диссертация (1097841), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Исследование региональных особенностей приливного отклика ВСШ(Глава 3);3. Изучение связи параметров приливного отклика ВСШ с измененияминапряженно-деформированного состояния среды, появляющимися при подготовкеи реализации сильных локальных землетрясений (Глава 3);39Рисунок 1.1 − Схематическое представление структуры диссертации, отражающее принципиальные направления исследованияприливной модуляции ВСШ и основные результаты.404. Моделирование эффекта модуляции ВСШ приливным воздействием. Длярешения этой задачи отдельно рассмотрены:– приливные эффекты, обусловленные нелинейностью свойств гетерогенных средв процессе распространения через них микросейсмического излучения (физическоемоделирование) (Глава 4);– действие приливов непосредственно на активность источников сейсмическойэмиссии(лабораторноемоделирование):влияниеземныхприливовнасейсмичность имитируется в контролируемых лабораторных условиях принагружении образцов горных пород (Глава 5);5.
Решение проблемы дальнодействия зоны подготовки землетрясения наобласть сбора ВСШ (математическое моделирование) (Глава 3);6. Сопоставление особенностей приливного отклика сейсмичности наразличных энергетических уровнях: ВСШ и слабые землетрясения (Глава 6).41ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ ОСНОВЫИССЛЕДОВАНИЙ ВСШ НА БАЗЕДОЛГОВРЕМЕННЫХ СТАЦИОНАРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙГлава обобщает опыт организации долговременных наблюдений за ВСШ вчетырех пунктах вблизи сейсмофокальной зоны Курило-Камчатской островнойдуги. Эти пункты представлены в разделе 2.1 и Приложении 1.
В разделе 2.2.описан используемый датчик и даны его технические характеристики. Раздел 2.3посвящен аппаратно-программным комплексам каждого из пунктов регистрацииВСШ.ОсобенностивременногоходаВСШ,обусловленныеэкзогеннымифакторами, показаны в разделе 2.4.2.1 Пункты регистрации ВСШКакбылоуказановысокоинформативноговГлаве1,геофизическогопервыеисследованияпроцесса,былиВСШ,какпроведеныЛ.Н. Рыкуновым, О.Б. Хаврошкиным и В.В. Цыплаковым [Рыкунов и др., 1978б,1979, 1980а, 1980б, 1982, 1984], а затем продолжены и другими исследователями[Diakonov et al., 1990, Galperin et al., 1990 и др.]. Однако малая продолжительностьнаблюдений (не более 1.5 мес.) и высокий уровень антропогенных шумовсущественно затруднили получение надежных и непротиворечивых результатов[Аксенович и др., 1988; Беляков и др., 1991; Гальперин и др., 1987, 1989; Дьяконов,Улитин, 1982; Сероглазов, 1991].
Стало очевидным, что для продолженияисследований сейсмической эмиссии необходимо создание специализированныхпунктов долговременной регистрации ВСШ.Опыт этих работ был учтен при постановке исследований ВСШ наКамчатке, которые были начаты в 1987 г. именно на основе этого требования.Наблюдения были организованы в удаленном от источников антропогенного шумапункте “Начики”. С 1992 г. по 2015 г. регистрация велась здесь практическинепрерывно, что позволило уже на начальном этапе определить факторы,формирующие как экзогенные, так и эндогенные шумы: ветер, прогрев земнойповерхности, человеческая активность, земные приливы, тектонические процессы[Гордеев и др., 1991а, 1991б, 1995; Салтыков, 1993; Салтыков и др., 1997а, 1997б].42В то же время эти работы подтвердили высокую чувствительность излучения квнешнимповерхностнымвоздействиям,чтосущественноограничиваетвозможности изучения эндогенной компоненты ВСШ в условиях современнойглобальной индустриальной и транспортной активности.Рисунок 2.1 – Схема расположения пунктов регистрации высокочастотныхсейсмических шумов.
Треугольниками отмечены станции ВСШ.В работе [Лутиков, 1992] было показано, что эффективный радиус влиянияисточников эндогенного микросейсмического шума на частоте f = 30 Гц составляетоколо 8 км, то есть станция регистрирует ВСШ, генерируемый в радиусе первыхкилометров. Следовательно, поведение ВСШ в значительной степени определяетсярегиональными эффектами и локальными условиями в районе наблюдений.Поэтому для более глубокого понимания процесса микросейсмического излучениянеобходимобылоорганизоватьегорегистрациювразличныхгеолого-тектонических условиях, в различных пунктах, в различных регионах. В1987 − 2015 гг.
наблюдения ВСШ велись в четырех пунктах (Рисунок 2.1, таблица2.1). Геолого-геофизические данные о районах установки представлены вПриложении 1.43Таблица 2.1. Пункты регистрации ВСШПункт наблюдений“Начики”п-ов Камчатка53.1с.ш., 157.8в.д.200Координаты,высота над уровнем моря, мГоды организации станции / начала1987 / 1992непрерывной регистрацииГод окончания наблюдений2015ОбвалованныйОсобенности установки датчикатермостатированныйбункер“Карымшина”п-ов Камчатка52.8 с.ш., 158.15в.д.100“Эримо”о. Хоккайдо42.02 с.ш., 143.17в.д.100“Шикотан”о. Шикотан43.9 с.ш., 146.8в.д.1501999 / 20011993 / 19952003 / 2005Работает в наст.
времДанные до 2006 г.Термостатированнаягоризонтальная штольня(25 м)2010Термостатированнаягоризонтальная штольня(22 м)Южная часть о-ваХоккайдо, мыс Эримоо. Шикотан, МалыеКурильские островаСкважина глубиной35 мГеографическое положениеЦентральная частьЮжной Камчатки,Ганальский хребетВосточная частьЮжной Камчатки,долина рекиКарымшинаСтруктурный элемент островнойдугиВнутренняявулканическая дугаВнутренняявулканическая дугаТектонические условияНачикинская зонаскладчато-глыбовыхдислокацийПаратунский грабенГорные породы в местерегистрацииИнтрузивный массивгранодиоритов икварцевых диоритовмиоценового возрастаОсадочные породычетвертичноговозраста100 км75 км150 кмпо глубине125 кмпо глубинеПоложение пункта относительноа) тыловой границымелкофокусной сейсмичностисейсмофокальной зоныб) уходящей под дугу частисейсмофокальной зоныОбласть сочлененияКурило-Камчатской иЯпонской островных дугЮго-восточнаяоконечность ХоккайдоСахалинскогоантиклинорияВнешняя невулканическаядугаГеоантиклиналь МалыхКурильских острововИнтрузивный массивосновных породмезозойского возрастаТолща переслаивающихсяалевролитов и аргиллитовверхнемелового возрастаЗона мелкофокуснойсубдукционнойсейсмичностиЗападная границамелкофокуснойсубдукционнойсейсмичности44В 1993 г.
были начаты наблюдения ВСШ в Японии, которые проводилисьсовместно с Институтом сейсмологии и вулканологии Хоккайдского Университета(Япония) в Геофизической обсерватории, расположенной вблизи мыса Эримо(о. Хоккайдо).В 1999 г. на Камчатке создан совместный российско-японский пункткомплексных наблюдений (ПКН) “Карымшина”, где с 2001 г. проводится ирегистрация ВСШ.В 2003 г. организован еще один пункт наблюдений − на острове Шикотан(Малые Курильские острова), на базе законсервированной сейсмостанции“Шикотан”.В 2013 − 2014 г. в пункте “Начики” была проведена регистрациясейсмическихшумовширокополоснымакселерометромповышеннойчувствительности в режиме опытной эксплуатации.2.2 Специализированный резонансный датчик для регистрации ВСШРассмотрениесейсмологическогоэндогенногообъектасейсмическогопотребовалосозданияшумановойкакновогоаппаратурно-методической базы исследований. Одно из направлений создания такой базы –организация долговременных режимных наблюдений, другое – более качественноеметрологическое обеспечение исследований и, в первую очередь, повышениечувствительности аппаратуры.
Широко использовавшийся при сейсмологическихработах в 1980-х годах стандартный сейсмометр СМ-3 не позволял достичьнеобходимой чувствительности для надежной регистрации сейсмического шума вдиапазоне частот 10 − 100 Гц. Это привело к созданию высокодобротныхсейсмометров резонансного типа с коэффициентом преобразования (2…7)106 В/ми диапазоном рабочих частот 15 − 40 Гц, являющихся по сути датчикамиинтенсивности спектральных компонент шума (Рисунок 2.2) [Рыкунов и др., 1978а;Смирнов и др., 1990; Хаврошкин, 1999; Хаврошкин, Цыплаков, 2003]. В качествеэлектромеханического преобразователя в них используется пьезокерамическийэлемент. Высокая добротность (Q 100) позволяет добиться необходимойчувствительности и одновременно обеспечивает частотную фильтрацию сигнала.45Апробация этого сейсмометра проводилась летом 1987 г.
на Камчатке врайоне вулкана Ключевская сопка при работе полевого отряда сейсмометриикафедрыфизикиЗемлиМосковскогогосударственногоуниверситетаим.М.В. Ломоносова [Смирнов и др., 1990]. Пробная регистрация велась в шурфе наглубине 15 м. Была отработана процедура импульсной калибровки датчика.Эксплуатация сейсмометра в полевых условиях показала его надежность иудобство работы с ним.Именно такие сейсмометры использовались на всех четырех станциях ВСШ.Рисунок 2.2 – Датчик ВСШ – резонансный узкополосный вертикальныйсейсмометр с чувствительным пьезокерамическим элементом.1 – чувствительный элемент; 2 – консоль; 3 – перемещаемая инерционная масса; 4– опора; 5 – калибровочная катушка; 6 – плата предварительного усилителя; 7 –плата калибратора; 8 – предохранитель46Датчиквыполненввидеметаллическойгоризонтальнойпластины(консоли), зажатой с одной стороны в опору.
Вблизи опоры на пластинерасположен плоский чувствительный элемент. На консоли имеется закрепляемаямасса, перемещение которой вдоль консоли обеспечивает задаваемое значениечастоты резонанса f0. На другом, свободном, конце консоли закрепленакалибровочная катушка, помещенная в поле постоянного магнита. Датчикнаходится в герметичном корпусе, внутри которого также имеется усилительсигналов ВСШ, необходимый для формирования динамического диапазонарегистрации и работы с длинной линией связи, а также электронный калибратор,предназначенный для выработки импульса стабильного тока необходимойдлительности. Датчик имеет выходной кабель с коммутационными клеммами дляприсоединения к линии связи.Основные характеристики датчика ВСШ с учетом предварительногоусиления: Чувствительность с учетом предварительного усиленияне хуже 109 В/м Частота собственных колебаний f030 Гц Добротность Qне менее 100Параметры внутреннего предварительного усилителя: Коэффициент передачи1 000 Амплитуда шума, приведенная ко входуне более, 1.5 мкВ Входное сопротивлениене менее 30 МОм Напряжение питания12.6 В 10% Ток потребленияне более 4 мАНа всех станциях регистрации ВСШ датчики, как правило, были настроенына рабочую частоту f0 = 30 Гц.
На начальных этапах исследований при регистрациивелась запись огибающей сигнала. С развитием средств регистрации (в первуюочередь это касается возможностей памяти регистратора и хранения информации)был осуществлен переход на регистрацию оригинальных волновых форм. Также сразвитием технических возможностей менялась и сама система регистрации.47Подробно система регистрации описана ниже (Раздел 2.3).2.3 Аппаратно-программные комплексы регистрации ВСШ2.3.1 Пункт “Начики”Первый пункт долговременных наблюдений ВСШ был создан в 1987 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
