Методы и средства регистрации широкополосных сейсмических сигналов и возможных предвестников сильных землетрясений на морском дне тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.28, доктор технических наук Левченко, Дмитрий Герасимович

• Левченко, Дмитрий Герасимович
• доктор технических наук
• 2007

Оглавление диссертации доктор технических наук Левченко, Дмитрий Герасимович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ПУТЕЙ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ДОННОЙ СЕЙСМОЛОГИИ.

1.1. Донные сейсмографы, история развития и области применения.

1.2. Широкополосные сейсмографы и геофизические обсерватории.

Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ШИРОКОПОЛОСНЫХ ДОННЫХ СЕЙСМОГРАФОВ

2.1.Основные метрологические характеристики донных сейсмографов.

2.2. Широкополосные сейсмоприемники для донных сейсмографов.

2.3.Особенности регистрации микросейсм на морском дне.

2.3.1. Методы статистической оценки сейсмических шумов.

2.3.2.Сокращение объема данных и количества вычислений при оценке микросейсм.

2.4.Системы сбора и регистрации информации для автономных донных сейсмографов.

2.5. Обеспечение привязки регистрируемых сигналов к единой шкале времени.

2.6. Особенности конструктивного исполнения широкополосных донных сейсмографов.

2.7. Исследования широкополосных донпых сейсмографов на стендах.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГИСТРАЦИИ

СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НА ДНЕ АКВАТОРИЙ.

3.1. Взаимодействие морских сейсмографов с дном.

3.2. Влияние обводненного слоя осадков на регистрацию сейсмических сигналов.

3.3. Влияние придонных течений на работу донных сейсмографов.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕГИСТРАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СИГНАЛОВ

МИКРОСЕЙСМ И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА ДНЕ.

4.1. Исследование микросейсм в экспедициях Института океанологии.

4.2. Анализ источников возбуждения и условий распространения микросейсм

4.3. Распространение микросейсм по океаническим волноводам,. устойчивые спектры микросейсм.

4.3.1. Трансформация микросейсм па континентальном склоне

4.4. Результаты регистрации и исследования сигналов землетрясений па морском дне.

4.4.1. Регистрация землетрясений в районе Азорских островов.

4.4.2. Регистрация и исследование сейсмических сигналов в Мотовском заливе Баренцева моря.

4.4.3. Регистрация сейсмических сигналов в северо-восточной части Черного моря.

Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОННЫХ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ОБСЕРВАТОРИЙ.

5.1. Методы и средства измерения геофизических параметров в водной среде и придонном слое

5.2. Гидрохимические и гидрофизические предвестники сильных землетрясений в районе Авачипского залива Камчатки.

5.3. Особенности разработки донных обсерваторий для регистрации предвестников землетрясений.

5.4. Результаты опытной эксплуатации донной обсерватории ИО РАН в Авачинской бухте Камчатки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства регистрации широкополосных сейсмических сигналов и возможных предвестников сильных землетрясений на морском дне»

Сейсмология традиционно развивалась как наука о землетрясениях на суше. Сейсмологическими наблюдениями в настоящее время охвачена практически вся твердая поверхность Земли. Наземная сейсмологическая сеть оснащена широкополосными цифровыми сейсмографами с полосой регистрации от тысячных долей герца до десятков герц при динамическом диапазоне свыше ста децибел. В то же время развитие морской сейсмологии по ряду причин в значительной степени отстает. Стационарные донные сейсмографы в настоящее время насчитываются единицами и имеются только в Японии. Автономные донные сейсмографы имеются в ряде развитых стран (США, России, Японии, Германии, Франции), однако по основным параметрам они, как правило, значительно уступают наземным образцам (Usher, et al., 1979; Аки, Ричарде, 1983; Соловьев, 1985, 1986; Wielandt, Stein, 1986; Воронина и др., 1995; Рыков, 1995; Levchenko et al., 1996; Kasahara, Toshinori, 1997; Островский, 1998; Levchenko, 1999).

Следует отметить, что регистрация удаленных морских землетрясений наземными сейсмометрами производится с большими погрешностями, что сказывается при определении глубин гипоцентров, плановых координат и магнитуды. Слабые морские землетрясения при этом не регистрируются вовсе. Вместе с тем, вследствие геотектонических особенностей Земли большинство землетрясений (до 80% по ряду оценок) происходит под дном морей и океанов. Донная сейсмическая активность, как известно, концентрируется в прибрежных зонах ряда континентальных окраин, островных дуг и срединных океанических хребтов. Прибрежные землетрясения представляют существенную опасность для береговых сооружений и населенных пунктов. Дойные землетрясения зачастую вызывают разрушительные волны цунами, приводят к моретрясениям, опасным для судов, провоцируют сход подводных лавин и оползней и другие явления, которые нарушают также экологию акваторий.

В связи с активным освоением шельфа для нефте- и газодобычи, прокладкой подводных трубопроводов и кабелей связи дойные землетрясения и провоцируемые ими явления (оползни, мутьевые потоки и др.) становятся чрезвычайно опасными как для самих морских сооружений, так и для экологии региона в целом. Необходимо, также, отметить возможность появления наведенной сейсмичности при извлечении больших объемов нефти и газа из земных недр. Поэтому сейсмологическое обеспечение морских иефте- и газодобывающих комплексов и других крупных подводных сооружений представляется совершенно необходимым.

Большое значение морская сейсмология имеет и для решения фундаментальных задач. По сути низкочастотные сейсмические сигналы являются единственными агентами, позволяющими проникнуть на большую глубину в недра Земли и исследовать ее строение вплоть до внутреннего ядра. Океанская литосфера тоньше и более однородна по сравнению с континентальной, поэтому локальные свойства среды в этом случае вносят меньше искажений в наблюдаемую картину распространения сейсмических волн. Морские сейсмографы необходимо использовать при изучении источников генерации и условий распространения микросейсм, при исследовании механизмов возникновения и развития цунами, при изучении сейсмической активности в зонах субдукции и в районах срединных океанических хребтов и других областях. Уровень сейсмических шумов на глубоком дне значительно ниже, чем в среднем на суше, что позволяет за относительно короткий срок регистрировать большое число слабых и микро землетрясений.

Одним из важных направлений использования донных сейсмографов является исследование сейсмических шумов, возбуждаемых морскими и океаническими волнами и рядом других источников. Микросейсмы представляют собой случайные нестационарные процессы и проявляются во всем спектре регистрации сейсмических сигналов. Низкочастотные микросейсмы распространяются па большие расстояния с малым затуханием и служат естественным фоном, который определяет порог чувствительности сейсмографов, как морских, так и наземных. Поэтому представляет интерес поиск "окон прозрачности" для регистрации слабых и удаленных землетрясений. Кроме того, изучение микросейсм представляет самостоятельный интерес, так как их механизмы генерации и особенности спектрального распределения до сих пор пе совсем ясны. Следует отметить, что в настоящее время широкополосные микросейсмические шумы, генерируемые океаническими волнами, в низкочастотной их части (ниже 1 Гц) регистрируются в основном наземными сейсмометрами из-за отсутствия соответствующей морской аппаратуры. Для измерения микросейсм в море используются, также, гидрофоны, опускаемые с судов в толщу морской воды. Однако оба эти метода, представляя самостоятельный интерес, не позволяют получать результаты адекватные измерению микросейсм непосредственно па морском дне.

В последнюю четверть XX века предпринимается ряд попыток создания стационарной океанической сети донных сейсмографов (проекты «GEOSCOP»,

GEOSTAR», «POSEIDON» и др.). Тем не менее, практическое развертывание стационарной морской сейсмологической сети наталкивается па ряд серьезных принципиальных и технических трудностей.

Поскольку донные станции должны работать в автоматическом режиме, необходимо обеспечить их высокую надежность в течение длительного срока эксплуатации. Станции должны иметь прочные корпуса для защиты аппаратуры от давления па глубине и от ударов о борт судна и о твердое дно при постановке. Существенные сложности связаны с передачей сейсмологической информации па берег и обеспечением длительного питания аппаратуры. Кардинальным решением является использование подводных кабелей для питания станций, управления и передачи информации на берег. Однако стоимость морских кабелей чрезвычайно высока. Перспективным направлением является использование уже проложенных связных донных кабелей, которые в настоящее время не используются но прямому назначению (Проекты «POSEIDON», «GEO-TOK», Япония и др.). Однако и такие проекты требуют значительных капиталовложений. Например, проект «VENUS» (Япония, 1992 - 1999 гг.) с установкой трех донных сейсмографов на проложенный связной кабель Окинава - Гуам оценивается в 12 млн. долларов (Kasahara, Toshinory, 1997).

В связи с отсутствием в настоящее время стационарной морской сейсмологической сети для решения задач морской сейсмологии используются в основном автономные донные сейсмостанции (АДСС). Конструктивно АДСС подразделяются на "буйковые", имеющие поверхностный сигнальный буй, соединенный с донной станцией через соединительный фал, промежуточный груз и трос, и "самовсплывающис", сосредоточенные на дне, имеющие положительную плавучесть и всплывающие при отсоединении балласта по команде.

Не решая всех сейсмологических задач, АДСС, тем не менее, имеют ряд преимуществ. Их высокая мобильность позволяет быстро развертывать сеть станций практически в любом интересующем районе Мирового океана. Конфигурация полигона может быть выбрана в соответствии с конкретными задачами и имеющимся оборудованием. Состав аппаратуры и параметры сейсмометров могут меняться перед каждой постановкой. Наконец, стоимость АДСС примерно на порядок ниже стоимости кабельной стационарной станции. Автономные донные сейсмостанции имеются в ряде развитых стран (США, Россия, Япония, Германия, Франция), однако по основным параметрам они, как правило, значительно уступают лучшим наземным образцам

Воронина и др., 1995, Зубко и др., 2003, Рыков, 1995, Левченко, 2001, Jacobson et al., 1991, Shiobara et al., 2001, Wielandt, Stein, 1986).

Одной из актуальных проблем современной сейсмологии является краткосрочное прогнозирование землетрясений. Огромный экономический ущерб от разрушительных землетрясений, гибель людей заставляют совершенствовать и искать новые методы и технические средства, позволяющие повысить эффективность краткосрочных прогнозов.

По современным представлениям при подготовке сильных морских землетрясений происходит активизация массопереноса между придонным слоем морской воды и глубинными слоями земной коры. В результате этого процесса химический состав воды, а также другие се параметры (рН, температура, проводимость, скорость звука, прозрачность и т.д.) претерпевают существенные изменения (Садовский и др., 1977; Соловьев, 1986; Геохимические методы., 1992; Желтухин, 1998). Заблаговременная регистрация этих изменений может служить основой для краткосрочного прогнозирования сильных землетрясений. Такая регистрация может производиться, например, с помощью донных обсерваторий, размещаемых в местах возможных катастрофических землетрясений и имеющих линии связи е береговыми постами.

Цель и основные задачи работы

Предлагаемая работа посвящена фундаментальным проблемам - разработке методов и средств для морских сейсмологических исследований, регистрации возможных предвестников сильных морских землетрясений и изучению сейсмических явлений на океаническом дне в широкой полосе частот.

В соответствии с этим решались следующие задачи:

1. Разработка и испытания широкополосных автономных допных сейсмографов и оптимизация их параметров с целью улучшения основных метрологических характеристик (порога чувствительности, полосы пропускания, стабильности коэффициента передачи) и увеличения времени регистрации на дне.

2. Длительные исследования широкополосных сейемоприемников электрохимического типа с целью изучения стабильности основных параметров (чувствительности, частотной характеристики, уровня шумов).

3. Разработка специальных методов и устройств временной привязки регистрируемых сигналов к единой системе времени для использования в автономных донных станциях.

4. Исследование способов регистрации в широкой полосе частот и методов оценки микросейсм как нестационарных случайных процессов с целью сокращения объема регистрируемой информации и объема вычислений.

5. Длительная регистрация на суше сигналов от местных и удаленных землетрясений в широкой полосе частот совместно наземным стационарным и донным сейсмографами с целью уточнения основных метрологических характеристик последнего.

6. Исследование взаимодействия корпуса сейсмографа с мягким дном с целью оценки возможных искажений при регистрации сейсмических сигналов.

7. Исследование влияния придонных течений на работу донных широкополосных сейсмографов с целью уменьшения помех и оптимизации конструкции.

8. Исследование влияния обводненного слоя донных осадков на регистрацию сейсмических сигналов.

9. Регистрация на дне сигналов микросейсм в широкой полосе частот в различных условиях и регионах с целью выявления особенностей их возбуждения и распространения.

10. Регистрация на дне сигналов от местных и удаленных землетрясений в широкой полосе частот с целыо выявления особенностей распространения различных типов волн в коре океанического типа и мантии Земли.

11. Исследование влияния океанических волноводов на распространение микросейсм, взаимодействия микросейсм с континентальными склонами и формирования устойчивых спектров микросейсм.

12. Проведение сравнительного анализа спектров микросейсм, зарегистрированных в толще воды, па океаническом дне и на суше с целыо выявления особенностей их генерации и распространения в различных частотных диапазонах.

12. Исследование затухания микросейсм при распространении на большие расстояния с целью уточнения областей их преимущественной генерации.

13. Анализ геодипамической обстановки в районе Авачипского залива Камчатки и оценка возможности изучения краткосрочых предвестников сильных землетрясений в этом регионе.

14. Разработка и испытания донной обсерватории для регистрации геофизических и гидрохимических параметров придонного слоя с целью выявления и исследования краткосрочных предвестников сильных морских землетрясений.

Методика исследований

Для исследования погрешностей регистрации широкополосных сигналов землетрясений использовались методы, применяемые обычно при измерении быстропротекающих процессов. Производились оценки динамических погрешностей с учетом инерционности сейсмографов, рассматривались условия корректности и единственности решений при восстановлении входных сигналов.

При анализе помех, вызываемых придонными течениями, и разработке рекомендаций по оптимальному конструированию донных сейсмографов использовался метод, состоящий в сочетании качественных оценок, даваемых теорией турбулентного течения, и количественных оценок, полученных путем натурного эксперимента.

При регистрации и анализе микросейсм как случайных нестационарных процессов применялись оценки усредненных во времени корреляционной и спектральной функций. Исследованы свойства таких оценок и способы их измерения.

При исследовании способов генерации и путей распространения микросейсм в океанических волноводах в основу были положены методы, применяемые обычно в области гидроакустики «мелкого моря» и на повышенных частотах. Трансформация этих методов в область глубокого океана и инфрапизких частот, потребовала специального рассмотрения влияния сдвиговых воли па резонансные явления на дне.

Научная и техническая новизна

Разработаны и используются в экспедициях Института океанологии РАН широкополосные автономные донные сейсмографы, защищенные несколькими авторскими свидетельствами и патентом на изобретения. По ряду основных параметров (частотный диапазон регистрации, реальный динамический диапазон, способ привязки к единому времени, защита от помех, экономичность питания) эти сейсмографы не имеют аналогов среди отечественных и зарубежных морских приборов аналогичного назначения. Сейсмографы экспонировались на всемирных выставках в экспозиции России в 1998 г. (ЭКСПО-1998, г.Лиссабои, Португалия), в 2000 г. (ЭКСПО-2000, г.Гапповер, Германия) и в 2005 г. (ЭКСПО-2005, г.Пагоя, Япония).

Предложены и исследованы метод и устройство для привязки регистрируемых сигналов к Единому времени, основанный на цифровой компенсации температурной погрешности кварцевого генератора. Устройство отличается высокой точностью и экономичностью питания. Предложены способы временной коррекции донных часов с помощью гидроакустического канала связи в условиях интенсивных помех и нестабильной скорости распространения акустических сигналов. Эти методы и устройства защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

Рассмотрены вопросы взаимодействия корпуса сейсмографа с мягким дном. Показано, что в данном случае большое значение имеют реологические свойства донных осадков - вязкость, время релаксации и др., что ранее практически не учитывалось. Для исследования явлений, возникающих при взаимодействии сейсмографа с мягким дном, предложено использовать модель вязко - пластичной среды. Приводятся результаты экспериментальных исследований, подтверждающие выбор данной модели.

Проведен анализ механизмов возбуждения специфических помех в донных широкополосных сейсмографах за счет придонных течений: при непосредственном воздействии турбулентности на блок сейсмопремников, при генерации акустических колебаний за счет турбулентности и при возбуждении акустических помех колеблющимися элементами сейсмографа. Даны рекомендации по уменьшению их влияния.

При исследовании микросейсм с целыо сокращения объема регистрируемой информации и объема вычислений весь частотный диапазон разбивался на ряд поддиапазонов, с оптимальным выбором частот дискретизации и времени усреднения в каждом поддиапазоне. Такое техническое решение позволило увеличить время регистрации примерно на два порядка без снижения точности оценки параметров микросейсм. Для измерения спектров микросейсм использованы оценки усредненных во времени корреляционной и спектральной функций нестационарных случайных процессов, рассмотрены свойства таких функций и погрешности.

Получены уникальные записи сигналов землетрясений и микросейсм в широком частотном диапазоне, позволившие найти объяснения ряду явлений, связанных с генерацией и распространением микросейсм в океанической среде. Установлены зависимости интенсивности максимумов спектров микросейсм от развития местных штормов и устойчивость формы равновесных спектров микросейсм, возбуждаемых удаленными источниками. Проведенный сравнительный анализ показал, что спектры давления микросейсм, измеренные в толще воды, существенно отличаются от спектров смещения (ускорения), измеренных па дне, и от спектров, измеренных на континенте. В соответствие с предложенной моделью возбуждения и распространения микросейсм даны объяснения ряду наблюдавшихся "парадоксов" микросейсм: задержки во времени или отсутствия роста интенсивности микросейсм в ряде случаев при развитии сильных штормов, несовпадения направлений прихода микросейсм с направлениями на эпицентры сильных штормов и др.

Научная обоснованность и достоверность

Научная обоснованность разработанных принципов построения широкополосных донных сейсмографов в целом и отдельных их элементов подтверждена длительными сравнительными испытаниями на стенде Института Физики Земли РАН в течение 1994 - 1998 годов и успешным использованием донных сейсмографов в ряде экспедиций И О РАН в течение 15 лет.

При исследовании взаимодействия корпуса сейсмографа с мягким дном применялась модель пластично-вязкой среды (модель Биигхема). Обоснованность выбора данной модели была проверена экспериментальным путем. В ходе экспериментов оценивались вязкость материала, величина статического внутреннего трения, имитировался процесс погружения сферического корпуса в мягкое дно при разных нагрузках. В качестве экспериментального материала были выбраны мелкодисперсные глины по своим свойствам и составу близкие к алевритовым илам занимающим свыше 80% дна мирового океана.

Достоверность полученных результатов при измерениях сигналов землетрясений и микросейсм на морском дне подтверждается сравнением с результатами, полученными различными авторами, в разное время и другими методами (спектры микросейсм и сигналов землетрясений, полученные в доппых скважинах, на дне, на суше и в водной толще). Научная обоснованность полученных выводов о формировании устойчивых спектров микросейсм и путях их распространения, а также, резонансных явлениях в обводненном слое донных осадков определяется тем, что они опираются на фундаментальную теорию распространения упругих воли в слоистых средах.

При исследовании мест возбуждения и путей распространения микросейсм использовались данные, полученные с помощью донных сейсмографов ИО РАИ, опубликованные результаты ряда зарубежных морских сейсмологов, а также, данные стационарных наземных сейсмостанций, полученные за длительный период времени (около 50 лет).

Практическая ценность полученных результатов

Разработаны и успешно используются широкополосные автономные донные сейсмографы, которые по основным метрологическим характеристикам (частотному и динамическому диапазонам, порогу чувствительности, экономичности питания и др.) приближаются к лучшим наземным сейсмографам и не имеют аналогов среди отечественных и зарубежных морских приборов аналогичного назначения.

Получены уникальные записи сигналов землетрясений и микросейсм в широком частотном диапазоне, позволившие найти объяснения ряду явлений, связанных с генерацией микросейсм и распространением сигналов землетрясений и микросейсм в океанической среде.

Разработанные принципы построения широкополосных донных сейсмографов и накопленный опыт их применения позволяют на их базе создавать стационарные морские сейсмологические сети, в частности, в районах промышленного освоения акваторий с целыо мониторинга сейсмической обстановки и предупреждения опасных ситуаций. Разработанные сейсмические приборы могут также стать основой разрабатываемой глобальной международной океанической системы сейсмологических наблюдений.

Разработана, испытана в натурных условиях и передана в опытную эксплуатацию в Институт сейсмологии и вулканологии ДВНЦ РАН (Камчатка) донная обсерватория для регистрации ряда геофизических и гидрохимических параметров водной среды, в том числе краткосрочных предвестников сильных землетрясений. По своим техническим показателям донная обсерватория может использоваться для экологического мониторинга акваторий, вовлеченных в промышленное развитие, в частности, в районах строительства нефтегазовых объектов.

Основные защищаемые положения

- Разработаны и используются в экспедициях Института океанологии РАН широкополосные автономные донные сейсмографы, по ряду основных параметров (частотный диапазон регистрации, реальный динамический диапазон, способ привязки к единому времени, защита от помех, экономичность питания) приближающиеся к лучшим наземным образцам и не имеющие аналогов среди отечественных и зарубежных морских приборов подобного назначения. Сейсмографы экспонировались на всемирных выставках в экспозиции России в 1998 г. (ЭКСПО-1998, г.Лиссабон, Португалия), в 2000 г. (ЭКСПО-2000, г.Ганновер, Германия) и в 2005 г. (ЭКСПО-2005, г.Нагоя, Япония).

- В результате проведенных исследований и длительной экспериментальной проверки установлено, что электрохимические сейсмоприемники по основным метрологическим параметрам (полосе пропускания и чувствительности) близки к лучшим наземным стационарным сейсмопреобразователям и отличаются малыми габаритами, весом, устойчивостью к ударам (до 30 g), способностью работать без ручной юстировки под любым углом наклона. Эти качества позволяют с успехом использовать эти приборы в широкополосных донных сейсмографах.

- Разработанные метод и устройство временной привязки регистрируемых сигналов к единому времени с цифровой компенсацией температурной погрешности кварцевого генератора опорной частоты позволяют обеспечить необходимую точность электронных часов при работе в составе донного сейсмографа. При длительной работе сейсмографа на дне для временной коррекции часов возможно применение методов с использованием канала гидроакустической связи. Эти методы и устройства защищенные авторскими свидетельствами и патентом на изобретения.

- Для оценки спектров микросейсм возможно использование усредненных во времени корреляционной и спектральной функций, применяемых для оценки слабо нестационарных случайных процессов. Эти функции преобразуются линейными системами и измеряются с помощью тех же устройств, что и функции эквивалентных стационарных процессов. При исследовании микросейсм е целью сокращения объема регистрируемой информации и объема вычислений весь частотный диапазон следует разбивать на ряд поддиапазонов, с оптимальным выбором частот дискретизации и времени усреднения в каждом поддиапазоне. Такое техническое решение позволяет существенно увеличить время регистрации без снижения точности оценки параметров микросейсм.

- При взаимодействия корпуса сейсмографа с илистым дном определяющее значение имеют реологические свойства донных осадков - вязкость, время релаксации и др., что ранее практически не учитывалось. Для исследования возникающих явлений, следует использовать модель вязко - пластичной среды (модель Бипгхема). Проведенные оценки показали, что для диапазона частот 0,003 - 30 Гц, используемом в широкополосной донной сейсмологии, влияние массы сейсмографа па результаты регистрации на илистом дне пренебрежимо мало, если длина волны много больше размеров корпуса прибора. Существенные погрешности могут возникнуть при постановке сейсмографа па резиноподобные среды - торфяники, скопления водорослей и др., имеющие большую область упругих деформаций.

- Придонные течения могут вызывать существенные помехи при регистрации сейсмических сигналов на дне в широкой полосе частот - путем непосредственного воздействии па блок сейсмопремников, при возникновении турбулентности вокруг выступающих частей сейсмографа или неровностей дна и при возбуждении акустических полей колеблющимися элементами сейсмографа. Для уменьшения помех от течений следует применять отдельный блок сейсмоприемпиков и обеспечивать необходимый разнос, уменьшать поперечное сечение корпуса с сейсмоприемниками при увеличении его веса, исключать тонкомерные наружные элементы, увеличивать обтекаемость корпуса, выбирать для постановки относительно ровное дно.

- Обводненный слой донных осадков оказывает существенное влияние на распространение сейсмических колебаний. За счет резонансных явлений в слое осадков амплитуда поперечных волн на дне может значительно увеличиваться. Продольные волны проходят через обводненный слой с относительно небольшими изменениями амплитуды.

- Интенсивности и частоты максимумов спектров микросейсм, возбуждаемых местными штормами, тесно связаны с развитием спектров ветрового волнения. Спектры микросейсм от удаленных источников сохраняют устойчивость формы, которая определяется условиями их распространения по океаническим волноводам. -Спектры микросейсм от удаленных источников, измеренные на дне, па суше и в толще воды имеют как общие признаки, так и существенные различия. Эти различия определяются условиями распространения сейсмических сигналов в океанических волноводах и в переходной зоне море - суша.

- Обширные области океанов (абиссальные равнины) для рассматриваемого диапазона частот сейсмоакустических сигналов (0,003 - 10 Гц) представляют собой плоские волноводы типа вода - дно, которые существенным образом влияют на распространение сигналов донных землетрясений и микросейсм.

- Затухание микросейсм при распространении на большие расстояния по коре континентального типа происходит по тому же закону, что и для соответствующих поверхностных воли Релея или Лява, вызванных землетрясениями. Существенное влияние на распространение микросейсм на границе море - суша оказывает крутизна континентальных склонов. Этим можно объяснить задержки во времени или отсутствия роста интенсивности микросейсм в ряде случаев при развитии сильных штормов, несовпадения направлений прихода микросейсм с направлениями на эпицентры сильных штормов и другие явления.

Личный вклад автора

Автор настоящей работы, начиная с 1984 года, принимал активное участие в разработке, испытаниях и практическом использовании в экспедициях ИО РАН различных типов автономных донных сейсмографов. Основные этапы: разработка первого макета цифро-аналогового сейсмографа (1984 - 1986 гг.), участие в экспедиции в северо-восточной части Тихого океана (1986 г.); разработка ряда цифро-аналоговых сейсмографов и их испытания (рейсы в северную Атлантику, 1988 г., в Средиземное море и центральную Атлантику, 1989 г., Черное море, 1990 г., Средиземное море и северную Атлантику, 1991 г., Баренцево море, 1992 г.; модернизация сейсмографов и регистрация сейсмических сигналов на суше, 1994-1996 гг.; разработка аппаратуры и проведение экспериментов по краткосрочному прогнозу землетрясений на Камчатке (1995 - 1999 гг.); участие во всемирных выставках ЭКСПО-98, (г.Лиссабон, Португалия, 1998 г.), модернизация приборов и участие в ЭКСПО-2000 (г.Ганновер, Германия, 2000 г.), ЭКСПО-2005 (г.Нагоя, Япония). Параллельно с разработкой донных сейсмографов автором проводились теоретические исследования, направленные на совершенствование методов их использования, а также, анализ и обобщение получаемых экспедиционных материалов.

Структура и объем работы

Предлагаемая работа состоит из Введения, пяти Глав и Заключения. В Главе 1 проводится анализ развития зарубежной и отечественной донной сейсмологии, рассматривается современное состояние морского сейсмологического приборостроения, определяются основные нерешенные задачи. В Главе 2 анализируются вопросы разработки и совершенствования широкополосных донных сейсмографов и методов их использования. Рассматриваются широкополосные сейсмоприемиики электрохимического типа для донных сейсмографов, устойчивые к механическим воздействиям и изменениям температуры. Исследуются методы статистической оценки микросейсм. Предлагаются способы сокращения объема данных и количества вычислений при измерении их параметров. Описываются экономичные цифровые системы сбора и регистрации информации с твердотельными накопителями. Предлагаются способ и экономичные устройства для временной привязки информации к Единому времени. Рассматриваются особенности конструктивного исполнения широкополосных донных сейсмографов. Приводятся результаты их длительных стендовых испытаний.

В Главе 3 исследуются особенности регистрации широкополосных сейсмических сигналов на дне акваторий. Рассматриваются вопросы взаимодействия корпуса дойных сейсмографов с мягким дном, анализируются возможные искажения при регистрации сигналов. Исследуется влияние обводненного слоя осадков на регистрацию сейсмических сигналов. Рассматривается влияние придонных течений на работу широкополосных донных сейсмографов, проводится количественная оценка помех.

В Главе 4 приводятся основные результаты экспедиционных исследований с применением разработанных в ИО РАН широкополосных донных сейсмографов. Анализируются результаты регистрации на дне микросейсм и сигналов землетрясений от близких и удаленных источников в различных условиях. Рассматривается ряд специфических явлений, связанных с микросейсмами: устойчивость формы их спектра при значительном изменении интенсивности, причины микросейсмических «штормов», волновой состав, условия затухания при распространении на большие расстояния, условия трансформации на континентальном склоне.

В Главе 5 работы исследуются вопросы разработки и использования донных обсерваторий для регистрации возможных краткосрочных предвестников сильных морских землетрясений. Рассматривается геодинамическая обстановка в сейсмически активном районе - Авачипском заливе Камчатки. Оцениваются возможные гидрохимические и гидрофизические предвестники сильных землетрясений в этом регионе. Описываются особенности разработки и конструирования донной обсерватории в Институте океанологии РАН. Приводятся результаты ее испытаний и опытной эксплуатации в Авачипской бухте полуострова Камчатка.

Диссертация содержит 250 страниц, в том числе 105 рисунков, 27 таблиц, 203 наименования использованных источников.

Заключение диссертации по теме «Океанология», Левченко, Дмитрий Герасимович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая итоги исследований, проведенных в рамках данной работы, основные результаты можно сформулировать следующим образом.

1. Разработаны и успешно используются в экспедициях Института океанологии РАН в течение 15 лет широкополосные автономные донные сейсмографы трех модификаций: цифро-аналоговый, цифровой с управляющим компьютером, цифровой с основным и выносным компьютерами. Для увеличения длительности автономной работы сейсмографов на дне применялись специальные электронные схемы и специальные режимы их работы, позволяющие обеспечивать надежную работу при малом потреблении питания. Для оценки динамических погрешностей регистрации сигналов землетрясений в широкой полосе частот использовались методы, применяемые в теории измерения быстропротекающих процессов.

2. Исследованы и прошли длительную проверку уникальные электрохимические широкополосные (0, 003 Гц - 30 Гц) сейсмоприемники типов ЭХП-17 и ЭХП-20 разработки Института электрохимии РАН, по основным метрологическим параметрам (полосе пропускания и чувствительности) близкие к лучшим наземным стационарным сейсмоприемникам и отличающиеся малыми габаритами, весом, устойчивостью к ударам (до 30 g), способностью работать без ручной юстировки, под любым углом наклона. Эти качества позволяют с успехом использовать электрохимические сейсмоприемники в широкополосных донных сейсмографах.

3. При исследовании микросейсм с целью сокращения объема регистрируемой информации и объема вычислений весь частотный диапазон разбивался на ряд поддиапазонов, с оптимальным выбором частот дискретизации и времени усреднения в каждом поддиапазоне. Такое техническое решение позволило увеличить время регистрации примерно на два порядка без снижения точности оценки параметров микросейсм.

4. Разработаны метод и экономичное устройство временной привязки регистрируемых сигналов к единому времени путем цифровой компенсации температурной погрешности кварцевого генератора опорной частоты. Для коррекции генератора при длительной работе сейсмографа на дне предложены методы с использованием канала гидроакустической связи. Эти методы и устройства защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

5. Рассмотрены вопросы взаимодействия корпуса сейсмографа с мягким дном. Проведен анализ принятой ранее модели в виде колебательной системы второго порядка. Показано, что в данном случае большое значение имеют реологические свойства донных осадков - вязкость, время релаксации и др., что ранее практически не учитывалось. Для исследования явлений, возникающих при взаимодействии сейсмографа с мягким дном, предложено использовать модель вязко - пластичной среды. Приводятся результаты экспериментальных исследований, подтверждающие выбор данной модели. Проведенные оценки показали, что для диапазона частот 0,003 -30 Гц, обычно используемом в широкополосной сейсмологии, влияние массы сейсмографа на результаты регистрации пренебрежимо мало как для продольных, так и для поперечных волн, если длина волны много больше размеров корпуса прибора.

6. Проведен анализ трех различных механизмов воздействия придонных течений на работу широкополосного донного сейсмографа: непосредственное раскачивание контейнера с сейсмоприемниками турбулентным течением, возбуждение акустических помех за счет вихрей Кармана и за счет вибрации тонкомерных элементов конструкции сейсмографа. Сложность анализа состояла в необходимости рассмотрения возбуждения помех в ближней зоне акустического поля и отсутствии количественных оценок влияния турбулентности. Получены оценки уровня помех и предложены рекомендации по их существенному уменьшению.

7. Рассмотрено влияние обводненного слоя осадков на регистрацию сейсмических сигналов на дне. Показано, что за счет резонансных явлений в слое осадков амплитуда сдвиговых волн на дне может значительно увеличиваться. Продольные волны проходят через обводненный слой осадков с относительно небольшими изменениями амплитуды. Указанные явления необходимо учитывать при обработке результатов регистрации сейсмических сигналов на морском дне.

8. Для проверки и отработки тракта регистрации широкополосной цифровой донной станции ИО РАН и его программного обеспечения в лаборатории сейсмометрии Института сейсмологии Объединенного института Физики Земли РАН (г.Москва) проводились длительные исследования на специальном стенде с марта по август 1994 года и с мая 1996 года по апрель 1998 года. За время испытаний с помощью сейсмоприемников ЭХП-20 и цифрового регистратора были зарегистрированы уровни дневных и ночных сейсмических шумов, несколько сотен региональных землетрясений и четыре телесейсмических события (землетрясения в Мексике, Индонезии, Пакистане и Индии), В результате исследований на стенде было установлено, что разработанная аппаратура и программы обеспечивают уверенную регистрацию как региональных, так и удаленных землетрясений и сигналов микросейсм, а донная сейсмостанция по основным параметрам (частотному диапазону и чувствительности) близка к образцовой стационарной наземной сейсмометрической аппаратуре. Высокий научно-технический уровень разработанной аппаратуры был подтвержден участием в двух всемирных выставках (Лиссабон, 1998 г. и Ганновер, 2000 г.).

9. С помощью разработанных широкополосных автономных сейсмографов во время морских экспедиций ИО РАИ получен ряд уникальных регистрации иа дне микросейсмических шумов от местных и удаленных источников, микросейсмических "штормов", записей сигналов местных и удаленных землетрясений, сейшевых колебаний акватории и др.

10. Результаты эксперимента в Эгейском море (октябрь 1989 г,), в котором практически одновременно регистрировались сигналы микросейсм и поверхностные гравитационные волны, позволили подтвердить механизм возбуждения микросейсм с помощью стоячих морских волн, предложенный Лонге - Хиггинсом (1950 г.). Соотношение частот максимумов спектров микросейсм и поверхностных волн составляло двух. Сдвиг по фазе между сигналами микросейсм в каналах X и Z составлял в среднем около 90° с опережением по горизонтальному каналу, при отношении амплитуд 8 : 1, т.е. движение частиц дна происходило по прямым эллипсам, сильно вытянутым по горизонтали. Поэтому можно предположить, что в составе микросейсм на дне преобладали волны Релея, деформированные влиянием водной среды. По результатам эксперимента была произведена оценка коэффициентов преобразования при возбуждении микросейсм как отношение максимальных значений энергетических спектров микросейсм и морских волн. Энергетический коэффициент преобразования для максимума спектра микросейсм для данного эксперимента был равен Ко,25 = 5.6.10'13.

П. По результатам регистрации на дне Северной Атлантики в районе Азорских островов удаленного Гималайского землетрясения (октябрь 1991 г.) были построены дисперсионные кривые волн Лява для коры переходного между (континентом и океаном) типа и обнаружены волноводы со слоем пониженной скорости на глубине около 60 км и на глубинах от 160 до 200 км. Были получены записи микросейсм от удаленных источников и построены спектры характерной формы.

12. Во время экспедиции в Мотовском заливе Баренцева моря (май 1992 года) были получены устойчивые записи микросейсм от удаленных источников, а также, в средней части Мотовского залива было зарегистрировано (20 - 21 мая) достаточно редкое для сейсмометрии явление - сейшевые колебания поверхности воды. Спектральный анализ записей показал, что в спектре горизонтальной составляющей преобладают нечетные гармоники (0,003 и 0,005 Гц), а в спектре вертикальной - четные (0,002, 0,004, 0,006 и 0,008 Гц). Проведенные оценки дали максимальную высоту сейшевых волн около 0,6 метра.

13. Ряд сейсмологических наблюдений был выполнен в северо-восточной части Черного моря в ходе экспедиционных работ в августе - сентябре 1999 г. и сентябре 2001 г. Этот район характеризуется высокой сейсмичностью, обусловленной надвиганием Большого Кавказа на подцвигаемую морскую субплиту. В то же время здесь наблюдается интенсивное промышленное развитие: строительство газопровода Россия - Турция, нефтеналивного терминала в районе порта Новороссийск и других морских объектов. В результате проведенных исследований было зарегистрировано в общей сложности свыше 1200 сейсмических событий. Из них подавляющее большинство (90%) это местные микроземлетрясения и толчки с магнитудой меньше 1-2, которые не фиксируются близлежащими береговыми сейсмостанциями. Зарегистрировано также значительное количество местных и региональных землетрясений с магнитудой 2-3, приуроченных к тектоническим разломам кавказского побережья и морского дна. В августе 1999 года вблизи Черноморского побережья Турции произошел ряд разрушительных землетрясений. Донными сейсмостанциями, которые были установлены через сутки после первого сейсмического удара, был зарегистрирован ряд афтершоков этих землетрясений. Кроме того, был записан ряд продолжительных сейсмических сигналов (около 80-250 с), которые можно связать с сотрясениями от местных подводных лавин и оползней.

14. В ряде экспериментов были установлены зависимости частоты и интенсивности максимума спектров микросейсм от развития местного шторма и устойчивость формы равновесных спектров микросейсм, распространяющихся от удаленных источников. В результате этих исследований получены данные, позволяющие судить о природе микросейсм, установлены участки спектра с устойчивым пониженным уровнем шумов ("окна"), в которых целесообразно производить измерения удаленных и слабых землетрясений.

15. Результаты регистрации и исследования сейсмических сигналов в широкой полосе частот непосредственно на морском дне позволили сделать ряд выводов о способах возбуждения и распространения сигналов микросейсм и морских землетрясений по океаническим волноводам. Спектры давления микросейсм, измеренные в толще воды, существенно отличаются от спектров смещения (ускорения), измеренных сейсмографами на дне и от спектров, измеренных сейсмографами на континенте. Микросейсмы могут возбуждаться во всем частотном диапазоне их измерения одновременно рядом источников, расположенных на поверхности и в толще океана, в атмосфере, в земной коре и мантии. Поверхность океана непрерывно генерируют микросейсмы. Форма спектров микросейсм зависит в основном от способов их распространения, а не от способов генерации. Большие области океанов представляют собой плоские волноводы типа вода - дно со средней глубиной около 4 км.

16. Рассмотрена модель волновода, состоящая из слоя воды и упругого полупространства. Для анализа модели использованы результаты теории распространения упругих колебаний в слоистых средах. Показано, что крутые склоны "окон" в спектрах давления микросейсм определяются резонансными явлениями в океанских волноводах. На частотах около 0,1 Гц - волноводом типа вода - дно, на частотах около 0,01 Гц волноводом типа вода - вода и внутренними волнами.

17. В составе микросейсм, распространяющихся по дну, преобладают поверхностные волны Релея, Лява, Стоунли, как наименее затухающие с расстоянием. На частотах ниже 0,1 Гц преобладают волны Релея, на частотах от 0,1 Гц до 1 Гц -волны, распространяющиеся в океанском волноводе типа вода - дно, на частотах выше 1 Гц - волны Стоунли. Волны Лява возбуждаются за счет сейсмической эмиссии в коре и мантии или за счет модификации волн Релея на неоднородностях Земной коры. Задержки во времени или отсутствие роста интенсивности микросейсм в ряде случаев при развитии сильных штормов можно объяснить сдвигом максимума спектра морских волн по сравнению с полосой пропускания океанского волновода и особенностями прохождения через континентальный склон. Затухание микросейсмических колебаний при их распространении происходит по тем же законам, что и для обычных поверхностных сейсмических волн.

18. Полученные результаты экспериментальных исследований и теоретический анализ условий возбуждения и распространения сейсмических сигналов в океанических волноводах позволили дать новые объяснения целому ряду явлений, связанных с регистрацией микросейсм и не находивших объяснения ранее. В частности, устойчивость формы спектров микросейсм, возбуждаемых удаленными источниками, причины возникновения донных микросейсмических "штормов", волновой состав микросейсм и их возбуждение на различных частотах, условия затухания микросейсм при распространения на большие расстояния, отличия формы спектра микросейсм при регистрации их в воде, на дне и на суше

19. Рассмотрены основные направления разработки и использования донных обсерваторий, методы и средства измерения гидрофизических и гидрохимических параметров придонного слоя воды, особенности разработки донных обсерваторий для регистрации и исследования краткосрочных предвестников сильных морских землетрясений. Рассмотрены результаты разработки и особенности конструкции опытной донной обсерватории ИО РАН для регистрации возможных краткосрочных предвестников землетрясений.

20. Проведен анализ геодинамического состояния Юго-восточной части Камчатского полуострова, отличающейся высокой сейсмической активностью. Рассмотрены возможные краткосрочные предвестники сильных землетрясений в этом регионе. Описаны результаты испытаний и опытной эксплуатации донной обсерватории ИО РАН в Авачинской бухте Камчатки.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Левченко, Дмитрий Герасимович, 2007 год

1. Абрамов O.K., Графов Б.М. Электрохимические приемчики механических колебаний и возможность их использования в сейсмометрии // Сейсмич. приборы. В. 11. М.: Наука. 1978. С. 203 -208.

2. Аки К, Ричарде П. Количественная сейсмология, т.1, 2. М.: Мир. 1983. 815 с.

3. Акустика океана. Ред. Бреховских Л.М. М.: Наука, 1974. 690 с.

4. Акустика океана. Современное состояние. Ред. Бреховских Л.М. М.: Наука, 1982. 240 с.

5. Акустика морских осадков. Ред. Л. Хэмптон. М.: Мир. 1977, 520 с.

6. Алексеев С.Г., Левченко Д.Г. Вычисление спектральных и корреляционных функций широкополосных случайных сигналов // Совр. пробл. метрологии. М.: ВНИИОФИ. 1975. С.49-53.

7. Алексеев С.Г., Гельман М.М., Котюк А.Ф., Левченко Д.Г. Цифровая установка измерения вероятностно-статистических характеристик инфранизкочастотных процессов//Измерительная техника. 1978, №3. С. 26-30.

8. Андиева Т.А., Супруненко О. И. Разломная тектоника Камчатки и сопредельных акваторий// Труды ВНИГРИ, вып.367. Л. 1975. С. 100-114.

9. Атлас океанов. М.: 1992. 200 с.

10. Багимов А.И., Левченко Д.Г., Марыкивский О.Е. Двухканапьный широкодиапазонный анализатор спектра// Приборы и техника эксперимента. 1978. №6. С.64-66.

11. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир. 1971, 408 с.

12. БоксДж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. М.: Мир, 1974. Вып. 1 и 2, 370 с.

13. Болдырев С.А. Донные сейсмологические наблюдения на Анголо Бразильском геотраверсе (Южная Атлантика)// Вулк. и сейсмол. 1993. №6. С. 58 - 71.

14. Болдырев С.А., Кадыков И.Ф. Сейсмометрические наблюдения в Индийском океане с помощью автономных донных станций// Сейсмол. иселед. Мирового океана. М.: Наука, 1983. С. 65-81.

15. Болдырев С.А., Спирин A.M. Изучение южнокурильских землетрясений с помощью автономных донных сейсмических станций// Вулканол. и сейсмол. 1980. №5. С. 48-60.

16. Бондарчук В.Г. Основы геоморфологии. М.: Учпедгиз. 1949, 319 с.

17. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Изд. АН СССР, 1957. 500 с.

18. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса// Природа. 1992, № 12.

19. Викулин А.В., Дроздюк В.Н., Семенец Н.В., Широков В.А. К землетрясению без риска. Петропавловск-Камчатский. Изд. СЭТ0.1997. 120 с.

20. Винер Н., Пэли Р. Преобразования Фурье в комплексной области. М.: Наука. 1964. 306 с.

21. Винник Л.П. Структура 4-6 секундных микросейсм // ДАН СССР. 1965. Т. 162, №5. С. 1041 - 1044.

22. Воловов В. И. Отражение звука от дна в океане. М.: Наука, 1997. 300 с.

23. Воробьев В.М., Таракановский А.А. Разломы восточной Камчатки и дна прилегающей части Тихого океана//ДАН СССР. Т.245. № 5. 1979. С. 123-131.

24. Воробьев И.П., Дербиков И.П., Ефремов В.П., Левченко Д.Г., Шеии Б.Н. Донная сейсмостанция. А.С. от 12.07.1985 г. №1351409.

25. Воробьев И.И., Левченко Д.Г., Шеин Б.Н. Способ измерения геофизических величин и устройство для его осуществления. А.С. СССР от 30.07.1987 г. №1586404.

26. Воронина Е.В., Левченко Д.Г., Соловьев С.Л., Сонькин А. В. Особенности регистрации сильного Гималайского землетрясения на дне центральной части Атлантического океана и дисперсия длиннопериодных волн Лява // Физика Земли. 1995, N2. С. 3-17.

27. Гаврилов В.А., Левченко Д.Г., Утяков Л.Л., Шехватов Б.В. Гидрохимическая донная станция для регистрации краткосрочных предвестников морских землетрясений // Океанология. 2000. Т.40, № 3. С. 456 467.

28. Галенин Б.Г., Дугипов Б.А., Кривицкий С.В., Крылов Ю.М., Подмогильный И.А., Поляков Ю.П., Попков Р.А., Стрекалов С.С. Ветер, волны и морские порты. Л.: Гидрометиздат, 1986. 260 с.

29. Геохимические методы прогноза землетрясений // Сб. под ред. акад. Барецкого В.Л. М.: Наука, 1992.211 с.

30. Гидросейсмологические предвестники Узбекистана. Ташкент: ФАН, 1983. 135 с.

31. Голицын Б.Б. Новая организация сейсмической службы в России. М.: Изд. АН СССР, 1960. Т.2. С. 425 426.

32. Грибанов Ю.И., Мальков В.Л. Выборочные оценки спектральных характеристик стационарных случайных процессов. М.: Энергия. 1978. 148 с.

33. Гутенберг Б. Физика земных недр. М.: ИЛ. 1963,262 с.

34. Дозоров Т.А., Соловьев С.Л. О регистрации донных сейсмических шумов в диапазоне 0,01-10 Гц // Физ. Земли. Сер. геоф. 1990. № 8. С. 10 -19.

35. Дозоров Т.А., Соловьев С.Л. О связи низкочастотного шума в океане с сейсмическими колебаниями дна// Океанология. 1991. Т.31. № 3. С. 514 519.

36. Долбшкина Н.А., Корчагина О.А. Особенности образования и распространения микросейсм в Баренцевом и Охотском морях// Изв. АН СССР, сер. геоф. 1964, №6. С. 847-857.

37. Долбшкина НА., Лазаренко Т. А., Мамичев В. И. Об источнике длиннопериодных микросейсм// Физ. Земли. 1967. С. 51 54.

38. Ермаков И.Н. Частотные спектры шумового поля в плоскостном волноводе// Акуст. жур., 1986, Т. 32, в. 2. С. 264 267.

39. Жданов М.А. О низкочастотных микросейсмах и возможных причинах их формирования// Морская сейсмология и сейсмометрия. М.: ИО АН СССР. 1989. С. 8 49.

40. Жданов М.А., Левченко Д.Г., Соловьев С.Л. Об измерении донных сейсмических шумов в диапазоне 0,01-10 Гц (Северо-Эгейский трог) // Океанология, 1993, N 2. С.299-303.

41. Желтухин А.С. Опытно-методические режимные наблюдения по проблеме краткосрочного прогноза землетрясений в морских сейсмогенных зонах // Тр. конф. «Опыт комплексного изучения геофизических полей для целей сейсмопрогноза». М.: ВСЕГИНГЕО, 1998. С. 115-123.

42. Загорский Я. Т., Левченко Д.Г., Носов В.М. Измерительные усилители на транзисторах. М.: Энергия, 1971.217 с.

43. Зверев С.М., Фурсов А.П., Халилулов Ш.Ш. Аппаратура для сейсмологических исследований на дне моря// Сейсмол. исслед. Мир. океана. М.: МГК, 1984. С. 34 -50.

44. Зобин В.М. Механизм очагов землетрясений и сейсмотектоническое деформирование Камчатско Командорского региона в 1964 - 1982 гг. // Вулканология и сейсмология. 1987. № 6. С. 78-92.

45. Зубко Ю.Н, Левченко Д.Г., Леденев В.В., Парамонов А.А. Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга II Научное приборостроение. 2003. Т. 13, № 4. С. 70-82.

46. Ильин А.В., Богоров Г.В. К методике количественной оценки расчлененности рельефа дна// Океанология, 1971. Т. XI, в. 2. С. 326 333.

47. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И, Ватолин Е.С., Кунтыш М.Ф. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969, 390 с.

48. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973,495 с.

49. Кадыков И.Ф. Акустика подводных землетрясений. М.: Наука, 1986. 125 с.

50. Кадыков И.Ф. Подводный низкочастотный акустический шум океана. М.: Эдиториал УРСС, 1999. 151 с.

51. Казьмин В.Г., Лобковский Л.И., Пустовитенко Б.Г. Современная кинематика микроплит в Черноморско-Южно-Каспийском регионе// Океанология. 2004. Т.44, №4. С.600-610.

52. Карякин Н.И, Быстрое КН., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа, 1962. 560 с.

53. Кацнельсон Б.Г., Петкин В. Г. Акустика мелкого моря. М.: Наука, 1997. 190 с.

54. Ковачев С. А., Левченко Д.Г., Соловьев С.Л. Характер регистрации землетрясений на дне океана в зависимости от частотной полосы сейсмического канала// Вулканол. и сейсмол. 1991. №4. С. 86-89.

55. Кондорская Н. В., Аранович З.И. Методические основы оптимизации системы сейсмических наблюдений// Физика Земли, 1971, № 7. С. 14-30.

56. Контарь Е.А., Левченко Д.Г., Соловьев С.Л. Влияние придонных течений в сочетании с рельефом дна на шумовые условия в точке наблюдений// Вулканол. и сейсмол. 1991, N4, с.97- 103.

57. Контарь Е.А., Левченко Д.Г., Соловьев С.Л. Придонные течения в сейсмически активном районе Атлантического океана// Докл. АН СССР, 1990, т.ЗЮ, N5, с.1231-1235.

58. Котюк А.Ф., Кнюпфер А.П., Левченко Д.Г. Измерение характеристик быстропротекающих процессов. М.: Машиностроение, 1979. 68 с.

59. Криволапое Г.И., Левченко Д.Г., Шеин Б.Н., Чернецкий Г.А. Способ временной привязки информационной системы и устройство для его осуществления: А.С. СССР от 25.12.1987г. № 1586404.

60. Криволапое Г.И, Левченко Д.Г., Шеин Б.Н., Чернецкий Г.А. Способ сейсмических исследований дна водного бассейна и устройство для его осуществление. А.С. СССР от 25.12. 1987 г. № 1605810.

61. Кузин И.П Фокальная зона и строение верхней мантии в районе Восточной Камчатки. М.: Наука. 1974. 132 с.

62. Кузин И.П., Левина В.И., Левченко Д.Г., Соловьева О.Н., Фленов А.Б. О скоростях волн Р и S в зоне Беньофа Южной Камчатки// Физика Земли. 2004,№ 2. С. 3 14.

63. Кузин И.П., Федотов С.А. и др. О сейсмичности и глубинном строении Камчатки и Командорских островов по детальным сейсмологическим исследования в 1961 -1964 гг. Строение и развитие земной коры на Советском Дальнем Востоке. М.: Наука. 1969. С. 97-110.

64. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. М.: Наука, 1988.720 с.

65. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Теория упругости. М.: Наука, 1987, 245 с.

66. Левченко Д.Г. Особенности конструирования широкополосных донных сейсмографов// Океанология. 2001. Т.41. № 4. С. 613 626.

67. Левченко Д.Г. Результаты регистрации широкополосных (0,003 10 Гц) сейсмических сигналов на морском дне // Океанология. 2002. Т.42. № 4. С. 620 - 631.

68. Левченко Д.Г., Багимов А.И., Марыкивский О.Е. Двухканальный широкодиапазонный анализатор спектра// Приборы и техника эксперимента, 1978, № 6. С.64-66.

69. Левченко Д.Г., Мациевский С.А. Широкополосные цифровые донные сейсмостанции// Сейсмические приборы. 2000. № 33. С. 52 68.

70. Левченко Д.Г., Мухин В.Л., Шеин Б.Н. Способ хронирования информации автономной донной станции и устройство для его осуществления. А.С. СССР от 30.07.1987 г. № 1512344.

71. Левченко Д.Г., Розман Б.Я., Утяков Л.Л., Шахраманян М.А. Выносные донные станции для геофизического мониторинга и оперативного оповещения о землетрясениях и цунами// Сб. трудов МГИ. Севастополь: 1992. С. 57-61.

72. Левшин А.Л., Горяинов Н.Н. Распространение продольных сейсмических волн в песчапых породах// Изв. вузов. 1962. № 4. С. 5 12.

73. Линьков Е.М. Сейсмические явления. Л.: Изд. ЛГУ, 1987. 247 с.

74. Лисицин А.П. Лавинная седиментация и перерывы в осадконакоплении в морях и океанах. М.: Наука, 1988. 300 с.

75. Лисицын А.П. Осадкообразование в океанах. М.: Наука, 1974. 438 с.

76. Лобковский Л. И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М.: Наука, 1988,250 с.

77. Лобковский Л.И., Никишин A.M., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. Ь.: Научный мир, 2004. 600 с.

78. Малюжинец Г Д. Возбуждение, отражение и излучение поверхностных волн на клине с заданными импеданцами граней // Докл. АН СССР, 1958. Т. 121, № 3. С. 436 -439.

79. Мкртчян О.Р., Мхитарян С.А., Ахсахалян Г.А., Мхитарян С.Х., Левченко Д.Г. Вопросы оптимизации микропроцессорной автономной донпой сейсмической станции с твердотельным накопителем// Морская сейсмология и сейсмометрия. М.: ИО АН СССР, 1989, с.55-62.

80. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. 382 с.

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

82. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. М.: Мир, 1964. 306 с.

83. Непрочное ЮЛ. Морские геофизические исследования в Академии Наук// Океанология. 1999. Т.39. № 5. С. 702-711.

84. Непрочное Ю. П., Седов В.В., Островский А. А. Сейсмические шумы на дне океана// Докл. АН СССР. 1982. Т. 263, №5. С. 1098- 1101.

85. Непрочное Ю.П., Седов В.В. Островский А.А. Экспериментальные исследования донного сейсмического шума в океане // Океанология. 1983. Т. 23, вып. 2. С. 276 -283.

86. Океанология. Физика океана. Т.2. Гидродинамика океана. Ред. Каменкович В.М., Монин А.С. М.: Наука, 1978. 455 с.

87. Островский А.А. Донные сейсмоэксперименты. М.: Наука, 1998. 255 с.

88. Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1993. 325 с.

89. Рыков А. В. Моделирование сейсмометра // М.: ОИФЗ РАН. 1995. 87 с.

90. Рыкунов Л.Н. Микросейсмы. Экспериментальная характеристика естественных микроколебаний грунта в диапазоне периодов 0,07-8 секунд. М.: Наука, 1967. 200с.

91. Рыкунов Л.Н., Седов В.В. Сейсмологические исследования рифтовой зоны Аравийско -Индийского хребта// Иссл. по пробл. рифт зон Мир. океана. М.: Наука, 1972. В.2. С. 120- 126.

92. Саваренский Е.Ф. Сейсмические волны. М.: Недра, 1972. 290 с.

93. Саваренский Е.Ф., Кирпос Д.П, Элементы сейсмологии и сейсмометрии. М.: ГИТТЛ, 1955. 543 с.

94. Садовский М.А., Монахов Ф.И., Селенов А.Н. Гидрогеодинамические предвестники Южно-Курильских землетрясений // Докл. АН СССР. 1977. Т. 236. № 1. С. 50 -53.

95. Селиверстов Н.И. Сейсмоакустические исследования переходных зон. М.: Наука. 1987. 112с.

96. Соловьев С.Л. История и перспективы развития морской сейсмологии. М.: Наука. 1985. 152 с.

97. Соловьев C.JI. Сейсмологические донные наблюдения в СССР и за рубежом. М.: Наука, 1986. 118 с.

98. Соловьев С.Л., Ковачев С.А., Кузин И.П. Микросейсмичность Эгейского и Тирренского морей по наблюдениям донных сейсмографов. М.: Наука, 1992, 158 с.

99. Справочник геофизика М.: Недра, 1966. Т.4, 750 с.

100. Справочник физических констант горных пород. Под ред. С. Кларка мл. М.: Мир, 1969, 540 с.

101. Табулевич В.Н. Штормовые микросейсмические колебания и комплекс явлений, возникающих одновременно с ними в атмосфере. Новосибирск.: Наука. 1986. 151 с.

102. Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 г. Ташкент.: ФАН, 1971. 672 с.

103. Ткаченко Г.Г., Капочкин Б.Б. Способ прогноза фаз тектонической активности. Патент РФ, № 1837139, 1993.

104. Толстой И., Клей К. С. Акустика океана. М.: Мир, 1969, 300 с.

105. Удинцев Г.Б., Непрочное Ю.П. 20-й рейс НИС «Академик Курчатов»// Океанология. 1975. Т. 15, №5. С.931-932.

106. Федотов А. С. О сейсмическом цикле, возможности численного сейсмического районирования и долговременном сейсмическом прогнозе // Сейсмические регионы в СССР. М.: Наука, 1968. С. 121 150.

107. Федотов С.А., Шумилина Л.С., Чернышева Г.В. Сейсмичность Камчатки и Командорских островов по данным детальных исследований // Вулканол. и сейсмол. 1987. №6. С. 29-60.

108. Фролов А. Ф., Коротких КВ. Инженерная геология. М.: Недра, 1983, 300 с.

109. Фукс В.Р. Введение в теорию волновых движений в океане. Л.: ИЛУ, 1982.200 с.

110. Хитаров Н.И., Войтов Г.И., Лебедев B.C. О геохимических предвестниках землетрясений на прогнозных полигонах. М.: Наука, 1974. 165 с.

111. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. М.: Наука. 1971. 400 с.

112. Юшин В.И. Минимизация емкости памяти цифрового коррелятора // Статисти-ческая обработка случайных сигналов. Новосибирск: Наука, 1971. С.21-29.

113. Adair R.G., Orcutt J.A., Jordan Т.Н. Low-frequency noise observations in the deep ocean. JASA. 1986. 80(2). P.633-645.

114. Agnew D. S. Vertical seismic noise at very low frequencies // J. Geoth. Res. 1978. V. 83 (B), N 11. P. 5420-5424.

115. Araki E., Suyehiro K. Long period seismic noise in deep ocean boreholes // Proc. ОНР/ ION Joint Symp. Japan, 2001. P. 112 114.

116. Badal /., Seron F.I. Love waves normally incident at the Atlantic continental margin off the Iberian Peninsula// Annales Geophys. 1987. V.5 (B). P. 273-280.

117. Beranzoli L., Etiope G., Favali P., Frugoni F., Smeiglio G. GEOSTAR observatory for geophysical and environmental monitoring// Intern. Workshop Scient. Use Submar. Cables. Japan, Okinawa. 1997. P. 126-130.

118. Biot M.A. The interaction of Rayleigh and Stoneley waves in the ocean bottom// Bull. Seism. Soc. Am. 1950. P. 80-93.

119. Bradner H, de Jerphanion L.G., Langlois R. Ocean microseism measurements with a neutral buoyancy free-floating midwater seismometer// Bull. Seism. Soc. Am., 1970, V.60, №4. P. 1139- 1150.

120. Bruno J.N., Oliver J. The seismic noise of the Earth's surface // Bull. Seism. Soc. Am., 1959. V.49, N 4. P. 349-353.

121. Chapman N.R., Chapman D.M.F. A coherent ray model of plane wave reflection from a thin sediment layer//JASA. 1993, V.94, № 5. p. 2731 -2738.

122. Craig H., Upton J.E., Ching Y. Horowitz R.M. Investigation of radon and helium as possible fluide-phase precursors of earthquake // Summ. Techn. Rep. 1978. V.5. P 345 348.

123. Davies D. Dispersed Stoneley waves on the ocean bottom// Bull. Seism. Soc. Am. V.55. P.903.

124. Delaney J.R. NEPTUNE: an interactive submarine observatory at the scale of a tectonic plate// Long Term Observations in the Oceans. OHP/ION Joint Symposium. Japan, 2001. P. 309.

125. Dozorov T.A. and Soloviev S.L. Spectra of ocean-bottom seismic noise in the 0.01-10 Hz range//Geophys. J. 1991. Int. 106 N1. P.l 13-121.

126. Duenneber F.K., Blackinton G., Sutton G.N. Current generated noise recorded on ocean bottom seismometers//Mar. Geophys. Res. 1981. V.5.N l.P.109-115.

127. Duenneber F.K., McCreery Ch. S., Harris Д, Cessaro R. K., Fisher C., Anderson P. OSS IV: Nose levels, signal to noise ratios, and noise sources// Report, 1985, Part 7. P. 89 -103.

128. Duenneber F.K., Blackinton G., Sutton G. H. Current generated noise recorded on ocean bottom seismometers//Mar. Geoph. Res. 1981, V. 5. P. 109 - 115.

129. Duschenes J. D., Bar ash Т. IV., Mattaboni P. J., Solomon S. C. On the use of an externally deployed geophone package on an ocean bottom seismometer// Mar. Geph. Res. 1981. V. 4. P. 437-450.

130. Dziewonski A. Long term observatories in the oceans: synergies in science and technological solutions// Long Term Observations in the Oceans. OHP/ION Joint Symposium. Japan, 2001. P. 245-246.

131. Eguchi Т., Fujinawa Y., Fujia E., Iwasaki S. An observation network of ocean-bottom-seismometers deployed at the Sagami Trough subductin zone// Intern. Workshop Scient. Use Submar. Cables. Japan, Okinawa. 1997. P. 178 -181.

132. Favali P. SN-1: the first node of the Italian seafloor observatory network background and perspective // 3-rd Workshop Scient. Use Subm. Cables Rel. Techn., Japan, Tokyo, 2003. P.19-24.

133. Fix J. E. Ambient Earth motion in the period range from 0,1 to 2560 sec. // Bull. Seism. Soc. Am., 1972. V. 62. P. 1753-1760.

134. Frohlich CI, Loaut R., Nakamura Y. Earthquake activity in the Southern Vanuatu Arc recorded by Texas digital OBS// Mar. Geoph. Res. 1990, № 12. P. 253 267.

135. Godin O.A., Chapman D.M.F. Shear speed gradients and ocean seismo - acoustic noise resonances//JASA, 1999,106, №5. P. 2367-2382.

136. Gutenberg B. Microseisms // Advanc. in Geoph. 1958, № 5. P. 53 92.

137. Hasselmann К.A. A statistical analysis of the generation of microseisms // Rev.Geoph., 1963. V.l, N.2. P. 177-210.

138. Haubrich R. A. Earth noise, 5 to 500 millicycles per second // J. Geoph. Res. 1965. V. 70, N 6. P.1415 1427.

139. Holcomb L. G. The lower limits of the seismic backgraund noise levels // AIAA Guid. Contr.

140. Jacobson R. S., Dorman L. M., Purdy G.M., Shultz A., Solomon S. C. Ocean bottomseismometer facilities available//EOS. 1991. № 12. P. 506, 515. Jeffreys H. The reflection and reposition of elastic waves // Mon. Not. R. Astr. Soc. Geoph.

141. Suppl., 1926. V.l. P. 321 -334. Jensen H. Statistical studies on IGY microseisms from Kobenhavn and Nord. Kobenhavn, Danmark. 1961.150 р.

142. Mech. 1989. V. 207. P. 505 529. Longuet - Higgins M.S. A theory of origin of microseisms// Philos. Trans. Roy. Soc. London, 1950. V.257. P.l -35.1.nguet Higgins M.S. Can sea waves cause microseisms? // Proc. Sympos. on Microscisms.

143. Mem. 1948. V. 27. P. 1-117. Press F. , Ewing M. A theory of microseisms with geologic applications // Trans. Am.

144. Geoph. Un.,1948. V. 29, N 3. P. 163-174. Prothero W.A. Ocean bottom seismometer technology// EOS, Trans. Amer. Geoph. Un. 1984.

145. Geophysical Exploration. 1979. V. 32. №5ю P. 15-26. Saito M., Takeuchi H. Surface waves across the Pacific. Bull. Seism. Soc. Am. 1966. V. 56(5). P. 1067-1092.

146. Shinohara M., Araki E. Installation of borehole geophysical observatories in the Western Pacific by Ocean Hemisphere Project // Proc. ОНР/ ION Joint Symp. Japan, 2001. P. 16-20.

147. Solomon S.C., Mallaboni P.J., Hester R.L. Microseismicity near the Indian Ocean triplejunction// Geoph. Res. Lett. 1977. V. 4. № 12. P. 597 600. Stephen R. A., Kasahara J., Action G. D. Ocean crustal drilling at the Havaii-2 Observatory//

148. Geophys. Res. 1987.V.9. P. 47 65. Sutton G.H., Levis B. T.R., Ewing J., Duenebier F.K., Iwatake В., Tuthill D. An owerview and general results of the Lopez Island OBS Experiment// Mar. Geophys. Res. 1981b.V.5. N l.P.3-34.

149. Sutton G.H., OdegardM.E., Huussong D.M. Telemetring ocean bottom seismograph// Earthq.

150. Seism. Soc. Am. 1985a. V. 75, № 4. P. 1195 1204. Trehu A. Coupling of ocean bottom seismometers to sediment: results of tests with U.S. Geological Survey ocean bottom seismometer// Bull. Seism. Soc. Am. 1985b. V. 75, № l.P. 271 - 289.

151. Trehu A., Solomon S. Coupling parameters of the MIT OBS at Two nearshore sites// Mar.

152. Planet. Interiors. 1979. V.18. P.38-50. Wakita H. Earthquake and geochemical studies in China// Chin. Geoph. 1978. V.l. № 2. P. 443 -457.

153. Webb S.C. The equilibrium oceanic microseism spectrum// JASA. 1992. V.92 N.4. Pt.l. P.2141 -2157.

154. Webb S.C., Cox C.S. Observations and modeling of seafloor microseisms // J. Geophys. Res.1986.V.91. N.B7. P.7343 7358. Weston D. E. Wave shifts, beam shifts, and their role in modal and adiabatic propagationII

155. J AS A. 1994. V. 96, № 1. P. 406 416. Whipple F. J. W., Lee A.W. Notes on the theory of microseisms // Mon. Not. R. Astr. Soc.

156. Geoph. Suppl., 1935. V. 3. P. 287-297. Wielandt E., Steim I.M. A digital very-broad band seismograph // Annales Geophysical. 1986. V.4. P. 227-232.

157. Zelikovitz S.J., Prothero W.A. The vertical response of an ocean bottom seismometer: Analysis of the Lopez Island vertical transient tests// Mar. Geoph. Res. 1981. V. 5, №1. P. 53 -68.