ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

AUTOMATIC DETECTION AND CLASSIFICATION ALGORITHM OF INDUSTRIAL BLASTS BASED ON THE ENTROPY MAPPING OF SEISMIC SIGNALS

Zamaraev R.Yu., Popov S.E.

Представлен алгоритм классификации сейсмических событий на основе предварительных преобразований сигналов в энтропийную модель. Такая модель позволяет обобщать информацию об особенностях волновых форм по трем направлениям измерений, усреднять и сравнивать эти особенности. На основе энтропийной модели рассчитываются характеристические функции событий, используемые затем для оценки подобия сейсмического поля в расчетном окне шаблонам взрывов, землетрясений и абстрактным шаблонам с заданными свойствами. Шаблоны для взрывов и землетрясений получаются путем усреднения характеристических функций множеств соответствующих событий для данной станции на данный регион. Абстрактные шаблоны рассчитываются с помощью функции огибающей энтропийной модели сейсмического поля - суммы энтропийных моделей сигналов по трем направлениям измерений. Подобие выборочной характеристической функции заготовленным шаблонам оценивается с помощью набора мер расстояния между одномерными векторами типа корреляционной дистанции и др. Заключение выдается на основе системы рейтингового голосования по числу минимальных дистанций. Приведен пример классификации сейсмических событий на территории Кемеровской области. Алгоритм ориентирован на региональные сети и системы сейсмического мониторинга и обеспечивает полностью автоматизированный и быстрый процесс обнаружения и классификации заявленных региональных сейсмических событий.

COMPARISON OF MODERN GLOBAL ULTRA-HIGH-GRADE MODELS OF THE EARTH GRAVITATIONAL FIELD

Koneshov V.N., Nepoklonov V.B., Solovjev V.N., Jeleznjak L.K.

Представлены экспериментальные результаты оценки величин высокочастотных помех в современных ультравысокостепенных моделях гравитационного поля Земли. При оценке погрешностей выполнено сравнение значений аномалий силы тяжести, вычисленных по современным ультравысокостепенным моделям в тестовых районах Мирового океана. Значения аномалий, вычисленные по моделям, сравнивались с контрольными данными морских гравиметрических съемок. Проведен анализ и интерпретация полученных оценок погрешностей ультравысокостепенных моделей. Судя по экспериментальным данным, полученным в рамках выполненного исследования, сравнительные оценки значений аномалий моделей гравитационного поля Земли позволяют говорить о том, что модели EGM2008, EIGEN-6C4 и GECO практически совпадают или близки по вычисленным значениям аномалий. В статье предложены практические рекомендации по использованию ультравысокостепенных моделей.

ON THE ISSUE OF ANALYSIS OF ACOUSTIC EMISSION EVENT STATISTIC ON DATA OF SINGLE SENSOR IN ROCK THERMAL FRACTURE EXPERIMENTS

Kaznacheev P.A., Maibuk Z.-Yu.Ya., Ponomarev A.V., Smirnov V.B., Bondarenko N.B.

Рассмотрена задача оценки наклона графика распределения событий термоакустической эмиссии (ТАЭ) по энергиям на основе данных о распределении её импульсов по амплитудам. События ТАЭ связываются с отдельными актами микроразрушений (прежде всего, образованием и развитием трещин); импульсы ТАЭ регистрируются одиночным датчиком акустической эмиссии. Проанализировано влияние на энергию импульсов факторов, связанных с распространением упругих волн. Показано, что из этих факторов наибольшее влияние на изменение энергии импульсов оказывает поглощение упругих волн в нагреваемом образце. Рассмотрены одно- и двухзвенный законы распределения событий ТАЭ. Показано, что одинаковый наклон графика ( b-value ) у регистрируемого распределения импульсов по амплитудам и исходного распределения событий наблюдается только в случае, когда значение b-value постоянно во всем диапазоне энергий событий ТАЭ (однозвенный закон). В такой ситуации действует один характерный механизм генерации событий во всем объеме образца. В случае разного значения b-value в различных диапазонах энергий (двухзвенный закон) затухание упругих волн в образце искажает исходное распределение. Предложена методика оценки “истинного” значения b-value на основе анализа распределения регистрируемых импульсов ТАЭ в нескольких поддиапазонах амплитуд.

THE EARTH CRUST STRUCTURE OF THE LESSER CAUCASUS FROM DEEP SEISMIC SOUNDING DATA

Pavlenkova G.A.

Представлены результаты детальной обработки материалов глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), проведенного в конце 1980-х годов на Малом Кавказе по линии профиля в районе разрушительного Спитакского землетрясения 07.12.1988 г. Эти материалы ранее опубликованы не были, поскольку работы на профиле были продолжены методом обменных волн от землетрясений (МОВЗ), результаты которого считались в то время более детальными. Спитакский профиль до сих пор остается единственным профилем ГСЗ на Малом Кавказе; важно было обработать сохранившиеся экспериментальные материалы современными методами интерпретации волновых полей и сопоставить результаты с имеющимися данными ГСЗ по Большому Кавказу. Обработка проводилась методом лучевого моделирования по наблюденным годографам продольных и поперечных волн. Оказалось, что кора Малого Кавказа имеет такую же большую (50-55 км) мощность, что и кора Большого Кавказа, но отличается более выраженной скоростной неоднородностью. В верхней её части на глубине 5-15 км выделяется протяженный блок со скоростью Р -волн более 6...Представлены результаты детальной обработки материалов глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), проведенного в конце 1980-х годов на Малом Кавказе по линии профиля в районе разрушительного Спитакского землетрясения 07.12.1988 г. Эти материалы ранее опубликованы не были, поскольку работы на профиле были продолжены методом обменных волн от землетрясений (МОВЗ), результаты которого считались в то время более детальными. Спитакский профиль до сих пор остается единственным профилем ГСЗ на Малом Кавказе; важно было обработать сохранившиеся экспериментальные материалы современными методами интерпретации волновых полей и сопоставить результаты с имеющимися данными ГСЗ по Большому Кавказу. Обработка проводилась методом лучевого моделирования по наблюденным годографам продольных и поперечных волн. Оказалось, что кора Малого Кавказа имеет такую же большую (50-55 км) мощность, что и кора Большого Кавказа, но отличается более выраженной скоростной неоднородностью. В верхней её части на глубине 5-15 км выделяется протяженный блок со скоростью Р -волн более 6.6 км/с, что выше обычной для континентальной коры скорости 6.0-6.4 км/с; скорость S -волн в этом блоке аномально высокая - 4.0-4.1 км/с. В низах коры картина обратная - на Малом Кавказе скорости Р -волн ниже, чем на Большом - в первом случае VP =6.7-6.8 км/с, во втором - 6.7-7.2 км/с. Отличительной особенностью коры Малого Кавказа является также наличие на глубине 30-35 км слоя с пониженной скоростью, ограниченного сверху и снизу четкими отражающими границами. Полученные на Спитакском профиле результаты ГСЗ позволяют говорить о разных типах земной коры Большого и Малого Кавказа и о разной природе сформировавших их тектонических процессов. Кора Малого Кавказа ближе к коре молодых плит, а Большого - к коре древних платформ. Это подтверждает предположение, что данный регион - зона коллизии или шовная зона двух разновозрастных плит. В результате, в пределах Малого Кавказа были широко развиты процессы внедрения глубинного материала в верхнюю часть коры. Четко выраженные отражающие границы в кровле и подошве слоя с пониженной скоростью в средней коре позволяют предполагать, что при формировании орогена Малого Кавказа большую роль играли горизонтальные подвижки (возможно, даже надвиги) верхней коры относительно нижней. По скоростной неоднородности коры и резкому изменению глубины залегания границы М в центре профиля выделяется зона глубинных нарушений, к которой было приурочено разрушительное Спитакское землетрясение.

THE LOWER IONOSPHERE CONDITIONS DURING STRONG SEISMIC ACTIVITY IN NEPAL IN 2015 ANALYZED USING THE VLF/LF NETWORK

Solovieva M.S., Rozhnoi A.A., Rybin A.K.

Данные очень низкочастотных и низкочастотных наблюдений (ОНЧ/НЧ) электромагнитных сигналов на принимающих станциях KGZ (г. Бишкек, Киргизия) и VAR (г. Варанаси, Индия) были использованы для многофакторного анализа в связи с двумя сильными землетрясениями в Непале, произошедшими 25.04.2015 г. с Mw =7.8 и 12.05.2015 г. с Mw =7.3. Рассматривались вариации сигналов от передатчиков VTX (17.0 кГц, Индия), NWC (19.8 кГц, Австралия) и JJY (40.0 кГц, Япония). Две проходящие над эпицентрами землетрясений пересекающиеся трассы NWC-KGZ и JJY-VAR показали аномальное поведение сигналов в течение нескольких дней перед первым, более сильным землетрясением. Аномалии наблюдались также на двух других трассах от передатчика VTX, которые полностью находились в зоне возможного проявления предвестников землетрясения. Рассмотрев другие факторы, которые могли бы повлиять на характеристики ОНЧ/НЧ сигналов - магнитные бури, протонные вспышки, потоки релятивистских электронов, изменение атмосферного давления, тайфуны, - мы можем заключить, что наблюдаемые аномалии в сигналах, скорее всего, вызваны процессами подготовки землетрясений.

THREE-DIMENSIONAL MODEL OF GENERATION OF ATMOSPHERIC INTERNAL GRAVITY WAVES INDUCED BY INHOMOGENEITIES IN GRAVITATIONAL FIELD

Ingel L.Kh., Makosko A.A.

В современных моделях геофизической гидродинамики поле силы тяжести обычно считается однородным и описывается с использованием одного параметра. Между тем известно, что на среднюю силу тяжести у поверхности Земли накладывается широкий спектр аномалий силы тяжести. Прежде всего это связано с неоднородностями распределения массы в земной коре. Вариации силы тяжести по абсолютной величине, конечно, очень малы по сравнению со средней силой, но существенно, что при наличии таких неоднородностей появляется составляющая силы тяжести, тангенциальная по отношению к общему земному эллипсоиду. В мезомасштабных моделях, в которых используются декартовы координаты ( f -плоскость, бета-плоскость), это означает необходимость учета дополнительных объемных неоднородных сил с горизонтальной составляющей. По отношению к таким составляющим динамика атмосферы весьма чувствительна. В недавних работах авторов показано, что аномалии силы тяжести в высокоаномальных регионах могут приводить к заметным динамическим эффектам, в частности, к генерации регулярных течений и внутренних гравитационных волн, но анализ этого явления пока ограничивался двумерными задачами...В современных моделях геофизической гидродинамики поле силы тяжести обычно считается однородным и описывается с использованием одного параметра. Между тем известно, что на среднюю силу тяжести у поверхности Земли накладывается широкий спектр аномалий силы тяжести. Прежде всего это связано с неоднородностями распределения массы в земной коре. Вариации силы тяжести по абсолютной величине, конечно, очень малы по сравнению со средней силой, но существенно, что при наличии таких неоднородностей появляется составляющая силы тяжести, тангенциальная по отношению к общему земному эллипсоиду. В мезомасштабных моделях, в которых используются декартовы координаты ( f -плоскость, бета-плоскость), это означает необходимость учета дополнительных объемных неоднородных сил с горизонтальной составляющей. По отношению к таким составляющим динамика атмосферы весьма чувствительна. В недавних работах авторов показано, что аномалии силы тяжести в высокоаномальных регионах могут приводить к заметным динамическим эффектам, в частности, к генерации регулярных течений и внутренних гравитационных волн, но анализ этого явления пока ограничивался двумерными задачами. В настоящей работе сделан следующий шаг. В трехмерной постановке в линейном приближении аналитически исследована генерация внутренних гравитационных волн в атмосфере при воздействии трехмерных аномалий силы тяжести на атмосферное течение над плоской горизонтальной подстилающей поверхностью. Слагаемые в полученных выражениях для составляющих скорости и возмущения давления можно разделить на две категории. Слагаемые первой из них непосредственно описывают обтекание потоком эквипотенциальных поверхностей, не носят волнового характера (не содержат волн, распространяющихся по вертикали) и медленно затухают с высотой на тех же масштабах, что и аномалия силы тяжести. Слагаемые второй категории описывают внутренние гравитационные волны, фазовая скорость которых направлена вниз, а групповая - вверх; амплитуда этих волн в поле скорости экспоненциально растет с высотой. Учет трехмерной геометрии аномалий силы тяжести может приводить к заметному изменению результатов по сравнению с рассмотренной ранее двумерной моделью. Помимо появления горизонтальных движений, перпендикулярных к фоновому потоку, может заметно меняться длина волны и вертикальный поток волновой энергии: аномалии силы тяжести, вытянутые по потоку, могут приводить к меньшим по амплитуде возмущениям, чем “хребет”, ориентированный перпендикулярно фоновому течению. Получено аналитическое выражение, показывающее, что упомянутый поток энергии пропорционален фоновой частоте плавучести, квадратам амплитуды аномалий силы тяжести и скорости фонового течения. Согласно численным оценкам, этот поток может быть заметным, хотя обычно он существенно уступает источникам внутренних гравитационных волн, связанным с рельефом.

К ЮБИЛЕЮ НИНЕЛИ ИВАНОВНЫ ПАВЛЕНКОВОЙ