Автореферат (1150726), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Проведен анализ появления предсейсмических возмущений атмосферного электрического поля в летне-осенние периоды 2006–2012 гг. и высокочастотной геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.4. Разработан и реализован аппаратно-измерительный комплекс для проведения совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений в сейсмоактивномрегионе.Достоверность результатов обеспечивается систематической калибровкой использованной аппаратуры, стандартными методиками обработки данных и соблюдением метрологических требований к измерительной аппаратуре.Апробация работыРезультаты по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарахв Санкт-Петербургском государственном университете, Институте космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, а также следующих научных мероприятиях: Региональной молодежной научной конференции «Исследования в области науко Земле» (г.
П-Камчатский, 2005); Научно-технических конференциях профессорскопреподавательского состава и аспирантов КамчатГТУ (г. П-Камчатский, 2006, 2009); Международных конференциях по мягким вычислениям и измерениям "SCM'2007", "SCM'2008","SCM'2009" (г. С.-Петербург, 2007, 2008, 2009); XXIV General Assembly Of The InternationalUnion of Geodesy and Geophysics "IUGG’2007" (Perugia, Italia, 2007); IV, V и VI международных конференциях «Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений»(с. Паратунка, 2007, 2010, 2013); III и IV всероссийских научных конференциях «Проектирование инженерных и научных приложений в среде Matlab» (г.
С.-Петербург, 2007, 2009);I и II научно-технической конференциях «Проблемы геофизического мониторинга ДальнегоВостока России» (г. П.-Камчатский, 2007, 2009); IV международном симпозиуме "Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы" (г. Бишкек,Киргизстан, 2008); V международном симпозиуме «Современные проблемы геодинамики игеоэкологии внутриконтинентальных орогенов» (г. Бишкек, Республика Киргизия, 2011);XXIV сессии Российского акустического общества, Сессии научного совета по акустике РАН(г. Саратов, 2011); Научной конференции «Геодинамические процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе» (г.
Южно-Сахалинск, 2011); ХХ Всероссийской конференции с участием иностранных ученых «Геодинамика и напряженное состояние недрЗемли» (г. Новосибирск, 2013); 9th and 10th International Conferences «Problems of Geocosmos»(St. Petersburg, Petrodvorets, 2012, 2014).ПубликацииПо теме диссертации в соавторстве опубликована 41 научная работа, из них 9 в рецензируемых журналах (7 из которых входят в перечень ВАК, а 2 в перечень РИНЦ), 1 монография, 27 публикаций в материалах научных мероприятий. Получены 2 свидетельства об отраслевой регистрации разработок, 1 свидетельство о государственной регистрации базыданных и 1 патент на изобретение.Структура и объем диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы,содержащего 100 наименований, и приложения.
Работа содержит 110 листов машинописноготекста, 45 рисунков, 8 таблиц.6ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо Введении определены актуальность темы исследований, цель и новизна работы, практическая ценность, личный вклад автора. Сформулированы основные положения, выносимыена защиту.В первой главе «Обоснование проведения совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений» представлен обзор современного состояния вопроса исследований в области атмосферного электричества и геоакустической эмиссии. Раскрыта целесообразность постановки совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений.В разделе 1.1 «Электрическое поле в атмосфере» рассмотрена теория атмосферного электрического поля Земли.
Приведены некоторые наиболее известные модели атмосферногоэлектричества (Вильсона и Робла-Хейса). Описана глобальная электрическая цепь, условияее существования и основные генераторы, а также глобальные и региональные факторы воздействия. Рассмотрены особенности электрического поля в приземном слое атмосферы ивозможный механизм появления его аномальных возмущений.При хорошей погоде в атмосфере находятся положительные объемные заряды, а на поверхности земли присутствует отрицательный заряд, что соответствует отрицательной напряженности электрического поля E и положительному градиенту его потенциала V ' [18].Связь этих величин определяется соотношением: V ' = − E . Показано, что вблизи земной поверхности под действием электродного эффекта изменяется распределение концентрацииионов, формируется положительный объемный заряд и происходит искажение напряженности (градиента потенциала) электрического поля.
Результаты численного моделированияпараметров приземного слоя атмосферы [8, 19] показывают, что в условиях нетурбулентногоэлектродного эффекта на высоте около 0.6–4 м возможно появление отрицательного объемного заряда вследствие увеличения интенсивности ионообразования, что приводит к уменьшению значений регистрируемого поля. Согласно [20], основным источником повышенияинтенсивности ионизации воздуха на этой высоте может являться α -излучение радиоактивных газов. В условиях активно протекающего в Камчатском регионе сейсмотектоническогопроцесса в результате активизации деформирования приповерхностных осадочных породможет происходить более интенсивное раскрытие пор и трещин.
Это способствует усилениювыделения радиоактивных газов, увеличению их концентрации в приповерхностном слоегрунта и значительному поступлению в атмосферу [17].Таким образом, одним из возможных источников аномальных возмущений электрического поля, регистрируемых в сейсмоактивных регионах при спокойной погоде, является образование у земли слоя воздуха с повышенной ионизацией вследствие увеличения интенсивности выделения из почвы радиоактивных газов при активизации деформационных процессов.В результате возникает отрицательный вертикальный градиент электропроводности и, какследствие, отрицательный объемный заряд [18].
Он частично или полностью компенсируетположительный объемный заряд электродного эффекта, что вызывает уменьшение и дажеизменение знака регистрируемого поля (реверс электродного эффекта). Выравнивание концентрации ионов по высоте приводит к исчезновению градиента электропроводности воздухаи аномалии электрического поля.В настоящей работе в качестве характеристики электрического поля у поверхности землирассматривался градиент потенциала V ' поля. Для измерения V ' в натурных экспериментахиспользовался ротационный электростатический флюксметр «Поле-2М», на основе которогосоздана подсистема регистрации электрического поля.В разделе 1.2 «Акустическая эмиссия приповерхностных пород» рассмотрены теоретические основы явления акустической эмиссии как генерации упругих волн в твердом теле.
Изложены общие принципы распространения упругих колебаний в горных породах. Приведенысоотношения для продольных и поперечных волн.Рассмотрено применение акустической эмиссии в различных областях науки и техники.Акустическую эмиссию рассматривают в различных частотных диапазонах: сейсмическом7(доли – единицы герц), высокочастотном сейсмическом (десятки герц), звуковом(десятки герц – первые килогерцы) и ультразвуковом (десятки кГц и выше).
В геофизикезвуковой диапазон частот акустической эмиссии используется для геоакустических исследований в штольнях и скважинах с разной глубиной для контроля начальной стадии развитияразрушений в горных породах, за которой последуют горные удары или катастрофическиеземлетрясения.Результаты исследования геоакустической эмиссии в широком диапазоне частот(0.1–10000 Гц) на Камчатке показали, что многим сейсмическим событиям предшествовалинекоторые изменения в характере регистрируемой ГАЭ [9–11]. Выявленные геоакустическиеэффекты выражались в повышении интенсивности сигналов эмиссии в диапазоне частот отединиц до первых десятков килогерц. Было показано, что повышение интенсивности высокочастотной ГАЭ обусловлено ростом локальных напряжений в приповерхностных осадочныхпородах [7].
Для регистрации сигналов геоакустической эмиссии использовались пьезокерамические преобразователи давления (гидрофоны), установленные в искусственном водоеме впункте наблюдений «Карымшина» и в озере Микижа. Рассматривалось акустическое давление Ps в килогерцовом диапазоне частот, накопленное на 4-х секундном интервале. На основе комплекса совмещенных гидрофонов создана подсистема регистрации ГАЭ.Раздел 1.3 «Совместные атмосферно-электрические и геоакустические наблюдения и ихаппаратно-программная реализация» посвящен организации совместных наблюдений. Раскрыта необходимость их проведения, рассмотрены основные подсистемы и части аппаратноизмерительного комплекса.Для исследования связи между разными по своей природе геофизическими полями, которыми являются атмосферное электрическое поле и геоакустическая эмиссия, разработан иреализован аппаратно-измерительный комплекс, блок-схема которого приведена на рис.
1.Комплекс состоит из двух пространственно разнесенных аппаратно-программных частей:автономной части в пункте наблюдений, где отсутствуют техногенные помехи для АЭП иГАЭ, и стационарной части, находящейся в здании Института космофизических исследований и распространения радиоволн (Институт). Для связи между частями комплекса организована сеть Radio Ethernet на основе радиомодемов.
В первой части комплекса осуществляются измерение АЭП и ГАЭ, оцифровка, запись и передача данных на стационарную часть, аво второй – их прием, предварительная обработка и последующее хранение для углубленногоанализа, а также оперативный контроль работы первой части комплекса.Стационарная часть аппаратно-измерительного комплекса для совместных атмосферноэлектрических и геоакустических наблюдений была установлена в с. Паратунка в зданииИнститута. Автономная частькомплекса в разное время находилась в пунктах наблюдений«Микижа» (2005–2008 гг.) и«Карымшина» (2009–2012гг.).В качестве датчика акустического давления использовалсяпьезокерамический гидрофон,установленный в озере Микижаи в искусственном водоеме впункте «Карымшина». Рассматривалось акустическое давлениеPs в диапазоне частот 2.0–6.5кГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
