейсмических волн на поверхности может вызывать образование трещин в несжиженном слое. Эти трещины заполняются грунтом из сжиженного слоя, расположенного ниже. Дайки могут варьироваться в размерах от нескольких миллиметров до нескольких футов в ширину, в зависимости от степени сжижения и прочности несжиженного слоя. Дайки, не приводящие к образованию песчаных кип (см. ниже), можно обнаружить только на разрезе, поскольку они не оставляют следов на поверхности земли. Их можно обнаружить путем прокладки разведочных траншей в районах, где предположительно происходило умеренное сжижение, или путем изучения берегов ручьев, прорезающих существующие слои.
Dikes are intrusions of a lower liquefied sand that penetrate strata of an upper, non liquefied soil. This penetration can occur due to hydraulic fracturing, where the non liquefied layer is fractured by the water pressure in the liquefied layer. Lateral spreading, where portions of the non liquefied layer move either towards relief in the topography or down slope if the ground isn't level, can cause cracks to open in the non liquefied layer and subsequently fill with liquefied soil. Additionally, the motion of the earthquake waves at the surface can cause cracks to form in a non liquefied layer. These cracks fill with soil from the liquefied layer below. Dikes can range in size from an inch in width to several feet, depending on the severity of the liquefaction and the strength of the non liquefied layer. Dikes that don't result in sand boils (see below) can only be found in profile view because they don't leave evidence at the ground surface. They can be discovered by digging exploratory trenches in areas where moderate levels of liquefaction are thought to have occurred, or by studying the banks of streams that have cut down through existing strata.
Песчаные кишки
Песчаные кипения возникают, когда дамба (или плотина) полностью проникает через неразжиженный слой, лежащий над ней, и достигает поверхности земли. Давление воды в разжиженном слое вызывает извержение разжиженного грунта на поверхность, часто напоминающее вулкан. Это может выносить на поверхность большие объемы песка, покрывая участки диаметром в десятки футов и более. Благодаря этому песчаные кипения легко обнаруживаются при аэрофотосъемке как признаки палеоразжижения. Во многих районах сейсмической зоны Нью-Мадрида значительная часть поверхности может быть покрыта песком, вынесенным на поверхность песчаными кипениями.
Sand boils occur when a dike completely penetrates the non liquefied layer above it and reaches the ground surface. The water pressure in the liquefied layer causes an eruption of liquefied soil at the ground surface, often resembling a volcano. This can carry large amounts of sand to the surface, covering areas tens of feet or more in diameter. This makes sand boils an easy paleoliquefaction feature to locate using aerial photography. In many areas of the New Madrid Seismic Zone, a significant portion of the ground can be covered by sand carried to the surface by sand boils.