Диссертация (1150727), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Таким образом, базаотдыха «Голубая Лагуна» не является источником антропогенных помех при проведении геоакустических и атмосферно-электрических наблюдений.Рис. 1.15. Карта района пункта наблюдений «Микижа». Цифрами обозначены: 1 – гидрофон, 2 – датчик «Поле-2М», 3 – метеостанция, 4 – граница базы отдыха «Голубая Лагуна».В качестве приемника акустического давления использовался пьезокерамический гидрофон, установленный на дне озера Микижа и ориентированный навосток в сторону сейсмофокальной зоны Камчатки. Размеры озера составляют 200× 700 м2, а наибольшая глубина, где и находился гидрофон, равна 4 м.
Для изуче-ния связи между геоакустической эмиссией и атмосферным электрическим полемрассматривалось акустическое давление Ps , накопленное за 4 с в диапазоне частот 2.0–6.5 кГц, так как в результате длительных наблюдений [35, 36] было установлено, что аномальные геоакустические возмущения в пункте «Микижа» проявляются наиболее сильно на этих частотах.Градиент потенциала V ' атмосферного электрического поля измерялся навысоте 7 см от поверхности земли. Датчик "Поле-2М" имел пороговуючувствительность примерно 3 В/м и время установления показаний на уровне 0.946равное 1 с.
Однородность атмосферного электрического поля у поверхности земли нарушается орографией местности, наличием кустов, деревьев и строений. Этифакторы должны отсутствовать в районе измерительной площадки [50]. Поэтомупервичный преобразователь датчика "Поле-2М" был установлен на открытой поляне, которая является частью большого ровного поля с невысоким травостоем.Он находился на берегу озера в 130 м восточнее гидрофона (рис. 1.15). Для устранения влияния роста травы на уменьшение квазипостоянной составляющей электрического поля регулярно проводилось ее срезание до уровня земли в радиусе3 м от датчика.Метеорологические величины (атмосферное давление Pa , температура воздуха T , его относительная влажность F , скорость ветра U и интенсивность дождя I ) регистрировались цифровой метеостанцией Conrad WS-2300 на удалении20 м от датчика «Поле-2М» (рис.
3.3). Измерения Pa , T и F осуществлялись навысоте 2.5, U – 4.9, а I – 4.2 м от поверхности земли. Акустическое давление Psи градиент потенциала V ' регистрировались 1 раз в 4 с, а метеорологические величины - 1 раз в 10 мин [63].Впунктенаблюдений«Карымшина»(52.83ºс.ш.,158.13ºв.д.),расположенном в 18 км юго-юго-западнее Института в зоне пересеченияразноранговых тектонических разломов, при помощи отдельных подсистемрегистрациипроводятсядеформационныеиакустическиеисследованияприповерхностных осадочных пород [48]. С учетом этого осенью 2009 г. датчик«Поле-2М» вместе с подсистемой регистрации АЭП был перенесен в пунктнаблюдений «Карымшина».
В соответствии со структурной схемой (рис. 1.14)была создана автономная часть аппаратно-измерительного комплекса длясовместныхатмосферно-электрическихигеоакустическихнаблюдений,состоящая из подсистем регистрации АЭП, ГАЭ и метеовеличин, дополненнаяподсистемой регистрации деформации земной поверхности (рис. 1.16).Для регистрации деформации земной поверхности использовался лазерныйдеформограф–интерферометр с чувствительностью 10-11 м. Частота измерений47была 860 Гц, а их точность, с учетом влияния метеорологических процессов, нехуже 10-7 [26].
Рассматривалась относительная деформация пород ε . Для анализаее динамики использовались первые разности, вычисленные по усредненным насекундном интервале соседним значениям ε . Они принимались в качестве оценкискорости деформации пород ε& .Рис.
1.16. Блок-схема аппаратно-измерительного комплекса для совместнойрегистрации атмосферного электрического поля, геоакустической эмиссии и метеовеличин, дополненная подсистемой регистрации деформации земнойповерхности.На рис. 1.17 приведена карта района пункта наблюдений «Карымшина». Онрасположен вдали мест деятельности человека, поэтому геоакустические и атмосферно-электрические измерения проводились в отсутствие антропогенных помех. В отличие от пункта «Микижа», гидрофон был установлен в искусственномводоеме размером 1×1×1 м3 . Первичный преобразователь датчика "Поле-2М"был установлен в 70 м северо-восточнее гидрофона на открытой поляне радиусомоколо 6 м, окруженной невысоким кустарником. Метеорологические величины48регистрировались на высоте 7 м цифровой метеостанцией Conrad WS-777, удаленной на 40 м от гидрофона.Рис.
1.17. Карта района пункта наблюдений «Карымшина». Цифрами обозначены: 1 – гидрофон, 2 – датчик «Поле-2М», 3 – метеостанция, 4 – лазерныйдеформограф-интерферометр.Лазерный деформограф-интерферометр был установлен на поверхностиземли с удалением 30 м от гидрофона на обсадных трубах двух пятиметровых сухих скважин, разнесенных на 18 м (длина измерительного плеча интерферометра).Опорное плечо составляло 0.1 м. Измерительная база интерферометра была укрыта деревянной галереей и ориентирована на юго-восток, в сторону сейсмофокальной зоны Камчатки [40].1.4. Заключение к главе 1В сейсмоактивных регионах при спокойной погоде регистрируются аномальные возмущения атмосферного электрического поля у поверхности земли ивысокочастотной геоакустической эмиссии.
Они возникают в зоне подготовкиземлетрясений, связаны с деформированием приповерхностных пород и имеют49аналогичное время упреждения. Общая деформационная природа тех и другихвозмущений вместе с одинаковыми особенностями проявления служат основанием для совместного исследования аномалий эмиссии и поля.Для исследования связи между разными по своей природе геофизическимиполями, создан уникальный аппаратно-измерительный комплекс для совместныхатмосферно-электрических и геоакустических наблюдений.
Он состоит из двухпространственно разнесенных частей: автономной части, установленной в пунктах наблюдений, и стационарной на территории Института.50Глава 2. Исследование связи между атмосферно-электрическими игеоакустическими возмущениями2.1 Исследование особенностей проявления одновременных возмущенийатмосферного электрического поля и геоакустической эмиссииВ пункте «Микижа» в период 23 августа – 11 октября 2005 г.
впервые былипроведены совместные измерения атмосферного электрического поля у поверхности земли и геоакустической эмиссии. В условиях спокойной погоды (слабоменяющееся давление, отсутствие осадков и ветра больше 6 м/с) впервые обнаружена связь между аномальными возмущениями вертикального градиента потенциалаэлектрического поля V ' и акустического давления Ps в килогерцовом диапазонечастот. Она выражается в одновременном появлении возмущений V ' и Ps , можетпроявляться в сейсмически спокойные периоды (рис. 2.1) и на заключительнойстадии подготовки землетрясения (рис. 2.2) [38].На рис.
2.2 представлено поведение V ' и Ps в течение 4.5 суток перед землетрясением с локальной магнитудой М = 5.0, произошедшим 9 сентября 2005 г. в11:42 UT на эпицентральном расстоянии 230 км. Как видно из рис. 2.2, за 21 часдо землетрясения появляются возмущения электрического поля V ' и одновременно начинается резкое увеличение акустического давления Ps в высокочастотномдиапазоне (6000-10000 Гц). Аномальное поведение этих величин наблюдается вусловиях спокойной погоды и заканчивается за 7.5 часов до землетрясения.
Возмущения Ps в области низких частот (50–200 Гц) отсутствуют.За период наблюдений в условиях спокойной погоды одновременные возмущения V ' и Ps отмечены 10 раз: 24 августа, 2 сентября, 8-9 сентября, 10-11 сентября, 17 сентября, 26 сентября, 28 сентября, 2-3 октября, 4-5 октября,8-9 октября.51Рис. 2.1. Пример одновременного возмущения градиента потенциала V ' электрического поля и акустического давления Ps в килогерцовом диапазоне частот2 сентября 2005 г.Следует отметить, что аномальные возмущения градиента потенциала электрического поля и геоакустической эмиссии с таким временем упреждения землетрясений наблюдались ранее при проведении независимых наблюдений этих величин [36, 37, 62].
В данном случае они впервые зарегистрированы одновременно.52Рис. 2.2. Поведение градиента потенциала V ' электрического поля и акустического давления Ps в килогерцовом диапазоне частот в течение 4.5 суток передземлетрясением 9 сентября 2005 г.Исследования были продолжены 27 июня-16 октября 2006 г. и 28 июня - 24октября 2007 г. Измерялись накопленное за 4 с акустическое давление Ps вдиапазоне частот 2.0–6.5 кГц и вертикальный градиент потенциала V 'электрического поля на высоте 7 см над землей. В указанном диапазоне частот Psнаиболее сильно отражаются появление и динамика аномальных геоакустическихвозмущений [36, 37].
Одновременно регистрировались атмосферное давление,скоростьветра,температуравоздуха,егоотносительнаявлажностьиинтенсивность дождя. После исключения возмущений, обусловленных дождем,сильным и умеренным ветром, низким атмосферным давлением, а такжевыделения слабого влияния неучтенных метеорологических и других факторов в53обоих экспериментах обнаружена связь между возмущениями геоакустическойэмиссии и электрического поля [47].Характернойособенностьюпроявлениясвязимеждуатмосфернымэлектрическим полем и высокочастотной геоакустической эмиссией являетсяуменьшение градиента потенциала поля вплоть до изменения знака ипоследующее восстановление через некоторое время примерно до прежнегоуровня.
Это наблюдается при значительных, как правило, с резким началом идлительностью больше нескольких десятков минут возмущениях акустическогодавления, которые происходят иногда в условиях спокойной погоды (отсутствуетдождь, сильный и умеренный ветер, слабо меняется атмосферное давление). Вкачестве примеров на рис. 2.3, 2.4 представлены фрагменты регистрацииградиента потенциала V ' электрического поля, акустического давления Ps ,скорости ветра U , атмосферного давления Pa 22 августа 2006 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
