Анализ тонкой структуры короткопериодных волновых полей на сейсмических группах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.22, кандидат наук Рахматуллин, Малик Хамидович

• Рахматуллин, Малик Хамидович
• кандидат наук
• 1990

Оглавление диссертации кандидат наук Рахматуллин, Малик Хамидович

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Сейсмические группы

1.2. Сейсмические сигналы

1.3. Микросейсмы

Выводы

ГЛАВА II АППАРАТУРА, МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

11.1. Комплекс аппаратуры магнитной записи

11.1.1. Станция магнитной записи АСС-6/12

11.1.2. Станция воспроизведения ВСС-6

11.1.3. Аппаратура ввода сейсмической информации АВСИ-6

11.2. Калибровка станций магнитной записи АСС-6/12

11.2.1. Методика импульсной калибровки сквозного тракта станции

11.2.2. Теоретические основы импульсной калибровки

11.2.3. Результаты расчетов характеристик сейсмических каналов и коррекция записей сигналов землетрясений

11.3. Системы наблюдений

11.3.1. Система наблюдений на газовом месторождении

в песках Муюнкум

11.3.2. Система наблюдений на сейсмической

группе с малой базой

II.4. Организация первичной обработки

сейсмической информации

Выводы

ГЛАВА III АНАЛИЗ СТРУКТУРУ ММКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО

ФОНА

111.1. Изучение среднестатистических свойств параметров микросейсмических колебаний

III Л Л. Проверка нормальности распределения амплитуды микросейсм

III Л.2. Закономерные изменения уровня микросейсм во времени

111.2. Анализ пространственно-временных характеристик микросейсм

111.1. Методика пространственно-временного анализа

111.2. Анализ экспериментальных данных

111.3. Обсуждение результатов

Выводы

ГЛАВА IV АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК РЕГУЛЯРНЫХ И НЕРЕГУЛЯРНЫХ

СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

IV.1. Анализ тонкой структуры волновых полей

в ближней зоне

IV. 1.1. Анализ экспериментальных данных

IV. 1.2. Обсуждение результатов

IV.2. Изучение структуры Sn и Lg-коды

IV. 2.1. Обсуждение результатов

IV.3. Изучение структуры Р-коды

IV.3.1. Анализ экспериментальных данных

IV. 3.2. Обсуждение результатов

Выводы

ГЛАВА V ПРИМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОТКОПЕРИОДНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В РЕШЕНИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

ЗАДАЧ

V.1. Геолого-геофизическая изученность

района работ

V.1.1. Геологическое строение и тектоника

района работ

V.1.2. Геофизическая изученность и поверхностные сейсмогеологические условия района

работ

V.2. Использование параметров микросейсм при

поисках месторождений нефти и газа

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ тонкой структуры короткопериодных волновых полей на сейсмических группах»

ВВЕДЕНИЕ

Огромный прогресс, достигнутый сейсмологией за последнее десятилетие в практике сейсмометрических наблюдений, широкое использование высококачественных цифровых данных, допускающих их обработку с помощью современных быстродействующих электронно-вычислительных машин, позволили извлекать большую долю информации, содержащейся в сейсмограммах ГАки, Ричарде, 1983, т.1,23. Это создало условия для анализа тонкой структуры волновых сейсмических полей и использования их характеристик при изучении строения земной коры и верхней мантии, разведке полезных ископаемых, поисках нефти и природного газа, обнаружении ядерных взрывов, а также решении других за-

£

дач. Одним из способов исследования тонкой струтуры волновых полей является анализ данных, полученных на сейсмических группах. По этим данным можно определять пространственно-временные характеристики сигналов и сейсмического шума и их изменение во времени. Отметим, что в связи с проблемой контроля за испытаниями подземных ядерных взрывов сейсмическими методами, малые сейсмические группы используются для целей обнаружения; однако они практически не применялись для других целей. Вместе с тем есть основания полагать, что информация, полученная с помощью таких групп, может быть использована при решении самых различных практических задач геофизики. Настоящая работа и ориентирована на решение этих задач.

Цель работы - уточнение представлений о природе коротко-периодных волновых шлей (сигналов и микросейсм) на основе анализа цифровых данных, полученных на сейсмических группах, и разработка рекомендаций по их практическому использованию

для решения некоторых геофизических задач.

В связи с этим были поставлены следующие задачи :

1. Разработка способа калибровки сейсмического канала с использованием дельта-импульсов и коррекции амплитудно-фазо-во-частотных характеристик каналов регистрации с целью повышения качества сейсмической информации.

2. Анализ пространственно-временных характеристик корот-копериодных записей землетрясений по данным сейсмической группы для различных зон эпицентральных расстояний.

3. Исследование пространственно-временных характеристик короткопериодных сейсмических шумов по данным сейсмических груш.

4. Разработка методики практического использования характеристик короткопериодных волновых полей для целей поиска месторовдений нефти и газа.

Методика исследований. При выполнении работы использовались численные методы определения амплитудао-фазово-частот-ных характеристик каналов регистрации, а также изучения направлений подхода и кажущихся скоростей по данным сейсмических групп.

Экспериментальный материал, использованный в диссертации, получен в Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли АН СССР в результате полевых наблюдений, проведенных автором с использованием станций магнитной записи.

Научная новизна. В работе развит и использован способ калибровки сейсмических каналов применительно к широко используемым в настоящее время в отечественной сейсмологии станциям магнитной записи АСС-б/12 "Черепаха". Разработана методика коррекции записей за амшштудно-фазово-частотную характеристики. Выявлены неизвестные ранее свойства короткопериод-

ных сейсмических шлей на разных эпицентральных расстояниях. По данным сейсмической группы, на основании изучения отношений спектральных амплитуд микросейсмического фона, выявлены аномалии в поле поглощения над газоносной залежью.

Практическая ценность работы и внедрение. Способ калибровки сейсмических каналов передан заводу "Казгеофизпри-бор'Ч С 1989г аппаратура магнитной записи КАРС-1, выпускаемая этим заводом, содержит специальный блок калибровки, реализующий предложенный нами способ.

Новые данные о характеристиках короткопериодных сейсмических полей позволяют существенно уточнить представления об их природе, что позволяет более обоснованно использовать их параметры для изучения строения земной коры и верхней мантии. На разработанный автором способ поиска месторождений нефти и газа получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Способ импульсной калибровки, позволяющий с высокой точностью определять амшштудао-фазово-частотную характеристику сейсмического канала и вводить при необходимости соответствующую коррекцию с целью повышения качества записей.

2. Закономерные отклонения направлений подхода волновых групп, формирующих "далекую" коду в ближней и промежуточной зонах, от азимутов на эпицентры в районе Памира - Тянь-Шаня.

3. Короткопериодная кода Р-волны на телесейсмических расстояниях формируется главным образом путем однократного рассеяния продольных волн на неоднородностях коры и верхней мантии.

4. Результаты изучения структуры волнового поля микро-сейсм (частотный состав, поляризация, каодиеся скорости

распространения, вариации свойств микросейсм в пространстве и времени).

5. Результаты изучения информативности параметров сигналов и микросейсм при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

6. Возможности разведки месторождений нефти и газа по спектральным характеристикам микросейсм.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных семинарах в Комплексной сейсмологической экспедиции (1985-1989 гг), на Всесоюзной конференции молодых ученых (Суздаль, 1986г), на Всесоюзном семинаре "Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднородностей в земной коре" (Звенигород, 1989г). По теме диссертации опубликовано пять работ, получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства. Способ калибровки сейсмических каналов реализован в аппаратуре магнитной записи КАРС-1, выпускаемой заводом "Казгеофизприбор".

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 100 страниц машинописного текста, 38 рисунков, 5 таблиц, список использованной литературы состоит из 98 наименований.

Работа выполнялась в Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли АН СССР под руководством члена-корреспондента АН Арм. ССР Нерсесова И.Л. и доктора физ.-мат. наук Копничева Ю.Ф., которым автор выражает благодарность за предложенную тему диссертации и постоянную помощь и поддержку.

Автор признателен к.ф.м.н. Аптикаеву Ф.Ф. и к.ф.м.н. Тре-губу ф.С. за постоянное внимание к работе и полезные консультации.

Автор выражает искреннюю благодарность Каазику П.Б. за предоставление программ обработки данных на ЭВМ, плодотворное сотрудничество и товарищескую поддержку.

Автор благодарит также весь коллектив Комплексной сейсмологической экспедиции за участие в работе и обсуждение результатов. Автор признателен коллективу 2-го полевого отряда за помощь в проведении полевых наблюдений и коллективу отряда N10, обслуживающего вычислительную машину, а также Каазик Г.В., Старченко С.Г. и Линнику В.В. за помощь в оформлении работы.

ГЛАВА I

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ.

Записи землетрясений содержат информацию не только о сейсмических источниках, но и о характеристиках среда на всем пути распространения от источника к пункту регистрации. Чем короче длина волн, тем выше разрешающая способность сейсмических методов исследования среды, следовательно при изучении сравнительно небольших неоднородностей (например месторождение полезных ископаемых ) желательно использовать сейсмические волны меньшие по сравнению с размерами исследуемых элементов среды. С другой стороны сложное строение Земли обусловливает большое разнообразие сейсмических волновых полей и затрудняет использование большей части информации, переносимой короткопериодными волнами, при решении различных геофизических задач. Трудности в изучении структуры волновых полей связаны также с использованием редких точечных систем наблюдения, которыми в основном располагает в настоящее время сейсмология. Извлечение информации о строении среды из записей, полученных в отдельных пунктах наблюдения, при этом связано с большими, часто непреодолимыми трудностями. В такой ситуации повысить эффективность сейсмических методов исследования можно с помощью использования сейсмических груш. Другим путем увеличения эффективности исследования является совместная интерпретация регулярных и нерегулярных волн и комплексный анализ волновых полей.

1.1 Сейсмические группы.

Первой введенной в действие группой была сейсмологическая обсерватория Уичито-Маунтенс (США), которая начала функционировать в октябре 1960 г [Обнаружение.., 1965]. В последующие годы сейсмические группы были открыты в США, Канаде, Бразилии, Великобретании, ФРГ, Норвегии, Японии и других странах. Постепенно, с накоплением данных определились оптимальные параметры групп в зависимости от задач исследований. Наибольшего размаха исследования по изучению группового приема получили на группах ЬАБА (США) и ШИБАН (Норвегия) [Огееп е1; а1., 1965; Вш^ит е1; а1., 1971а; Ring<ial, НизеЬуе, 1982]. Опыт работы с такими большими системами поставил вопрос об их эффективности и оптимизации конфигурации ШаккеИуеН; ег а1., 1983]. Этому способствовала публикация работы ШаккеИлгеИ; еЪ а1., 1981] в которой были показаны возможности группы с малой апертурой ЖЖЕББ, являющейся частью ШИБАЙ, по идентификации груш волн и эпицентров на региональных расстояниях. В результате начался процесс развития автоматических мини-групп на основе последних достижений науки и техники с акцентом на обнаружение слабых сейсмических сигналов ШшеЬуе е1; а1., 1984], полоса пропускания сейсмических сигналов была сдвинута в область высоких частот. Наиболее полные исследования на таких группах, получивших название малоапертурных, проводятся в Норвегии. С усовершенствованием малых систем также развивались способы обработки полученного экспериментального материала С1п§аге е1; а!., 1985; Вг1111п£ег, 1985]. Были изучены характеристики сейсмических сигналов с различных эпицентральных расстояний [МуккеИуеИ, Вш^иш, 1984] и микросейсм ГВищит е% а1., 1985] в широком диапазоне частот до 50 Гц. Можно сказать, что сейсмические группы стали хорошим инструментом при изу-

чении характеристик сейсмических волновых полей. Одновременно ведутся интенсивные работы по усовершенствованию техники наблюдений и обработки данных в отдельных пунктах наблюдений при использовании многокомпонентных систем CRuud et al., 1988; Christoffersson et al, 1988]. В этих работах показаны способы и результаты обработки данных, полученных на одной трехкомпонентной станции, и делается вывод о достаточности таких данных для определения азимутов на эпицентр на региональных расстояниях. Этот факт требует апробации и рассмотрения, так как сопряжен с трудностями идентификации ампли-тудно-частотных характеристик каналов регистрации.

Опыты применения групп в сейсмологии в СССР относятся к середине 60-х годов [Винник, 1968]. К сожалению, в последующие годы использованию групп уделялось незаслуженно мало внимания. На это есть свои объективные причины. Главными из них являются отсутствие до сих пор высококачественной цифровой аппаратуры отечественного производства и недостаток качественных и продолжительных цифровых записей. Все это привело к некоторому застою в развитии сейсмических групп в СССР, хотя наблюдается большой прогресс в области группирования в сейсморазведке [Гальперин, 1971, 1977; Гурвич, Бога-ник, 1980; Сейсморазведка, 1981]. В середине 80-х годов работы с малоапертурными группами начали проводиться в Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли АН СССР. Первые кратковременные опытные наблюдения были проведены в 1986 - 1987 гг в Алма-Атинской обл. СКаазик и др., 1989, 1990]. Отличительной чертой этой группы, по отношению к описанным выше, является ее географическое положение, так как она была расположена в глубине континента и таким образом удалена от основных источников сейсмических шумов, что

чрезвычайно интересно с точки зрения изучения тонкой структуры сейсмических волновых полей.

1.2 Сейсмические сигналы.

Сейсмические волновые поля представляют сложную картину, образованную наложением различных типов регулярных и нерегулярных волн. Даже первые вступления продольных волн есть результат интерференции регулярной волны с волнами, рассеянными вперед на крупномасштабных неоднородностях [Николаев, 1973]. В последующих вступлениях структура волнового поля еще более усложняется за счет интерференции очаговых и множества нерегулярных волн: многократно-отраженных, обменных, головных, дифрагированных и так далее. Нас будут интересовать главным образом два случая : хвостовая часть записи или кода сейсмограммы, а также шлейф, сопровождающий продольную волну на телесейсмических эпицентральных расстояниях - кода Р-волны.

Одним из экспериментальных фактов, стимулировавших изучение кода, была обнаруженная в работах CBisztrlcsany, 1958; Маламуд, 1964; Soloviev, 1965; Тзшшга, 1967] практическая независимость длительности записей близких землетрясений от эпицентрального расстояния, позволившая построить системы магнитудной калибровки по длительности колебаний.

Существуют различные подходы к объяснению процесса формирования коды. Одни основаны на результатах работ CAki et al., 1958, 1959] в которых показано, что на частотах выше 3 Гц значительный вклад в коду дают низкоскоростные волны с направлениями подхода, не совпадающими с азимутом на эпицентр, а также работы [Scheimer, Landers, 1974], в которой

отмечались боковые подходы поперечных и поверхностных волн на частотах около 1 Гц. На основании этих результатов было сделано предположение, что кода формируется в результате обратного рассеяния поверхностных или объемных волн tiki, 1969; Aki, Chouet, 19Т5; Rautlan, Khalturin, 1978; Раутиан, Халтурин и др., 19813. Другие исследователи ЕНерсесов, Коп-ничев, 1976; Копничев, 1981,1989; Каазик и др., 1989; Каазик др., 1990] высказывают мнение, что основные рассеиватели -это близгоризонтальные отражающие площадки и кода образуется главным образом за счет волн, отражающихся от этих площадок, и формируется в вертикальной лучевой плоскости, соответствующей прямым волнам.

Сложная структура сейсмических волновых полей связана главным образом со строением среды. В связи с этим в последние годы интенсивно изучаются характеристики короткопериод-ных регулярных и нерегулярных сейсмических волн на различных эпицентральных расстояниях (от нескольких сотен до нескольких тысяч км) с целью изучения земной коры и верхней мантии [Ewing et al., 1957; Molnar, Oliver, 1969; Ni, Barazangi, 1983; Аракелян и др., 1986; Копничев, Нурмагамбетов, 1987; и др.]. Следует отметить, что изучение нерегулярных волн занимает все большее место в объеме исследования волновых полей. Это связано с тем, что изучаемые регулярные волны занимают малый участок сейсмограммы по сравнению с нерегулярными, занимающими большую ее часть. Существуют методы изучения строения среды, связанные с анализом различных волновых групп, в частности Lg и Sn, основанные как на выводах о природе некоторых из них, сделанных в работах [Molnar, Oliver, 1969; Копничев, 1985; Аракелян и др., 19863, так и на отдельных эмпирических закономерностях, выявленных путем анализа экс-

периментальных данных. Например, метод определения среднего поглощения в коре по волнам Lg [Копничев, Нурмагамбетов, 19873 базируется на общепринятом представлении об этой группе, как о совокупности запредельно отраженных от коры поперечных волн [Knopoif et al., 1973; Левшин, 19731.

Вместе с тем следует признать, что природа нерегулярных сейсмических волн до конца не выяснена, в связи с чем дискуссия о возможности их использования для решения различных задач сейсмологии про дожав тся СРаутиан и др., 1981; Копничев, 19853.

1.3. Микросейсмы.

Микросейсмические колебания при регистрации регулярных сейсмических волн являются помехами. С этой точки зрения проводятся многочисленные исследования по изучению параметров микросейсм с целью уменьшения мешающего действия последних [Винник, 1968].

Однако микросейсмы могут рассматриваться и как сигналы, несущие информацию о строении среды [Ват, 1980; Программа.., 1981; Naomi, 1983; Нетрадиционные ..., 1989]. В отличив от сосредоточенных сейсмических источников (взрывы, землетрясения, удары) микросейсмы обладают тем преимуществом, что они действуют повсеместно и непрерывно. Использование микросейсм при изучении строения среды, таким образом, экономически более выгодно и не ведет к нарушению экологии. Непрерывность и повсеместность микросейсм позволяют производить статистическую обработку колебаний, допускают сколь угодно частое повторение измерений. и в этом случае, для получения надежных оценок, необходимо знать особенности местных микросейсмичес-

них колебаний.

По своему происхождению помехи, мешающие оценке параметров сейсмических сигналов, могут быть подразделены на собственно микросейсмы и аппаратурные шумы. Последние генерируются в сейсмическом канале. Сюда же можно отнести и наводки от источников электромагнитных полей (сети электропитания, молнии, работающие радиостанции и т. д.). Аппаратурные шумы, при существующих технических возможностях, могут быть сведены до пренебрежимо малого уровня. Микросейсмические колебания вызываются суммарным воздействием большого числа сейсмических источников, механизм, энергия, координаты и время возникновения которых являются случайными величинами. В мик-росейсмах присутствуют движения самых разных типов, соответствующие продольным, поперечным и поверхностным волнам СВин-ник, 1968].

Источники микросейсмических колебаний можно разделить на экзогенные (внешние по отношению к среде) и эндогенные (внутренние). Эндогенные связаны с внутренними процессами в среде. Уровень этих шумов заметно ниже уровня шумов экзогенного происхождения. Последнее время в литературе обсуждается вопрос о возможности модуляции эндогенных шумов внешними источниками, например, штормовыми микросейсмами или сейсмическими колебаниями от землетрясений. В этом случае среда выступает не как пассивный проводник сигнала, а как усилитель--преобразователь (за счет упругой энергии, запасенной в среде). Изучение этого явления только начинается ЕРыкунов и др., 1980, 1981, 1982, 1986 а, 1986 б; Школаев и др., 1985; Гальперин, Винник и др., 1987а, 19876; Гальперин, Ситников и др., 1987].

Экзогенные источники могут быть как естественного проис-

хождения (метеорологические факторы), так и искусственного-т антропогенного (промышленность транспорт). Последние, как правило, относительно более высокочастотные по сранению с природными и распространяются на меньшие расстояния [Дерга-чев и др., 1984; Коридалин и др., 19843.

ч

О природе микросейсм естественного происхождения высказывались мнения многими авторами САкустика океана, 1974; Монахов, 1977; и др.]. Это вопрос, который занимает умы исследователей не одно десятилетие. Существуют различные модели и гипотезы, объясняющие генерацию микросейсм. Отметим основные :

1. Модель Вихерта - объясняет наличие естественных колебаний действием морского прибоя у крутых берегов [ Hasselmann, 1963; Darbyshire, Okeke, 19691.

2. Интерференционная теория образования микросейсм, разработанная Лонге-Хиггинсом, изложена в двух основных статьях CLonge-Hlgglns, 1950, 1953] и объясняет их происхождение преимущественно стоячими волнами на поверхности морей и океанов.

Изучение спектрального состава микросейсм проводится как численными методами по стандартной методике расчета спектра с использованием быстрого преобразования Фурье, так и с помощью цифровых и аналоговых фильтров [Рабинер, Гоудц, 19783. Сводка литературных данных об уровне микросейсм, измеренном по таким методикам, показана на рис. 1.1. Видно, что форма спектральных кривых, полученных в самых различных условиях, довольно стабильна, а имеющиеся различия вполне объяснимы. Например, повышенный уровень помех на высоких частотах £ > 1 Гц для станции Загреб объясняется близостью большого города [Grampin, 19753. Сводная кривая, полученная американскими

юц

%

Рис. 1.1. Нормированные амплитуды микросейсм в октавных полосах частот в зависимости от периода колебаний по литературным данным. Станции: I - Загреб, 2 - Раротонга, 3-сводная кривая для тихих мест, 4 - Селия, 5 - Хагфорс.

исследователями в диапазоне 1 - 0.2 Гц, кажется заниженной по уровню. Дело в том, что аппаратура типа СКМ-ГБ, применяемая на большинстве станций СССР, при Т > 2с имеет спад амплитудно-частотной характеристики по кубу периода. Следовательно, на записи микросейсм периоды с Т > 2 с, будут преобладать только в случае, если уровень микросейсм растет не медленнее, чем по кубу. Видимым на записи периодам должен соответствовать наибольший наклон кривой А=А(Т). По данным, полученным в Комплексной сейсмологической экспедиции (КСЭ), для более чем 200 станций с типовыми АЧХ для приборов СКМ-3 при собственном периоде маятника Т=1.5с средний видимый период помех равен 2.35с (рис. 1.2). По американским данным (кривая 3 на рис. 1.1 ) [Peterson, Orsini, 19763 видимый период помех на записях микросейсм должен быть близким к 5с. В литературе имеется большое количество данных о распределении амплитуд по частоте (периоду) как для тихих, так и для шумных станций.

Многие авторы отмечают всплески уровня микросейсм в области 2 Гц [Бат, 19803. В целом, для высоких частот данные противоречивы. В некоторых работах отмечается, что уменьшение уровня микросейсм прекращается на частотах, превышающих 10 Гц, другие [Hoffman, 19803 отмечают уменьшение интенсивности микросейсм вплоть до 40 Гц.

На основании рис. 1.1 можно прийти к выводу, что для регистрации сигналов на фоне помех в диапазоне 10 >f ,3?ц> 0.2, с целью выравнивания динамических характеристик, целесообразно регистрировать не смещение, а скорости колебания грунта.

Следует отметить, что, несмотря на большой объем полученных данных, сравнительно мало уделялось внимания исследова-

»

#

,.„§3 г\ п

/

2

4 5 Тф,С

Рис. 1.2. Распределение видимых периодов максимальных ащйштуд микросейсм на выходе стандартных широкополосных каналов, применяемых в КСЭ.

нию структуры микросейсм с помощью сейсмических групп во внутриконтинентальных "тихих" районах. Кроме того, хотя мик-росейсмы содержат ценную информацию о строении среда, их характеристики практически не использовались для решения некоторых прикладных задач геофизики, в частности, для поиска полезных ископаемых.

Вывод.

1. Необходимо дальнейшее изучение тонкой структуры корот-копериодных сейсмических полей, сигналов и микросейсм, как для выяснения их природы, так и для решения различных прикладных задач геофизики.

Глава II

АППАРАТУРА, МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ.

11.1 Комплекс аппаратур! магнитной записи.

Экспериментальные материалы, использованные в настоящей работе, получены автором на стандартном комплексе аппаратуры магнитной записи, состоящем из регистрирующей станции АСС-6/12 "Черепахан, станции воспроизведения ВСС-б и аппаратуры ввода сейсмической информации АВСИ-6 [Брулев и др., 1980; Вольф, Крылов, 19853. Опыт работы с этими станциями показал, что они имеют стабильные во времени параметры, удобны в эксплуатации, мобильны и надежны в работе, что способствует быстрому развертыванию сети станций в районе наблюдений и позволяет получать высококачественные цифровые записи при проведении полевых работ.

II.1.1 Станция магнитной записи АСС-6/12.

Автономная сейсморазведочная станция записи АСС-6/12 предназначена для долговременной регистрации на магнитную ленту сейсмических сигналов и времени регистрации этих сигналов. Способ регистрации информации-прямая магнитная запись с высокочастотным подмагничиванием. Общее число каналов магнитной записи - 16. Станция обеспечивает два режима регистрации: с числом сейсмических каналов - 6 (при регистрации на двух амплитудных уровнях, что обеспечивает динамический диапазон записи ТО дБ) или 12 (при регистрации на одном амплитудном уровне 40 дБ). Станция позволяет вести регистрацию

на одной из трех скоростей движения магнитной ленты : 0.5, 1 и 2 мм/с, что обеспечивает частотный диапазон сейсмических каналов (0.5 - 16) Гц, (0.5 -32) Гц, (0.5 - 64) Гц соответственно. Питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей напряжением 12 В.

Конструктивно станция состоит из блока магнитного регистратора, блока усилителей, блока контроля и сейсмоприемни-ков. Блок усилителей включает 12 однотипных усилителей записи и схему коммутации для введения при необходимости ослабления входного сигнала и выбора режима регистрации. Блок магнитного регистратора включает: лентопротяжный механизм, кварцевые часы, формирователь сигнала подмагничивания и формирователь сигнала калибровки сейсмических каналов (двухгер-цовый сигнал синусоидальной формы, подаваемый три раза в сутки во вспомогательные катушки сейсмометров). Блок контроля включает: опорные кварцевые часы, схему контроля и управления часами станции записи и схему проверки работы сейсмических и вспомогательных каналов. Отметим, что опорные кварцевые часы запускаются по сигналам точного времени и позволяют оценивать правильность хода кварцевых часов станции записи с точностью 0.001 с.

Каждая станция записи укомплектована тремя сейсмометрами СМ-3 (три компоненты) с собственным периодом 2.0 с и тремя сейсмометрами С-5-С (три компоненты) с собственным периодом 5.0 с. Заметим, что сейсмометры СМ-3 и С-5-С были введены в комплект аппаратуры взамен сейсмометров СК-1П с собственным периодом 1 с. Такая замена позволила улучшить параметры и надежность работы каналов регистрации. Кроме того, это позволило расширить диапазон записываемых без искажений сейсмических сигналов (каналы с сейсмометрами СМ-3 имеют чувстви-"

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рахматуллин, Малик Хамидович, 1990 год

- 135 -Литература

Авербух А.Г. (1982). Разработка прямых методов геофизических работ на нефть и газ в мире. Обзорная информация. Сер. Нефтегазовая геол. и геофиз. М.: ВНШОЭНГ, 39с.

Аки К., Ричарде П. (1983). Количественная сейсмология. М.: Мир, т. 1,2, 880 с.

Акустика океана. (1974). М.: Наука, 693 с.

Альберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. (1972). Теория сплайнов и ее приложения. М.: Мир, 316 с.

Антонова Л.В., Аптикаев Ф.Ф. Экспресс-метод оценки уровня случайных колебаний. (1976). - Изв. АН СССР, сер. Физика Земли, N8, С. I08-112.

Антонова Л.В., Аптикаев Ф.Ф., Курочкина Р.И. и др., (1978). Экспериментальные сейсмические исследования недр Земли. М.: Наука, 158 с.

Алродов И. А. (1982). Вулканы. М. Мысль, 368с.

Аракелян А.Р., Копничев Ю.Ф., Нерсесов И.Л. (1986). Картирование верхней мантии Альпийского пояса Евразии по поглощению короткопериодных поперечных волн.- Изв. АН Арм ССР, Науки о Земле, т. XXXIX, N 1, с. 52-60.

Артюшков Е.В. (1979). Геодинамика. -М.: Наука, с. 327.

Бат М. (1980). Спектральный анализ в геофизике. М.: Недра, 535с.

Березкин В.М., Киричек М.А., Кунарев A.A. (1978). Применение геофизических методов разведки для прямых поисков месторождений нефти и газа. М.: Недра, 221 с.

Брулев Ю.В., Крылов Г.Г., Нерсесов И.Л. и др. (1980). Аппаратура для региональных сейсмических исследований. - Сейсмические приборы, вып. 13. М.: Наука, С. 138-154.

- 136 -

Бурмаков Ю.А., Винник Л.П., Сайшбекова A.M., Треусов А.В (1987). Трехмерная скоростная модель тектоносферы Тянь-Шаня и Памира. Докл. АН СССР, 297, N1, С. 56-60.

Винник Л.П. (1968) Структура микросейсм и некоторые вопросы методики группирования в сейсмологии.M.: Наука, 104 с.

Винник Л.П. (1976). Исследования мантии Земли сейсмическими методами. М.: Наука, 158 с.

Володин A.A., Зеликман Э.И. (1987). Применение сейсмо-станции на базе микро - ЭВМ для исследования статистических характеристик короткопериодных микросейсм. М.: Наука, (Сейсмические приборы, вып. 19), с. 142 - 149.

Вольф А.И., Крылов Г.Г. (1985). Аппаратура ввода сейсмической информации в ЭВМ. (Геофизическая аппаратура вып. 84). М.: Недра, С. 109-112.

Гальперин Е.И. (1971). Вертикальное сейсмическое профилирование. М.: Недра, 263с.

Гальперин Е.И. (1977). Поляризационный метод сейсмических исследований М.: Недра, 279 с.

Гальперин Е.И., Ситников A.B., Кветинский С.И., Чесно-ков А.И., Иванов A.M. (1987). Опыт и результаты изучения высокочастотных сейсмических шумов. Ин-т физики Земли АН СССР. М., 25с., (деп).

Гальперин Е.И., Винник Л.П., Петерсен Н.В. (1987а). О модуляции высокочастотного сейсмического шума приливными деформациями литосферы. Ин-т физики Земли АН СССР, (деп).

Гальперин Е.И., Винник Л.П., Петерсен H.B. (19876). О модуляции высокочастотного сейсмического шума волнами далеких, сильных землетрясений и собственными колебаниями Земли. Ин-т физики Земли АН СССР, (деп).

Гурвич И.И., Боганик Г.Н. (1980). Сейсмическая разведка.

М.: Недра, 551с.

Дергачев А.А., Данциг Л.Г., Бортников П.Б. (1984). Сейсмические шумы в районе Новосибирска. - Геол. и геофиз., N1, С. 77-84.

Импульсная калибровка сейсмометрических каналов. (1976). (Под ред. Арановича З.И., Меламуда). М.: Наука, 236с.

Каазик П.Б., Рахматуллин М.Х., Трегуб Ф.С. (1987). Импульсная калибровка станций магнитной записи АСС 6/12. М.: Наука, "Сейсмические приборы", вып. 19, с. 81-88.

Каазик П. Б., Копничев Ю. Ф., Нерсесов И. Л., Рахматуллин М. X. (1989). Анализ тонкой структуры короткопериодных сейсмических полей по группе станций. ДАН СССР, том 308, N 5, С. I090-1094.

Каазик П. Б., Копничев Ю. Ф., Нерсесов И. Л., Рахматуллин М. X. (1990а). Анализ тонкой структуры короткопериодных сейсмических полей по группе станций. - Изв. АН СССР, Сер. Физика Земли, N4, С. 38-49.

Каазик П. Б., Копничев Ю. Ф., Рахматуллин М. X. (19906). Анализ тонкой структуры короткопериодной коды Р-волны. - Вулканология и сейсмология, N2, С. 75-87.

Кейпон. (1969). Пространственно-временной спектральный анализ с высоким разрешением. ТИИР, т. 57, N 8, с. 69-79.

Копничев Ю.Ф. (1981). О корреляции максимальной энергии землетрясения с поглощающими и рассеивающими характеристиками сейсмического слоя и астеносферы. Докл. АН СССР, Т. 259, N6, с. 1333-1337.

Копничев Ю.Ф. (1985) .Короткопериодные сейсмические волновые поля. - М.: Наука, 176с.

Копничев Ю.Ф., Нурмагамбетов А.Н. (1987). Детальное картирование верхней мантии в районе Тянь-Шаня по поглощению

- 138 -

поперечных сейсмических bojîh. - Изв. АН СССР, Физика Земли, N 10, с. 11-25.

Копничев Ю.Ф., Аракелян А.Р. (1988). О природе короткопериодных сейсмических полей на расстоянии до 3000 км. Вулканология и сейсмология, N 4, с. 77-92.

Копничев Ю.Ф. (1990). Поглощение короткопериодных сей-сейсмических волн в верхней мантии тектонически активных районов океанов. Изв. АН СССР, Физика Земли, N3, С. 21-32.

Коридалин В.Е., Кузьмина Н.В., Осика В.И., Попов Е.И., Токмаков В.А. (1984). Сейсмические шумы индустриального города. Докл. АН СССР, Т. 280, N5, С. 1094-1097.

Корн Г., Корн Т. (1973). Справочник по математике. М.: Наука, 176 с.

Левшин А.Л. (1973). Поверхностные и каналовые сейсмические волны. М.: Наука, 176 с.

Маламуд A.C. (1964). О возможности классификации землетрясений по длительности колебаний. - Изв. АН СССР, сер. ге-офиз., N5.

Монахов Ф.И. (1977). Низкочастотный сейсмический шум Земли. М.: Наука, 95с.,

Нерсесов И.Л., Копничев Ю.Ф. (1976). К вопросу о природе кода-волн. - ДАН СССР, Т. 229, N6.

Нерсесов И. Л., Каазик П. В., Рахматуллин M. X., Трегуб Ф. С. (1989). Поиски месторождений нефти и газа по спектральным отношениям микросейсм. Всесоюзный семинар "Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднороднос-тей в земной коре". Тезисы. М., С. 115.

Нетрадиционные методы геофизических исследований неод-нородностей в земной коре. (1989). Всесоюзный семинар. М.: 201 с.

- 139 -

Николаев A.B. (1973). Сейсмика неоднородных и мутных сред. - М.: Наука, 175с.

Николаев А. В., Рыкунов Л. Н., Хаврошкин 0. В., Цыпла-ков В.В. (1985). Высокочастотные сейсмические шумы и вибросигналы: методы результаты и перспективы. Ин-т физики Земли АН СССР. М., 60 с, (деп).

Обнаружение ядерных испытаний. (1965). ТИИЭР, т. 53, N12, 311 с.

Полетаева Н.Г. (1985). Применение электроразведки для прямых поисков месторождений углеводородов. (Разведочная геофизика. Обзор). М.: ВИЭМС, 35 с.

Программа. (1981). Развитие физических основ сейсмических методов. М.: Ин-т физики Земли АН СССР, 241 с.

Рабинер Л., Гоулд Б. (1978). Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 848 с.

Раутиан Т.Г., Халтурин В.И., Закиров М.С. и др. (1981). Экспериментальные исследования сейсмической коды. М.: Наука, 142 с.

Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. (1980). Лунно - солнечная приливная периодичность в линиях спектров временных вариаций высокочастотных микросейсм. Докл. АН СССР, Т. 252, N3, С. 577-580.

Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. (1981). Методика и некоторые результаты статистического исследования высокочастотных микросейсм. Вулкан, и сейсмол., N1, С. 64-69. Рыкунов Л.Н., Старовойт Ю.О., Хаврошкин О.Б., Цыплаков

B.В. (1982). Связь штормовых микросейсм с высокочастотными сейсмическими шумами. Изв. АН СССР, сер. Физика Земли. N2,

C. 88-91.

Рыкунов Л.Н., Смирнов В.Б., Старовойт Ю.О. (1986а). Об

- 140 -

иерхаическом характере сейсмической эмиссии. Докл. АН СССР, Т. 288, N1, С. 81-85.

Рыкунов Л.Н., Манджгаладзе П.В., Смирнов В.В., Старо-войт Ю.О. (19866). Особенности временных вариаций высокочастотных сейсмических шумов. МГУ, М., 52с, (дел).

Сейсморазведка. (1981). Справочник геофизика /Под ред. И.И. Гурвича, В.П. Номоконова. - М.: "Недра", 464с.

Тяпкин Ю.К., Бельфер И.К., Погожев В.М. и др. (1986). Оценка возможностей использования мгновенных динамических характеристик сейсмических записей при поисках нефти и газа. (Разведоч. геофиз. Обзор). М.: ВИЭМС, 76 с.

Чернов Л.А. (1975). Водные в случайно - неоднородных средах. М.: Наука, 172 с.

Aki К., Tsujura М., Hori М., Goto К. (1958). Spectral study of near earthquakes waves.-Bull. Earthquake Res. Inst. Tokyo Univ., 1958, 36, N1.

Aki K., Tsui Jura M. (1959). Correlation study of near earthquakes waves. Bull. Earthquake Res. Inst. Tokyo Univ., 37, p. 207.

Aki K. (1969). Analysis of the seismic coda of local earthquakes as scattered waves. - J. Geophys. Res., v. 74, No 2, p. 615-631.

Aki K., Chouet B. (1975). Origin of coda waves: Source, attenuation and scattering effects. - J. Geophys. Res., v. 80. No 23, p. 3322-3342.

Basham P., Ellis R. (1969). The composition of P-codas using magnetic tape seismograms.- Bull. Seismol. Soc. Amer., V. 59, N 2, p. 473-486.

BisztricsanyE. (1958). A new method for the determination of earthquakes. - Geofiz. kozl., 7, N2.

- 141 -

Brillinger R. (1985). A maximum likelihood approach to frequency -wavenumber analysis. IEEE Trans. Acoust., Speech, and Signal Process., v. ASSP-33, No. 4, pp. 1076-1085.

Bungum H., Husebye E.S., and Ringdal P. (1971a). The NOR-SAR array and preliminary results of data analysis, Geophys. J. 25, 115-126.

Bungum H., Rygg E. and Bruland L. (1971b). Short-period seismic noise structure at the Norwegian Seismic array, Bull. Seism. Soc. Am. 61, 357-373.

Bungum H., Mykkeltveit S., Kvaerna T. (1985). Seismic nois in fennoscandia, with emphasis on nigh frequencies. -Bull. Seism. Soc. Am. v. 75, No. 6, pp. 1489-1513.

Christoffersson A., Husebye E.S. and Ingate S.F. (1988). Wavefield decomposition using ML-probabilities in modelling, single - site 3-component records. Geophysical Journal, 93, N2, p. 197-213.

Darbyshire J., Okeke E.O. (1969). A study of primary and secondary microseisms recorded in Anglesey. Geophys.-J. Roy. Astr. Soc., 17.N1.

Ewing M., Jardetzky W., Press F. (1957). Elastic waves in latered media. NY, McGrow Hill Co.

Grampin S. (1975). Seismic noise measurements in Yugoslavia and Greece; a survay prior to station Installation. Inst, of Geol. Sci., Seismol. Bull. N3. London: Her Majesty's stationary office, 15 p.

Green P. E., Proseh R. A. and Romney C. I. (1965). Principles of an experimental Large Aperture Seismic Array (LASA), Proc. IEEE 53, 1831-1833.

Greenfield R. (1971). Short-period P - waves generation by Rauleigh wave scattering at Novaya Zernlya. - J. Geophys.

- 142 -

Res., V. 76, N 32, p. 7988-8002.

Ingate S.F., Husebye E.S., Christoffersson A. (1985). Regional arrays and optimum data processing scemes. - Bull. Seism. Soc. Am. v. 75, No. 4, pp. 1155-1177.

Hasselmann K. (1963). A statistical analysis of the generation of microselsms. - Rev. Geophysics, 1, N2.

Hoffman J.P. (1980). The global digital seismograph network-day tape. USGS, Open-File report, pp. 80-289.

Husebye E.S., Ingate S.F., Thoresen E. (1984). Seismic array for everyone. - Terra Cognita.v 4. pp. 413-432.

Knopoff L., Gangi A. (1959). Seismic reciprocity. - Geophysics, V. 24, N 4, p. 681-691.

Knopoff L., Schwab P., Kausel E. (1973). Interpretation of Lg. Geophys. Journ. R. Astron. Soc., 33.

Laccos R., Kelly E., Tocsoz M. (1969). Estimation of seismic noise structure using arrays.- J. Geophis. Res., v. 34, No. 1, pp. 21-38.

Leblanc G. (1967). Truncated crustal transfer functions in fine erustal structure determination. - Bull. Seism. Soc. Amer., V. 57, N 4, p. 719-733.

Longuet-HIggins M.S. (1950). A theory of the origin of microselsms.-Philos. Trans. Roy. Soc. London, A, 257, p.1-35.

Longuet-Higgins M.S. (1953). Can see waves cause micro-seisms? Symposium on microselsms. Washington.

Molnar P., Oliver J. (1969). Lateral variatloons of attenuation in the upper mantle and discontinuities in the lithosphère. - J. Geophys. Res., v. 74, p. 2648-2682.

Mykkeltveit S., Astebol K., Doornbos D.J., Husebye E.S. (1983). Seismic array configuration optimization. - Bull. Seism. Soc. Am., v. 73, No 1, pp. 173-180.

- 143 -

Mykkeltveit S., Bungum H. (1984). Processing of regional seismic events using data from small-aperture arrays. -Bull. Seism. Soc. Am. v. 74, No. 6, pp. 2313-2333.

Mykkeltveit S., Ringdal P. (1981). Phase identification and event location at regional distance using small-aperture array data. - Identif. Seism. Sources - Earthquake Underground Ezplos. Proc. NATO Adv. Study Inst., Oslo, Sept. 8-18., pp. 467-481.

Ni J., Barazangi M. (1983). High-frequency seismic wave propagation beneath the Indian shield, Himalayan Arc, Tibetan Plateau and surrounding regions: high uppermost mantle velocities and efficient Sn propagation beneath Tibet. - Geophis. J. R. astr. Soc., v. 72, p 665-689.

Peterson J., Orsini N.A. (1976). Seismic Research Observatories: Upgrading the Worldwide Seismic Data Network. "EOS", 57, N8, p. 548-556.

Rautian T., Khalturin V. (1978). The use of the coda for determination of the earthquake source spectrum. - Bull. Seismol. Soc. Amer., v. 68, No 4, p. 923-948.

Ringdal P. and Husebye E.S. (1982). Application of arrays In the detection, location and Identification of seismic events, Bull. Seism. Soc. Am. 72, 201-224.

Ruud B.O., Husebye E.S., Ingate S.F. and Christofferson. (1988). Event location at any distance using seismic data from a single, three-component station.-Bull. Seism. Soc. Am., v. 78, N1, p.p. 308-325.

Scheimer J., Landers T. (1974). Short-period coda of a local event at Lasa. - Semiannual techn. summary, Seismic Discrimination, Lincoln. Lab., M.I.T., N42.

Soloviev S. (1965). Seismic!ty of Sakhalin.-Bull. Earth-

- 144 -

quake Res. Inst. Tokyo Univ., 43, N1.

Tsumura K. (1967). Determination of earthquake magnitude from total duration of ostillations. - Bull. Earthquake Res. Inst. Tokyo Univ., 45, N1.

Wright G., Muirhead R. (1969). Longitudional waves from the Novaya Zemlya nuclear explosion of October 27, 1967, re-coded at the Warramunga seismic array.- J. Geophys. Res., V, 74, N 8, p. 2034-2048.

Yokohura T. (1981). On subduction dip angles. - Tectono-physics, V. 77, p. 63-77.

«

*