диссертация (1097841), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Нижний Новгород), к.т.н. А.В. Патонину(ГО |”Борок” ИФЗ РАН), в сотрудничестве с которыми было проведеномоделирование приливных эффектов.Автор благодарен коллегам − члену-корреспонденту РАН А.В. Николаеву,члену-корреспонденту РАН Г.А. Соболеву, д.ф.-м.н. А.Д. Завьялову, д.ф.-м.н.Ю.О. Кузьмину, д.ф.-м.н. А.В. Пономареву (Институт физики Земли РАН), к.ф.м.н. В.Б.
Смирнову, В.В. Сергееву (физический факультет МГУ), чьими советами,консультациями, поддержкой пользовался в течение многих лет.За помощь в решении всевозможных проблем, связанных с организацией ипроведением регистрации сейсмических шумов за пределами Камчатки (на о.Шикотан и о. Хоккайдо) автор благодарит сотрудников Института морскойгеологии и геофизики ДВО РАН и Сахалинского филиала Геофизической службыРАН − члена-корреспондента РАН Б.В. Левина, к.ф.-м.н. А.И. Иващенко (внастоящеевремяВ.М. Кайстренко,ИнститутЮ.Н. Левина,океанологииРАН,А.А.
Шишкинаиг.Москва),сотрудниковд.ф.-м.н.Институтасейсмологии и вулканологии Хоккайдского университета (г. Саппоро, Япония) −профессора Минору Касахара, профессора Хироаки Такахаши, Мунео Окаяма,Масайоши Ичиянаги, М. Такада.С благодарностью автор отмечает, что поддержка Российского фондафундаментальных исследований в годы скудного бюджетного финансированияпозволила сохранить это научное направление и получить основную частьпредставляемых результатов.21ГЛАВА 1 ОТКЛИК ГЕОСРЕДЫ НА ПРИЛИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ(ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ)В этой главе показаны некоторые аспекты, дающие представление осовременных взглядах на изучаемую проблему и историю формированияпредставлений о приливной модуляции единого сейсмического процесса. В разделе1.1 вводится понятие высокочастотного сейсмического шума и обсуждаются егоисточники.
Эндогенная компонента сейсмического шума, или сейсмическаяэмиссия, и ее информативность рассматриваются в разделе 1.2. Обзор основныхпубликаций о приливной модуляции сейсмических шумов (подтверждающих илиопровергающих существование этого эффекта) приведен в разделе 1.3, а оприливном воздействии на сейсмичность – в разделе 1.4.
В разделе 1.5рассматривается реакция акустической эмиссии на периодическое нагружениеобразцов в контролируемых лабораторных условиях. В Заключении представленалогикапостроениядиссертационнойработы,определяемаянерешеннымипроблемами, показанными в обзоре.1.1 Высокочастотные сейсмические шумыкак поддиапазон сейсмических шумовСейсмические шумы представляют собой достаточно широкий классколебательных процессов.
В соответствии с их частотным диапазоном можновыделить низкочастотные микросейсмы (с периодом T = 1 − 100 с и более),высокочастотныесейсмические(счастотойf = 10 − 1 000Гц)исейсмоакустические (с частотой f более 1 000 Гц) шумы.И если изучение микросейсм началось одновременно с появлениемсейсмической регистрации, то высокочастотные сейсмические шумы (ВСШ) сталирассматриваться лишь с появлением высокочувствительной аппаратуры длясейсморазведочных работ и регистрации слабых землетрясений (Подробный обзористории исследования ВСШ включен в работу [Хаврошкин, 1999]). Учитывая, чтоВСШ рассматривались на начальном этапе их исследования как помеха припроведении традиционных сейсмологических работ, в основном их изучение было22ориентировано на подавление такой помехи и исключение влияния шума наполезныйсейсмическийисследованийможносигнал.отнестиКобщимследующиерезультатамсвойствамногочисленныхВСШ:уменьшениеспектральной плотности шумов с увеличением частоты (в среднем обратнопропорционально f 2); локальный максимум в диапазоне 2 − 3 Гц; существованиешумов с низким уровнем (~ 10-9 м, на несколько порядков ниже индустриальныхшумов), без источников, связанных с деятельностью человека, и наблюдаемых приспециальномвыбореместаивременирегистрации.Пространственныерегиональные вариации уровня таких сигналов достигают ~ 40 дБ, что связываетсяс различными геологическими условиями.
Кроме этого отмечаются их временныевариации в широком диапазоне частот.Обычно ВСШ связывают с деятельностью человека – промышленность,транспорт. Кроме этого шум в диапазоне частот единицы − десятки Гцгенерируется природными факторами: ветровым воздействием, текущей водой идр.Отличительной чертой, своеобразной визитной карточкой антропогенногошума является различие дневного и ночного уровня шума, достигающее порядка иболее [Антоненко, 1962; Аранович, 1961; Изучение сейсмического режима…, 1978;Коридалин и др., 1984; Brune, Oliver,1959; Iyer, Hitchcock, 1976]. Также характернынедельные вариации [Изучение сейсмического режима…, 1978; Коридалин и др.,1984].
В частотной области наблюдается большое разнообразие в зависимости оттипа промышленного или транспортного источника: от единиц до десятков Гц[Антоненко, 1962; Изучение сейсмического режима…, 1978; Glatt, 1981], а поформе спектр может представлять собой набор узкополосных пиков [Бунгум и др.,1981; Ringdal, Bungum, 1977].К метеорологическим помехам относится ветровой шум и шум, связанный свариациями атмосферного давления и температуры верхних слоев почвы. Для ниххарактерны помимо суточного хода – сезонные вариации [Гордеев и др., 1991а] взависимости от локальных условий. Амплитуда шума с увеличением ветра можетвозрастать в 5 − 10 раз по сравнению со спокойными периодами [Frantti, 1963].Максимум в спектре ветрового шума находится в диапазоне 30 − 60 Гц, как былоопределено по измерениям шума на земной поверхности в диапазоне частот от 2 до23250 Гц в [Жадин, Спирин, 1976].
При отсутствии ветра уровень ВСШ имел порядок– 10-10 м. Отмечается уменьшение доли ветрового шума с заглублением датчиковвсего на несколько метров.Успешным уходом от ветровой помехи является регистрация в скважинах[Аксенович и др., 1972; Bath, 1966]. Установка датчиков на глубине 40 − 60 мпозволяет значительно снизить уровень ветрового шума [Цыплаков, 1981; Bungumet al., 1985].
При проведении скважинных наблюдений в диапазоне частот 1 − 10 Гцбыло установлено замедление темпа убывания интенсивности ВСШ, начиная сглубины 500 м [Аксенович и др., 1972], что было интерпретировано авторами какизменение количественного состава поверхностных и объемных волн с глубиной.Скважинная регистрация ВСШ в узкой полосе 30 ± 1 Гц, описанная в [Беляков идр., 1987], также показала снижение уровня шума на глубине 500 м на порядок посравнениюсповерхностью,чтообъяснялосьсвязьюисточниковмикросейсмического фона с экзогенными процессами, но в этой же работе показанрост ВСШ при увеличении глубины от 500 м до 1200 м, что, хотя и не обсуждаетсяв данной работе, свидетельствует о внутренних источниках ВСШ.Однако даже в условиях, когда упомянутые источники шума отсутствуют,существует ВСШ, называемый региональным высокочастотным сейсмическимшумом. Например, в работе [Brune, Oliver, 1959] выделенный авторами фон,названный минимальным, имел частоту единиц Гц и амплитуду порядка 10−12 м.Аналогичные результаты можно встретить в работах [Запольский, 1960; Винник,Пручкина, 1964].
Можно было предположить эндогенный характер региональногоВСШ, но такая модель до середины 70-х годов ХХ века не рассматривалась:источники шума представлялись находящимися на земной поверхности. Впрочем,предпосылки к изучению эндогенного ВСШ существовали [Гамбурцев, 1953, 1957].Академик Г.А. Гамбурцев и Е.И. Гальперин предполагали, анализируя синхронныевысокочастотные колебания на разнесенных станциях, что “не исключенавозможностьтого,чторегистрируемыемикросейсмыимеютглубинноепроисхождение. Это явление представляет самостоятельный интерес и заслуживаетпроверки специальными наблюдениями” [Гамбурцев, Гальперин, 1960].Отметим, что в данной работе под высокочастотным сейсмическим шумомпонимаются сейсмические шумы в частотном диапазоне первых десятков Гц.241.2 Геофизическая среда и информативность поля сейсмической эмиссииСейсмический шум представляет собой суперпозицию экзогенного шума иэндогенного.
И если источники экзогенного шума, как правило, находятся наповерхности Земли, то эндогенный шум, или сейсмическая эмиссия, отражаетактивность внутренних объемов среды. Естественно, что факторы, влияющие насейсмическуюэмиссию,могутбытькаквнутренними(напряженно-деформированное состояние среды, гидротермальная активность и т.д.), так ивнешними (например, приливное гравитационное воздействие Луны и Солнца илидлиннопериодные сейсмические волны от далеких землетрясений).Одним из следствий экспериментального обнаружения сейсмическойэмиссии (эндогенного сейсмического шума) стала возможность использованияподходов, рассматривающих микросейсмические шумы как самостоятельноеинформационное поле, содержащее данные о свойствах среды и протекающих вней процессах.Наличие в шумовом поле компоненты, не связанной с поверхностнымиэффектами, было продемонстрировано в работах [Жадин, 1971, Гордеев, Рыкунов,1976], в которых при изучении спектрального состава волны от далекогоземлетрясения была обнаружена высокочастотная компонента, обязанная своимпроисхождением активизации локальных шумовых источников под действиеминтенсивной длиннопериодной волны, то есть предполагается наличие в кореисточников ВСШ, чувствительных к внешним воздействиям.
Рассмотрениевозможных механизмов привело к гипотезе, что основную роль в амплитудныхспектрах на частотах выше 5 Гц играют колебания от местных источников,которые были активизированы проходящей интенсивной Р-волной. По видимому,именно с этих работ началось исследование связи эндогенного высокочастотногосейсмическогошумасдлиннопериоднымидеформационнымипроцессами[Рыкунов и др., 1979, 1980а, 1980б 1982], к которым относятся и земные приливы.При исследовании особенностей внутреннего строения и состояниялитосферыгеофизика,восновном,былаориентировананаприменениесейсмических волн от землетрясений либо искусственных источников сигнала.Однако после обнаружения эндогенной компоненты сейсмического шума25внимание стало уделяться и нетрадиционным методам исследования, основаннымна новом представлении о среде и ее физических свойствах [Николаев, 1991;Рыкунов и др., 1984; Садовский, 2004; Соболев, 2014].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
