если известны их значения на опорной частоте
До сих пор мы рассматривали волны, получающиеся
в результате решение одномерного волнового уравнения. Рассмотрим обобщенные
волны имеющие место, когда в среде присутствуют обменные волновые эффекты. Если
сейсмическая волна распространяется в плоскости ХOZ декартовой системы
координат под углом r к оси OZ, волновое число в случае решения двумерной
задачи, представляется в виде , где -
направление максимального затухания, -
направление распространения волны. В этом случае решение представляется в виде
, (1.50)
где -
начальная и текущая амплитуды колебаний.
При подстановке условия (1.50) в двумерное
волновое уравнение типа (1.47) для комплексного волнового числа получаем
, .
(1.51)
Таким образом в случае отдельного
распространения продольных и поперечных колебаний имеем дисперсионные
зависимости для скоростей и декрементов затухания в виде формулы (1.49). А в
случае двумерной неидеально-упругой среды комплексные волновые числа
представляются соотношениями (1.51).
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ВЫСОКОТОЧНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
ОДНОЙ СТАНЦИИ: МЕТОДИКА и ТЕХНОЛОГИЯ
.1 Аппаратура и ее описание
Сейсмическая станция «Reftek 130-01»
производства «RefractionTechnology» (США) представляет собой современный прибор
последнего поколения сейсмической аппаратуры, отвечающий всем необходимым
требованиям. Станция имеет 6 каналов сбора данных, сгруппированных по три,
систему синхронизации внутренних часов, через систему GPS, последовательный и
Ethernet-порт для обмена данными, поддерживающие стек протоколов TCP/IP, и
отдельный последовательный порт для настройки станции. Встроенное программное
обеспечение станции позволяет работать в самых различных режимах сбора данных.
Программное обеспечение регистратора позволяет использовать целый ряд
протоколов TCP/IP, UDP/IP, FTP, RTP, PPP для настройки оборудования и передачи
собранных данных по сети. Но следует заметить, что в станции используется
«урезанная» версия FTP протокола, которая не поддерживает некоторые команды.
Для станции создан собственный протокол RTP, который позволяет реализовать
передачу данных и удаленное управление станцией. Как любой высокочувствительный
прибор, станция требует особых мер при работе с ней. Станция должна быть
установлена в сухом помещении с минимальными перепадами температуры. Кабельные
линии, соединяющие регистратор с датчиком и другим оборудованием, должны быть
проложены так, чтобы исключить их механическое или термическое повреждение. GPS
антенна должна быть установлена на открытом месте, с хорошим приемом спутников,
а также должны быть приняты меры для предотвращения попадания в нее молнии.
Основные характеристики аппаратуры показаны в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Регистратор сейсмических сигналов
«REFTEK-130-01»
Размер
|
134.62
мм х 85.42 мм х 342.9 мм
|
Вес
|
2
кг
|
Тип
корпуса
|
Ударопрочный,
влагозащищенный, пластик
|
Напряжение
питания
|
10-16
В
|
Потребляемая
мощность
|
1-1.4
Вт (при 3-х канальном режиме записи) 1.7-2.1 Вт (при 6-ти канальном режиме
записи)
|
Количество
каналов
|
6
(два трехкомпонентных разъема)
|
Разрядность
|
24
бита
|
Коэффициент
усиления
|
1
или 32
|
Частоты
дискретизации
|
1000,
500, 250, 200, 125, 100, 50, 40, 25, 20, 10, 5, 1, 0.1
|
Динамический
диапазон
|
Более
135 Дб
|
Корректировка
времени и позиционирование в пространстве
|
GPS
|
Типы
каналов связи
|
Ethernet,
RS232
|
Типы
протоколов
|
TCP/IP, UDP/IP, FTP, RTP, PPP
|
Режимы
записи
|
Непрерывный,
по событию, по календарю, по внешнему сигналу
|
Объем
оперативной памяти
|
5
Мб
|
Флеш-диск
|
до
8 Гб
|
Формат
записи
|
PASSKAL
|
.2 Организация работ и размещение станции
Для сбора необходимых данных летом 2014 года
была проведена научная экспедиция, в рамках которой были проведены следующие
действия:
установка сейсмического датчика была
осуществлена на стабильном фундаменте, состоящего из монолитной скалы, на
которой была выбита ровная площадка для установки прибора. Помимо этого место
было выбрано таким образом чтобы минимизировать влияние природных помех: ветер,
перепады температур. Фотография станции на месте установки представлена на
рисунке 2.1.
обеспечение стабильного и постоянного
электропитания станции при помощи автомобильного аккумулятора;
обеспечение постоянного приема сигнала GPS, за
счет размещение приемника на возвышение, на открытой местности;
была выставлена частота дискретизации
регистрируемых данных - 100Гц, позволяющая получать данные высокого качества,
расходуя минимум энергии;
станция стабильно работала на протяжении 10
дней, до разряда аккумулятора. В течении всего периода работы аппаратуры велся
полевой журнал, в котором отмечались изменения погоды, которые могли бы
повлиять на работу станции;
Рисунок 2.1 - Сейсмодатчик размещенный в
укрытии, обеспечивающим незаметность для посторонних лиц.
.3 Обработка данных, полученных во время
экспедиции наоз. Удыль
Для обработки данных полевой экспедиции были
проведены следующие действия:
Все файлы со станции были перемещены на
компьютер и конвертированы для работы в программе DIMAS 2011
При помощи программы DIMAS 2011 были
отфильтрованы все записи в диапазоне от 2 до 12 Гц, в результате чего было
обнаружено 22 землетрясения, которые произошли в период с 23 июля по 1 августа.
При помощи математической системы matlab была
написана программа, (Приложение В) позволяющая строить спектрограммы по
имеющимся данным, отдельно по каждому каналу на каждый час, что позволило
проверить найденный землетрясения при помощи этого метода.
Так же при помощи математической системы matlab
была написана программа, (Приложение Г) позволяющая определять азимуты
землетрясений методом одной станции.
Вычисленные азимуты были подтверждены данными,
которые были получены с других сейсмостанций, работающих в этом регионе:
Тымовская, Оха, Ванино, Горный, Чегдомын.
После подтверждения все результатов
землетрясения были привязаны к координатам и были на нанесены на карту,
содержащею тектонические разломы при помощи среды ArcGIS
Была создана таблица, в которой была
систематизирована вся информация по землетрясениям для их сопоставления друг с
другом, которая представлена (Приложение А).
.4 Техника безопасности при работе с компьютером
При работе с компьютером нужно соблюдать
следующие правила /25/:
. Системный блок устанавливается в месте, где он
не будет подвергаться толчкам и вибрациям, а также интенсивному запылению.
. Монитор устанавливается на уровне глаз так,
чтобы на экран не попадали прямые солнечные лучи и, если вы пользуетесь
ЭЛТ-монитором, позади монитора не работали люди.
Уровень определяется так: сидя за компьютером и
глядя горизонтально, вы должны видеть верхний край экрана. Расстояние от ваших
глаз до экрана должно быть в пределах 50-70 см.
Что касается запрета работать позади
ЭЛТ-монитора, то следует обратить внимание на то, что ЭЛТ-монитор основан на
электронно-лучевой трубке, которая при своей работе создает электромагнитное
поле (к жидкокристаллическим мониторам это не относится). Со стороны экрана
существует хорошая защита, а с обратной стороны такая защита слабее. Нахождение
человека в электромагнитном поле монитора может вредить его здоровью.
. Клавиатура устанавливается в месте, удобном
для работы, так, чтобы она не загрязнялась. Мелкие частицы могут заклинивать
клавиши, мешая им работать, жидкость, попав внутрь корпуса клавиатуры, вызывает
выход из строя микросхем. Ремонт клавиатуры стоит дороже, чем приобретение
новой. Существуют защищенные клавиатуры, но они довольно дорогие.
. Принтер должен иметь устойчивое основание и
достаточный простор для печати документов. Нельзя устанавливать принтер на
горизонтальный системный блок.
. Все работы, связанные с переключением кабелей,
соединяющих устройства компьютера, следует выполнять при выключенном
компьютере!
. Перед включением компьютера необходимо
убедиться, что все токоведущие части надежно изолированы, а розетки заземлены.
. Не рекомендуется работать на компьютере более
4-х часов подряд. После каждого часа работы рекомендуется устраивать
физкультурные паузы, снимающие нагрузку с глаз.
Общая продолжительность пребывания за монитором
не должна превышать 6 часов.
.5 Техника безопасности при работе с
сейсмостанцией и условия безотказной работы прибора
При работе со станцией нужно соблюдать следующие
правила:
Переноска станции осуществляется только в
специальных защитных контейнерах
Станцию необходимо устанавливать на устойчивой
поверхности во избежание каких либо подвижек прибора.
Место установки станции должно быть защищено от
внешних факторов: прямые солнечные лучи, порывы ветра, так же необходимо
исключить вероятность затопления станции.
Необходимо обеспечить скрытность станции от
посторонних лиц и диких животных.
Перед подключением станции к источнику питания
необходимо удостовериться в целостности изоляции
Все работы по переключению кабелей необходимо
делать при отключенной станции.
.6 Характеристики и свойства землетрясений
Землетрясения, в зависимости от их магнитуды
происходят с разной периодичностью - чем землетрясение сильней, тем оно реже. В
Таблице 2.2 систематизированы землетрясения по их частоте проявления.
Таблица 2.2 - Как часто происходят землетрясения
Землетрясения
|
Магнитуда
|
Среднее
число событий в год
|
Мега-событие
|
|
0,04
|
Катастрофическое
|
8-8,9
|
1
|
Разрушительное
|
7-7,9
|
17
|
Сильное
|
6-6,9
|
134
|
Умеренное
|
5,-5,9
|
1319
|
Слабое
|
4-4,9
|
Незначительное
|
3-3,9
|
Около
130 тыс.
|
Очень
слабое
|
2-2,9
|
Около
13000 тыс.
|
Микро-событие
|
0-1.9
|
Около
1 мил
|
Для удобной классификации землетрясений они были
поделены по балам, взависимости от их мощности и величины повреждений, которые
они вызывают на поверхности земли /26/. В таблице 2.3 приведена классификация
землетрясений по баллам.
Таблица 2.3 - Краткая расшифровка шкалы
MSK-64.Более подробная характеристика включает в себя три отдельных критерия:
ощущения людей, воздействие на сооружения, воздействие на рельеф
Баллы
|
Факторы
проявления на поверхности Земли
|
1
балл
|
Не
ощущается людьми, фиксируется приборами
|
2
балла (Очень слабое)
|
Фиксируется
приборами, ощущается в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном
состоянии, и на верхних этажах зданий
|
2
балла (Слабое)
|
Колебания
отмечаются немногими людьми
|
4
балла (Умерено)
|
Колебания
отмечаются многими людьми, возможно дребезжание стёкол
|
5
баллов (Сильно)
|
Колебания
отмечаются даже на улице, многие спящие просыпаются, отдельные предметы
раскачиваются
|
6
баллов (Умеренно-сильное)
|
В
зданиях появляются трещины
|
7
баллов (Очень сильное)
|
Трещины
в штукатурке и в стенах, люди в панике покидают дома. Возможно падение
предметов
|
8
баллов (Разрушительное)
|
Большие
трещины в стенах, падение карнизов и дымовых труб
|
9
баллов (Крайне разрушительное)
|
Обвалы
в некоторых зданиях.
|
10
баллов (Опустошительное)
|
Трещины
в грунте (шириной до 1 м.) Обвалы во многих зданиях, разрушение старых
построек
|
11
баллов (Катастрофическое)
|
Многочисленные
трещины на поверхности земли, обвалы в горах. Разрушение зданий
|
12
баллов (Мега-событие)
|
Полное
разрушение всех сооружений, серьёзные изменения в рельефе
|
Магнитуда землетрясения характеризует общую
энергию сейсмических колебаний земной поверхности. Магнитуда определяется как
«логарифм отношения максимальных амплитуд волн данного землетрясения к
амплитудам таких же волн некоторого стандартного землетрясения» (магнитуда
«стандартного землетрясения» принимается за 0). Впервые шкала магнитуд была
предложена в 1935 году Ч. Рихтером, поэтому до сих пор очень часто говорят о
«магнитуде по шкале Рихтера», что неточно. Шкала Рихтера приближенно
соответствует современным формулам для расчёта магнитуды, но в настоящее время
не используется.
Изменение магнитуды на единицу означает рост
амплитуды колебаний в 10 раз и рост количества выделившейся энергии в 32 раза.
В отличие от интенсивности, магнитуда не имеет
единицы измерения - она обозначается целым числом или десятичной дробью, так
что сказать «магнитуда 6,9 баллов» - неправильно. Интенсивность определяется по
субъективным показателям: ощущениям людей, повреждениям сооружений, изменениям
рельефа, в то время как определение магнитуды основано на строгих
физико-математических расчётах. Можно провести такую аналогию: бальность
землетрясения - это навскидку оцененная сила взрыва (определяемая по внешним
проявлениям), а магнитуда - мощность взрывного устройства. Однако следует
помнить, что магнитуда не является абсолютным значением энергии землетрясения,
это всего лишь относительная характеристика.
.7 Физический принцип регистрации землетрясений.
Сейсмограф Голицина
В 1906 Борис Борисович Голицин сконструировал
первый в мире электромагнетический сейсмограф. Большинство сейсмографов,
работающих сегодня работают по принципу разработанным Б.Б. Голициным, с тем
лишь исключением, что сегодня используется цифровая форма записи.
Сейсмограф Голицына представляет собой: тяжёлый
металлический груз, прикрепленный закрепленный на раме, которая в свою очередь
висит на пружине. Колебания груза происходят вверх и вниз. На конце рамы
закреплены проводящие катушки, помещенные между сильными магнитами. Вся система
неподвижна при отсутствии землетрясения. Во время землетрясения начинает
двигаться подставка к тяжелому грузу, который из-за большого веса отстает в
движении от подставки. При этом дальний конец рамы с катушкой движется между
магнитами, тем самым вызывая в катушках электрический ток. После этого ток
поступает в зеркальный гальванометр с закрепленным на нем маленьким зеркальцем,
которое отражает луч света на фотобумагу, оставляя после прохождения рисунок
сейсмограммы.
3. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЫ ПО
ПАРАМЕТРАМ ЗАТУХАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И СПЕКТРАМ МИКРОСЕЙСМ
.1 Результаты измерений
За время научной экспедиции на озере Удыль было
зарегистрировано 22 сейсмических события. Магнитуда этих событий варьируется от
0.7 до 4. Все эти землетрясения нанесены на карту (рисунок 3.1).Более подробно
данный мониторинг в нашей ранней работе /27/
Рисунок 3.1 - Положение эпицентров
зарегистрированных землетрясений и основные тектонические нарушения района
работ
.2 Исследование шумов
Для примера взяты два землетрясения №
7(27.07.2014 02:58).На рисунках 3.2 и 3.3 показаны записи шума до и после этих
землетрясений (полоса частот 2-20 Гц)
Рисунок 3.2- Запись сейсмического шума до землетрясения
Рисунок 3.3- Запись сейсмического шума после
землетрясения
На рисках 3.4 и 3.5 показаны спектры шума до и
после землетрясения.
Цифрами 1, 2, 3, 4 на рисунке 3.5 обозначены
разные окна после землетрясения, числа минус один и минус два на рисунке 3.4 -
до землетрясения.
Рисунок 3.4- Спектры сейсмических шумов до
землетрясения
Рисунок 3.5- Спектр шумов после землетрясения
Из сейсмограмм и спектров сейсмических шумов
видно, что соотношение сигнал/шум для данного землетрясения составил 3.2. Шум
после землетрясения не изменился.
.3 Регистрация микро землетрясений
Регистрация слабых землетрясений магнитудой 3-4
Землетрясения данной магнитуды являются
достаточно мощными, чтобы быть зарегистрированными другими региональными
сейсмостанциями, что позволяет провести локацию по двум или более
станциям.Всего зарегистрировано 3 события: это 3, 4, 13 по представленной
таблице (Приложение А). Пример записи землетрясений в данном диапазоне магнитуд
представлен на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 - Сейсмограмма записи землетрясения
После расчета координат землетрясения по методам
одной станции оно было отмечено на карте и соотнесено с данными полученными со
станций в Горном и Ванино (рисунок 3.7). Погрешность метода одной станции
относительно метода трех станций составила порядка 40 км, что является
допустимым для данного метода.
Рисунок 3.7 - Определение эпицентра
землетрясения по данным трех станций
Регистрация микро землетрясений магнитудой 1-3
Землетрясения данной магнитуды являются не
достаточно мощными, чтобы быть зарегистрированными другими региональными
сейсмостанциями, поэтому в большинстве случаев они регистрируются только
отдельной станцией, что снижает эффективность локации. Всего зарегистрировано
17 событий в данном диапазоне магнитуд (Приложение А). Пример записи
землетрясений в данном диапазоне магнитуд представлен на рисунок 3.8.
Рисунок 3.8 - Сейсмограмма записи землетрясения
с магнитудой 1-3
После расчета координат землетрясения по методам
одной станции оно было отмечено на карте и соотнесено с данными полученными со
станции вГорном (рисунок 3.9). Погрешность метода одной станции относительно
метода трех станций составила порядка 45 км, что является допустимым для
данного метода.
Метод нескольких станций являет наиболее точным
и удобным, но чтобы его успешно применять в нашем регионе необходимо наращивать
сеть станций, на сегодняшний день при малой численности станций и высоком
уровне промышленных помех на многих станциях, при малой мощности события почти невозможно
качественно записать его несколькими станциями одновременно.
Рисунок 3.9 - Определение эпицентра
землетрясения по двум станциям.
Регистрация землетрясений магнитудой меньше 1
Данные землетрясения уверенно фиксируются только
на малых расстояниях меньше 100 км и проводить анализ по ним крайне
затруднительно. Тем не менее, для расчета анизотропии к расчеты приняты все
землетрясения (Приложение А). Пример записи землетрясений в данном диапазоне
магнитуд представлен на рисунок 3.10.
Рисунок 3.10 - Сейсмограмма записи землетрясения
с магнитудой меньше1
.4 Разработка алгоритма определения параметров
землетрясений для решения прямой задачи сейсмического мониторинга
вертикально-слоистых анизотропных сред
.4.1 Общие допущения и предположения
Интерпретация материалов сейсморазведки с
применением стандартных автоматизированных систем обработки проводится обычно
на основе пространственной слоисто-изотропной модели среды. Но сопоставление
результатов интерпретации с данными поискового и разведочного бурения часто
обнаруживает наличие систематических расхождений в результатах структурных
построений, достигающих иногда нескольких десятков, а то и сотен метров. Это
означает, очевидно, что слоисто-изотропная модель неадекватна реальной среде и,
следовательно, требуется выбор или построение иной модели, учитывающей
сейсмологические особенности изучаемого разреза и с помощью которой можно было
бы объяснить упомянутые систематические расхождения.
Но более эффективный подход состоит в том, что
уже на этапе проектирования полевых работ, а тем более в процессе интерпретации
полевых данных, необходимо использовать более общие интерпретационные модели по
сравнению с идеализированной слоисто-изотропной моделью. Именно такая тенденция
превалирует в современной трехмерной сейсморазведке, с внедрением которой в
практику геологоразведочных работ создались благоприятные условия для решения
весьма широкого круга фундаментальных и прикладных задач. К числу таких задач
относится построение, анализ и применение при интерпретации сейсмических данных
особого класса пространственных скоростных и поглощающих моделей среды, которые
в самом широком смысле принято называть анизотропными моделями.
Необходимо подчеркнуть, что указанной задаче в
последнее время уделяется все большее внимание, что объясняется это двумя
основными причинами. Первая из них связана с тем почти очевидным фактом, что
информация об анизотропии скоростей позволяет увеличить точность структурных построений:
от единиц до нескольких десятков процентов.
Вторая причина состоит в том, что обнаружение
анизотропии скоростных и поглощающих свойств среды и корректная интерпретация
этого явления позволяет в благоприятных обстоятельствах решать как генетические
задачи, связанные с объяснением природы так называемых носителей анизотропии
(трещин, разломов, тонкой слоистости и др. объектов), так и чисто прикладные
задачи, такие как, например, структурно-формационные, либо литофациальные
задачи.Как показывает анализ литературы /1-20/, при всем многообразии моделей,
используемых при изучении сейсмической анизотропии, в сейсморазведке наибольший
практический интерес вызывают модели сред, где анизотропия обусловлена либо
субгоризонтальной слоистостью, либо субвертикальной трещиноватостью осадочных
отложений, либо одновременным действием этих факторов. Именно такие модели
являются основным объектом исследований, результаты которых излагаются в
настоящей работе.
Круговые сейсмические наблюдения уже давно
используются в практике сейсморазведочных работ для решения различных
геологических задач. Одна из таких задач, которой в последнее время уделяется
все большее внимание в виду ее практической значимости, состоит в изучении
анизотропии осадочных пород, обусловленной вертикальной (субвертикальной)
трещиноватостью среды. В работах как отечественных, так и зарубежных авторов
при изучении этого типа анизотропии обычно предполагается, что размеры
носителей анизотропии намного меньше по сравнению с длинами зондирующих сейсмических
волн. Такое предположение часто оправдано и подтверждается как при физическом
моделировании, так и при полевых наблюдениях. Вместе с тем вполне реальна и
такая ситуация, когда поперечные размеры трещин или разломов в земной коре
сопоставимы, а иногда намного больше длины используемых сейсмических волн. В
этих условиях теория трансверсально-изотропных сред уже не подходит и требуется
иной подход.
В данной работе рассматриваются простейшие
математические модели распространения сейсмических волн в таких средах с целью
изучения влияния различных параметров трещиноватости на сейсмическую
анизотропию и их (моделей) последующего использования при количественной
интерпретации результатов наблюдений прямых, отраженных и преломленных волн в
различных модификациях с данными электроразведки. При этом предполагается, что
азимутальная сейсмическая анизотропия среды обусловлена системой вертикальных
или почти вертикальных и параллельных между собой пластов со средней мощностью
dи с равномерным распределением в пространстве. Предполагается также, что их
пространственная плотность ρ такова,
что межпластовые расстояния не меньше мощности тонкого слоя. С другой стороны
предполагается, что мощность отдельных пластов dбольше длины зондирующей
сейсмической волны. Последнее допущение позволяет использовать при решении
прямой задачи законы геометрической сейсмики и фактически является основным в
последующих выкладках и рассуждениях. Иными словами, в данной главе нами
рассматривается простейшая лучевая схема распространения волн в неоднородных
средах, существенно упрощающая решение задачи.
Геологическим аналогом рассматриваемой модели
могут служить системы субвертикальных разломов или зон субвертикальной
трещиноватости горных пород, которые далее - достаточно условно - мы будем называть
тонкими вертикальными пластами. Полагая, что такие пласты насыщены флюидами
(например, водой), в дополнение к сделанным допущениям примем также, что
скорость волн в основной породе V0больше скорости волн V1в тонких пластах,
которые к тому же принимаются изотропным.
.4.2 Годограф прямой волны
Поместим общий источник возбуждения сейсмических
волн в центр кругового профиля наблюдений радиуса R и выберем такую систему
полярных координат (R,Θ), чтобы
полярная ось проходила вдоль простирания вертикальной слоистости, а полюс
совпадал с точкой возбуждения, предполагая при этом в целях симметрии
результатов, что последняя находится в центре межпластового пространства.
Очевидно, что при такой системе наблюдений искомая функция - азимутальное время
наблюдений tR0-будет контролироваться числом пересечений пластов по выбранному
азимуту,который в среднем равен 260. В рамках принятых выше допущений можно
заменить эту совокупность пластов одним толстым пластом с эквивалентной
мощностью He=R<ρdsinΘ и
расположить его в центре линии, соединяющей точку возбуждения О и точку приема
Р с полярными координатами R и Θ (рисунок
3.11).
Рисунок. 3.11 -Модель тонкого пласта для расчета
времени первых вступлений
С учетом того, что скорости волн в основной
породе и в тонких пластах равны Voи Vi соответственно, можно сразу же получить
общее выражение для искомого азимутального времени прохождения прямой волны из
точки О в точку P:
tR,Θ
= top = toA + tAB + tBP= OA / Vo + AB / Vi + BP / Vo(3.1)
При этом очевидно, что
AB=He/cosα1,
А из центральной симметрии рисунка следует, что
OA=BPиOA
+ BP = 2S/sine = 2S/cosα,
где2S = PP'-He
= RsinΘ-RρdsinΘ;
e- угол выхода прямой волны из точки
возбуждения;
α- угол падения волны
на эквивалентный пласт;
αα1-угол преломления на
тонком пласте, определяемого из известного закона преломления.
3.5 Механическая модель волноводов по данным
инструментальных наблюдений
.5.1 Пространственное распределение
землетрясений относительно пункта наблюдений
В процессе моделирования на ЭВМ рассматривалась
возможность использования полученных выше формул для изучения влияния на
сейсмическую анизотропию различных физических и пространственных характеристик
трещиноватых сред, таких как азимут простирания трещин, угол падения и мощность,
пространственная плотность и относительная скорость волн. Отрабатывалась также
оптимальная схема наблюдений, методика обработки полевых данных и представления
результатов.
Выяснилось, что при изучении анизотропии
проходящими, волнами вопрос, связанный с выбором землетрясений, играет заметную
роль.
Очевидно, что это наиболее естественная система
выбора связана с группированием сейсмических событий вдоль и поперек структур.
В процессе обработки выяснилось, что отношения амплитуд продольных и поперечных
волн от землетрясений, пришедших с разных азимутов, отличаются в 1,5-2 раза
(рисунок 3.12).
Рисунок 3.12 - Отношение амплитуд продольных и
поперечных волн в азимутах 0-3600
Из общих соображений ясно, что при изучении
азимутальной сейсмической анизотропии информация о параметрах анизотропии
содержится в разностном поле времен At = ta - tn, где ta- наблюдаемое поле
времен при наличии анизотропии, tn- нормальное поле времен, в отсутствие
анизотропии. Отличие отношений амплитуд в 1,5-2 раза не может быть случайным, а
отражает общие свойства неоднородностей земной коры. Для первого квадранта в
азимутах от 00 до 900 отношение амплитуд Pи S волн составляет порядка 6. Для
второго квадранта это отношение равно в среднем 4. Для третьего это отношение
равно в среднем 4. Для четвертого - 3.5
Это означает, что видимые времена пробега Sволн
отличаются от фактических вдоль и поперек тектонических структур.
Это соответствует строению земной коры вблизи
пункта наблюдений (рисунок 3.13), тектонические нарушения которой представлены
меридиональными (Лимурчанскими) разломами, а также разломами северо-восточного
простирания (Удыльский разлом).
Рисунок 3.13 - Схема тектонических нарушений
вблизи пункта наблюдений /28/
.5.2 Механическая модель анизотропной среды
В соответствие с моделью (рисунок 3.11)
уменьшение амплитуд сейсмических волн практически на одинаковом расстоянии
эпицентров может быть связано только с пространственной неоднородностью земной
коры. Поперечная волна S является волной сдвига и она распространяется вдоль
разломов как в волноводе. Этим объясняется увеличение отношения амплитуд P и S
волн вдоль основных тектонических структур в районе озера Удыль (рисунок 3.13).
По данным регионального каталога гипоцентры
землетрясений концентрируются в интервалах 10-25 и 40-60км. По данным
электроразведки горизонтальные неоднородности (рисунок 3.14) чередующихся зон
повышенного и пониженного сопротивления также концентрируются в области 10-15
км и 50 км.
Такое пространственное соотношение
электроразведочных и сейсморазведочных данных может быть в случае, если
реальная геологическая среда обладает свойствами неоднородности, выдержанного
простирания. Как правило, зоны пониженных скоростей и зоны пониженных
сопротивлений находятся в хорошем согласии друг с другом в разломных зонах.
Рисунок 3.14 - Вертикальный разрез
электросопротивлений горных пород. Геоэлектрическая модель по субмериодиальному
профилю п. Многовершинный - р. Мухты /28/
По результатам моделирования геофизических полей
геологическая среда представлена в виде блоков, размерами порядка 120-150 км с
признаками самоподобия 1:2 /29/.
Учитывая результаты соотношений амплитуд
продольных и поперечных волн (рисунок 3.12) данную геофизическую модель можно
представить в виде систем связанных блоков, с различными коэффициентами связи
между блоками вдоль и поперек структур (рисунок 3.15).
Рисунок 3.15 -Механическая модель связанных
блоков. Обозначения. Квадраты - самоподобные блоки зсемной коры с коэффициентом
подобия 1:2. Стрелки - направления сдвиговых деформаций. Длина стрелки
определяет величину сдвига. Пружинки - упругие связи между блоками. Отсутствие
стрелок означает меньшую по отношению к остальным блокам степень
взаимодействия.
На представленной схеме механической модели
земной коры направления больших стрелок совпадает с преобладающим азимутом
разломов северо-восточного простирания. На рисунке показаны смещения для блоков
второго порядка (все 4 блока находятся в одном блоке 1-го порядка). Аналогичная
схема справедлива для блоков третьего порядка и т.д. То есть для данной
самоподобной системы блоков динамические жесткости вдоль структур намного
меньше им ортогональных. Этим определяется величина относительного
горизонтального смещения блоков (длина стрелок вдоль и поперек структур).
Данная механическая модель позволяет объяснить прохождение сейсмических волн
вдоль тектонических структур в виде волноводов на большие расстояния, даже при
незначительной магнитуде землетрясений.
3.6 Физическая модель микросейсмических
проявлений до и после землетрясений
.6.1 Закономерности в спектрах микросейсм и их
проявлении до и после землетрясений
На Рисунках 3.16 - 3.18 представлены типичные
волновые формы спектрограммы землетрясений и микросейсм до и после
землетрясений, которые были получены в результате разработанной программы
(Приложение Б)
Рисунок 3.16 - Спектр Х - компоненты
землетрясения магнитудой М=1.7 и микросейсм до и после землетрясения
Рисунок 3.17 - Спектр Y - компоненты
землетрясения магнитудой М=2.1и микросейсм до и после землетрясения
Рисунок 3.18 - Спектр Y - компоненты
землетрясения магнитудой М=1.4
Наиболее значимые проявления микросейсм для всех
землетрясений проявляются за 30-60 сдо землетрясения практически во всем
спектре мощности самого сейсмического события в интервале частот от 1 до 10-15
Гц. Непосредственно перед землетрясением наблюдается относительное затухание.
После землетрясения в течение 30-50 с наблюдается повышенная интенсивность
проявления микросейсм в том же интервале спектра. Однако в отличие и
синхронного возбуждения геосреды во всем интервале частот до землетрясения,
после землетрясения наиболее длительное проявление микросейсм выделяется в
интервале частот 5-6 Гц.
Для все событий характерен микросейсмический шум
в интервале частот от 0 до 1 Гц. Данные закономерности позволили применить для
моделирования слабых землетрясений теорию термодинамики.
.6.2 Физическая модель на основе законов
термодинамики
На рисунке 3.19 представлена спектрограмма с
выделенными периодами проявления интенсивности микросейсм. На рисунке
обозначены:
зона 1 - период сейсмического затишья до
землетрясения;
зона 2 - период действия штормовых;
зона 3 - период микросейсмического затишья перед
землетрясением;
зона 4 - спектрограмма периода проявления
землетрясения;
зона 5 - область затухания штормовых микросейсм;
зоны 6, 8 -области с фрагментами спектров
штормовых микросейсм;
зона 7 - период сейсмического затишья после
землетрясения;
зона 9 - область квазипериодического
микросейсмического шума.
Рисунок 3.19 - Спектр Y - компоненты землетрясения
магнитудой М=1.8и микросейсм до и после землетрясения (пояснения в тексте).
Данные закономерности вписываются в
термодинамическую модель землетрясения, разрабатываемую на основе фазовых
переходов "жидкость-газ-жидкость" /30, 31/ при различной динамике
изменения температуры, давления и объема замкнутого и открытого включения.
На рисунке 3.20 представлены различные типы
термодинамической системы.
На рисунке 3.20 обозначены:
А - переход жидкости в газ водонасыщенного
включения при увеличении объема вмещающих пород и уменьшении давления при
постоянной температуре;
Б - переход жидкости в газ при уменьшении
температуры вмещающих пород и уменьшении давления водонасыщенного включения при
постоянном объеме;
В - переход жидкости в газ при увеличении
температуры вмещающих пород и увеличении температуры водонасыщенного включения
при постоянном давлении;
Г - переход жидкости в газ при уменьшении
давления вмещающих пород и уменьшении давления вследствие диффузии из области
водонасыщенного включения при постоянной температуре.
Рисунок 3.20 -Термическая модель слабых
землетрясений (пояснения.в тексте)
Данная модель описывает все динамические условия
вскипания жидкости. В отличие от динамики кипения жидкости при атмосферном давлении,
при котором 1 литр волы испаряется в среднем за 40 мин, в нашем случае фазовый
переход носит практически взрывной характер. Время фазового перехода не
превосходит 50 с. При этом объем жидкой фракции флюида может меняться в широких
пределах, что и определяет магнитуду землетрясения.Это теоретическая модель
позволяет представить еще одну интерпретацию появления штормовых микросейсм.
Экспериментальные данные при регистрации микроземлетрясений соответствуют
данной термодинамической модели, что может послужить основанием для проведения
дальнейших исследований и подтверждении модели.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам выполненных исследований можно
сделать следующие выводы.
В результате детальных высокоточных
сейсмологических исследований зарегистрировано 22 сейсмических события.
определены азимуты всех событий и произведена
коррекция азимутов при использовании данных ближайших сейсмических станций.
произведен расчет коэффициентов затухания в
различных азимутах;
выделено два направления эпицентров
землетрясений с различными коэффициентами затухания;
с использованием модели геометрической оптики
определены параметры затухания сейсмических волн вдоль основных тектонических
структур вблизи озера Удыль.
проведено сопоставление результатов сейсмических
наблюдений с данными неоднородности земной коры, выделенными по
электроразведочным данным. Установлено качественное пространственное согласие
двух методов.
построена механическая модель геосреды, которая
позволяет интерпретировать выявленные закономерности зарегистрированных
сейсмических событий, как распространение волны в волноводе. Эта модель на
основе законов геометрической оптики, которая успешно применяется при поисках
залежей нефти и газа. Применение данной модели для водонасыщенных сред
(разломных зон) позволило существенно расширить ее возможности и применить ее
для изучения анизотропии геологической среды.
рассмотрены основные закономерности в динамике
микросейсмического шума, на основе которых построена физическая модель
генерации микросейсм и их распространения на основе законов термодинамик
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Клем-Мусатов
К.Д. Теория краевых волн и ее применение в сейсмике / К.Д.Клем-Мусатов //
Новосибирск: Наука - 1980 - №2 -С.295-296.
Тимошин
Ю.В. Импульсная сейсмическая голография / Ю.В.Тимошин // Недра - 1978 С.
280-288.
ГузьА.Н.Дифракция
упругих волн /А.Н Грузь, В.Д. Кубенко, М.А.Черевко. -1-е изд. Киев: Наукова
думка - 1978.- 308 с.
Гурвича
И.И. Сейсморазведка: Справочник геофизика / И.И. Гурвич, В.П.Номоконов - М.:
Недра, 1981. - 464 c.
Стародуб
Ю.П. Исследование особенностей распространения сейсмических волн в
соисто-неоднородном полупространстве. : дис. … кд-рафиз-мат. наук : 01.04.12 /
Ю.П.Стародуб - 1984. - 156 с.
Thomson
W.T. Computationofelasticwavesthroughstratifiedsolidmedium / W.T.Thomson //J.
Apll. Phys -1950 -№2, P. 89-93.N. A. The dispersion of waves in multilayered
media / N. A.Haskell // Bull. Seism. Soc. Amer -1953 - №1, P.
17-34.
МолотковJI.A.
О распространении упругих волн в средах, содержащих тонкие плоскопараллельные
слои / Л.А. Молотков // Вопросы динамической теории распространения
сейсмических волн - 1961- №.5, С. 240-280.
Молотков
JI.A. К вопросу о колебаниях пачки тонких слоев между двумя упругими
полупространствами /Л.А. Молотков, Н.С.Смирнова // Вопросы динамической теории
распространения сейсмических волн -1971 - №11, С. 4-26.
Молотков
Л.А. Об интерференционных волнах в свободном неоднородном упругом слое / Л.А.
Молотков // Записки научных семинаров ЛОМИ - 1973, С. 117-141.
Ратникова
Л.И. Расчет спектральных характеристик тонкослоистых сред / Л.И. Ратникова,
А.Л. Левшин // АН COOP. Физ. Земли - 1967 - № 2, С. 41-53.
Ратникова
Л.И. Методы расчета сейсмических волн в тонкослоистых средах / Л.И.Ратникова //
- М.: Наука - 1973. - 124 с.
KennetB.L.N.
Theoreticalreflectionseismogramsforelasticmedia/ B.L.N.Kennet//Geophys.
Prospect -1979 №. 2, P. 301-321.B.L.N. Seismic waves in a stratified half
space/ B.L.NKennet, N.J.Kerry //- Geophys. J. B. Astr. Soc
-1979 - №3,P.557- 583.
БабичB.M.
РаспространениеволнЛявавупругомполупространстве,
неоднородномвнаправлениидвухкоординат / В.М. Бабич, Л.ИМолотков // АН СССР.
Физ. Земли - 1966 -№6, С. 34-38.
Мухина
И.В.О распространении волн Рэлея в упругом полупространстве, неоднородном по
двум координатам / И.В. Мухина, Молотков И.А // АН СССР. Физ. Земли - 1967, №
4, С. 3-8.
Гантмахер
Ф.Р. Терия матриц / Ф.Р. Гантмахер // М.: Наука -1966.- 576 с.
Николаев
Б.Г. О распространении нестационарных возмущений в неидеально-упругих средах /
Б.Г. Николаев // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн
- 1959 - №3, С. 293-319.
Рудшкий
В.П. Про запасание в Земле продольных волн / Рудшкий В.П. // Доп. АН
УРСР
- 1980 -№ 7, С.
30-39.F.D.Anelastic damping of acoustical and seismic pulces/ F.D.Stacey // Geophys.
Surveys - 1979 - №2, P. 155-151W.I. Dispersive body waves / W.I. Futterman //
J. Geophys. Res -1962 -№13, P. 278-291.
ГуревичГ.И.
Деформируемостьсреди распространение сейсмических волн / И.Г. Гурьевич // М.:
Наука - 1974. 484 с.
Левшин
А.Л.О дисперсии и поглощении упругих волн в горных породах / А.Л. Левшин, Л.И.
Ратникова, М.В. Сакс // Вычислительная сейсмология -
Каплун
В.Б Глубинное строение уникальной Нижнеамурской структуры / В.Б. Каплун, Ю.Ф
Манилов // Проблемы сейсмичности и современной геодинамики Дальнего Востока и
Восточной Сибири - Хабаровск :ИТиГ им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН - 2010, 312 с.
Трофименко
С.В.Тектоническая интерпретация статистической модели распределений азимутов
аномалий гравимагнитных полей Алданского щита / С.В. Трофименко // Тихоокеанская
геология - 2009 - № 3. С. 64-77.
Трофименко
С.В. Термодинамическая модель Южно-Якутского очага землетрясения / С.В.
Трофименко // Материалы всероссийской научно-практической конференции 24-27
октября 2005 г. «Сейсмичность Южно-Якутского региона и прилегающих территорий»
- Нерюнгри: ЯГУ - 2005, С.163-165
Трофименко
С.В. Термическая модель Южно-Якутского землетрясения / С.В. Трофименко
//«Физика геосфер», материалы Шестого всероссийского симпозиума, Владивосток.-
ТОИ ДВО РАН - 2009, С.250-255
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
Таблица параметров зарегистрированных
землетрясений
№
з/т
|
Год
|
№
дня
|
Месяц
|
День
|
Час
|
Мин
|
Сек
|
Мсек
|
ts-tp
(сек)
|
Азимут
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
2
|
2014
|
205
|
7
|
24
|
14
|
48
|
9
|
155
|
26,93
|
97
|
4
|
2014
|
205
|
7
|
24
|
17
|
12
|
2
|
615
|
18,88
|
27
|
5
|
2014
|
205
|
7
|
24
|
18
|
40
|
42
|
515
|
18,04
|
107
|
6
|
2014
|
206
|
7
|
25
|
6
|
7
|
2
|
375
|
17,81
|
239
|
7
|
2014
|
206
|
7
|
25
|
12
|
43
|
6
|
100
|
7,98
|
229
|
8
|
2014
|
206
|
7
|
25
|
18
|
4
|
26
|
795
|
24,88
|
117
|
9
|
2014
|
206
|
7
|
25
|
21
|
24
|
7
|
545
|
28,49
|
249
|
10
|
2014
|
207
|
7
|
26
|
18
|
6
|
31
|
625
|
18,62
|
27
|
11
|
2014
|
208
|
7
|
27
|
6
|
32
|
57
|
635
|
38,92
|
237
|
12
|
2014
|
208
|
7
|
27
|
8
|
24
|
25
|
445
|
33,62
|
217
|
13
|
2014
|
208
|
7
|
27
|
13
|
12
|
8
|
675
|
42,66
|
329
|
14
|
2014
|
210
|
7
|
29
|
23
|
32
|
35
|
40
|
269
|
15
|
2014
|
210
|
7
|
29
|
23
|
35
|
25
|
915
|
34,405
|
247
|
16
|
2014
|
211
|
7
|
30
|
1
|
47
|
27
|
585
|
18,29
|
217
|
17
|
2014
|
211
|
7
|
30
|
8
|
20
|
48
|
240
|
19,43
|
99
|
18
|
2014
|
212
|
7
|
31
|
1
|
54
|
13
|
495
|
29,005
|
237
|
19
|
2014
|
212
|
7
|
31
|
3
|
43
|
4
|
685
|
28,13
|
217
|
20
|
2014
|
213
|
8
|
1
|
4
|
46
|
0
|
540
|
18,135
|
262
|
21
|
2014
|
213
|
8
|
1
|
4
|
49
|
29
|
55
|
17,925
|
266
|
22
|
2014
|
213
|
8
|
1
|
4
|
51
|
32
|
245
|
17,89
|
262
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)
Программа по построению волновых форм
спектрограмм землетрясений и микросейсм до и после землетрясений
p='f:\ATR\'; ='f:\';
%nomer='13';'01'='2014204214130320_POLE__1_2.atr';
='2014204214130320_POLE__1_3.atr'; ='2014204224130320_POLE__1_2.atr';
='2014204224130320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,23,21,41,30.320);
=datenum(2014,07,23,22,48,17); ='M=1.1,Az=000';=50; timePosle=100;=-125;
z2=-90;'02'='2014205135635320_POLE__1_2.atr';
='2014205135635320_POLE__1_3.atr'; ='2014205145635320_POLE__1_2.atr';
='2014205145635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,24,13,56,35.320);
=datenum(2014,07,24,14,48,9); %!!!!!='M=2.4,Az=097';=50; timePosle=100;=-120;
z2=-80;'04'
Продолжение приложения
Б='2014205165635320_POLE__1_2.atr';
filenameY1='2014205165635320_POLE__1_3.atr';
='2014205175635320_POLE__1_2.atr'; ='2014205175635320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,07,24,16,56,35.320); =datenum(2014,07,24,17,12,3);
='M=3.8,Az=027';=50; timePosle=250;=-120;
z2=-50;'05'='2014205175635320_POLE__1_2.atr';
='2014205175635320_POLE__1_3.atr'; ='2014205185635320_POLE__1_2.atr';
='2014205185635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,24,17,56,35.320);
=datenum(2014,07,24,18,40,42); ='M=1.8,Az=107';=50; timePosle=100;=-125;
z2=-80;'06'='2014206055635320_POLE__1_2.atr';
='2014206055635320_POLE__1_3.atr'; ='2014206065635320_POLE__1_2.atr';
='2014206065635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,25,05,56,35.320);
=datenum(2014,07,25,06,07,2); ='M=0.9,Az=239';=50; timePosle=70;=-115;
z2=-95;'07'='2014206115635320_POLE__1_2.atr';
='2014206115635320_POLE__1_3.atr'; ='2014206125635320_POLE__1_2.atr';
='2014206125635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,25,11,56,35.320);
=datenum(2014,07,25,12,43,6); ='M=0.7,Az=229';=50; timePosle=40;=-125;
z2=-80;'08'='2014206175635320_POLE__1_2.atr';
='2014206175635320_POLE__1_3.atr'; ='2014206185635320_POLE__1_2.atr';
='2014206185635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,25,17,56,35.320);
=datenum(2014,07,25,18,04,27); ='M=2.0,Az=117';=50; timePosle=150;=-125;
z2=-85;'09'='2014206205635320_POLE__1_2.atr';
='2014206205635320_POLE__1_3.atr'; ='2014206215635320_POLE__1_2.atr';
='2014206215635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,25,20,56,35.320);
=datenum(2014,07,25,21,24,7); ='M=1.6,Az=249';=50; timePosle=100;=-125;
z2=-95;'10'='2014207175635320_POLE__1_2.atr';
='2014207175635320_POLE__1_3.atr'; ='2014207185635320_POLE__1_2.atr';
='2014207185635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,26,17,56,35.320);
=datenum(2014,07,26,18,06,31); ='M=1.7,Az=027';=50; timePosle=100;=-125;
z2=-85;'11'='2014208055635320_POLE__1_2.atr';
='2014208055635320_POLE__1_3.atr'; ='2014208065635320_POLE__1_2.atr';
='2014208065635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,27,05,56,35.320);
=datenum(2014,07,27,06,32,58); ='M=2.1,Az=237';=50; timePosle=130;=-120;
z2=-90;'12'='2014208075635320_POLE__1_2.atr';
='2014208075635320_POLE__1_3.atr'; ='2014208085635320_POLE__1_2.atr';
='2014208085635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,27,07,56,35.320);
=datenum(2014,07,27,08,24,25); ='M=1.7,Az=217';=50; timePosle=115;=-125;
z2=-95;'13'='2014208125635320_POLE__1_2.atr';
='2014208125635320_POLE__1_3.atr'; ='2014208135635320_POLE__1_2.atr';
='2014208135635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,27,12,56,35.320);
=datenum(2014,07,27,13,12,9); ='M=4.0,Az=329';=50; timePosle=300;=-125;
z2=-55;'14'='2014210225635320_POLE__1_2.atr';
='2014210225635320_POLE__1_3.atr'; ='2014210235635320_POLE__1_2.atr';
='2014210235635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,29,22,56,35.320);
=datenum(2014,07,29,23,32,35); ='M=2.1,Az=269';=50; timePosle=150;=-125;
z2=-90;'15'='2014210225635320_POLE__1_2.atr';
='2014210225635320_POLE__1_3.atr'; ='2014210235635320_POLE__1_2.atr';
='2014210235635320_POLE__1_3.atr'; =datenum(2014,07,29,22,56,35.320);
=datenum(2014,07,29,23,35,26); ='M=1.9,Az=247';=50; timePosle=130;=-125;
z2=-95;'16'='2014211005635320_POLE__1_2.atr'; ='2014211005635320_POLE__1_3.atr';
='2014211015635320_POLE__1_2.atr'; ='2014211015635320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,07,30,00,56,35.320); =datenum(2014,07,30,01,47,28);
='M=1.8,Az=217';=50; timePosle=120;=-125;
z2=-85;'17'='2014211075635320_POLE__1_2.atr'; ='2014211075635320_POLE__1_3.atr';
='2014211085635320_POLE__1_2.atr'; ='2014211085635320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,07,30,07,56,35.320); =datenum(2014,07,30,08,20,48);
='M=1.8,Az=099';=50; timePosle=130;=-125;
z2=-80;'18'='2014212005635320_POLE__1_2.atr'; ='2014212005635320_POLE__1_3.atr';
='2014212015635320_POLE__1_2.atr'; ='2014212015635320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,07,31,00,56,35.320); =datenum(2014,07,31,01,54,13);
='M=1.7,Az=237';=50; timePosle=110;=-125;
z2=-90;'19'='2014212025635320_POLE__1_2.atr'; ='2014212025635320_POLE__1_3.atr';
='2014212035635320_POLE__1_2.atr'; ='2014212035635320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,07,31,02,56,35.320); =datenum(2014,07,31,03,43,5);
='M=2.7,Az=217';=50; timePosle=120;=-125;
z2=-90;'20'='2014213035956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213035956320_POLE__1_3.atr';
='2014213045956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213045956320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,08,01,03,59,56.320); =datenum(2014,08,01,04,46,0);
='M=2.1,Az=262';=50; timePosle=150;=-125;
z2=-75;'21'='2014213035956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213035956320_POLE__1_3.atr';
='2014213045956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213045956320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,08,01,03,59,56.320); =datenum(2014,08,01,04,49,29);
='M=1.4,Az=266';=30; timePosle=70;=-125;
z2=-90;'22'='2014213035956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213035956320_POLE__1_3.atr';
='2014213045956320_POLE__1_2.atr'; ='2014213045956320_POLE__1_3.atr';
=datenum(2014,08,01,03,59,56.320); =datenum(2014,08,01,04,51,32);
='M=0.8,Az=262';=30; timePosle=70;=-125; z2=-100;=.3; dt=3;=' ';=9; L=86400;
fs=200;=1.583e-6/2001.67*1000;
% load= importdata([p filenameX1],
delimeter, nStrok);=data666.data;= importdata([p filenameX2], delimeter,
nStrok);=[dataX; data666.data]*m;= importdata([p filenameY1], delimeter,
nStrok);=data666.data;= importdata([p filenameY2], delimeter, nStrok);=[dataY;
data666.data]*m;;
% filter
[b,a]=butter(3,fmin/fs*2,'high');=filter(b,a,dataX-mean(dataX));=filter(b,a,dataY-mean(dataY));
%
cut=round((begtime-timeDo/L-filetime)*L*fs);=round((begtime+timePosle/L-filetime)*L*fs);=dataXf(t1:t2);
Y=dataYf(t1:t2);
% spectrogram(X,fs,1000,900,0,z1,z2),
ylim([1,30]);(gcf,'-dpng',[p2 nomer '_' ZTname
'_X.png'],'-r300')(gcf);(Y,fs,1000,900,0,z1,z2), ylim([1,30]);(gcf,'-dpng',[p2
nomer '_' ZTname '_Y.png'],'-r300')(gcf);sp01(fname,fs,wl,overlap,
meaning,zmin,zmax)
%load file(fname)=' ';=9;=
importdata(fname, delimeter, nStrok);=data666.data;data666;=fname;
% computingmeaning>1
=AntiTrendFast(data1,meaning);
[~,F,T,P]=spectrogram(data1,hann(wl),overlap,wl,fs);(1:3,:)=[];(1:3,:)=[];
%plot 1st;('position',[0.04 0.75
0.94 0.22]);(gca,'fontSize',9)((1:length(data1))./fs,data1); axis tight; grid
on;=get(gca,'ylim');(1)=aaa(1)-0.02*(aaa(2)-aaa(1));(2)=aaa(2)+0.02*(aaa(2)-aaa(1));(aaa);
%plot 2nd('position',[0.04 0.05 0.94
0.62]);(gca,'fontSize',9)(T,F,10*log10(P),'edgecolor','none');=0;
aa2=length(data1)/fs; aa3=F(1,1); aa22=F(size(F)); aa4=aa22(1);([aa1 aa2 aa3
aa4]);(gca,'yscale','log');('east');(jet(4096));(gca,'clim',[zminzmax]);;=[.0001
.0001 .0002 .0002 .0003 .0003 .0004 .0004 .0005 .0005 .0006 .0006 .0007 .0007
.0008 .0008 .0009 .0009 ...
.001 .001 .002 .002 .003 .003 .004
.004 .005 .005 .006 .006 .007 .007 .008 .008 .009 .009 ...
.01 .01 .02 .02 .03 .03 .04 .04 .05
.05 .06 .06 .07 .07 .08 .08 .09 .09 ...%9*2*6=108
.1 .1 .2 .2 .3 .3 .4 .4 .5 .5 .6 .6
.7 .7 .8 .8 .9 .9 ...
1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9
...
10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70
70 80 80 90 90];=[aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1
aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1
aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1
...-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1
aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1
aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...-1 aa2+1 aa2+1
aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1
aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1
aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1];
c=3000*ones(1,108);
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(обязательное)
Программа в система matlab для построения
спектрограмм по трем каналам
%% параметры
% пути к файлам
%p='D:\_____\';% для ноута 11''
p='s:\ATR\';%дляПК='2014206055635320_POLE__1_2.atr';='2014206055635320_POLE__1_2.atr';
% время=datenum(2014,07,25,05,56,35.320);=datenum(2014,07,25,06,07,02.125);=4;
% фильтр=3;=20;
% прочее='
';=9;=86400;=200;
%% загружаем
% 1-й=
importdata([p filenameX], delimeter, nStrok);=data666.data;
% 2-й
ПродолжениеприложенияВ=
importdata([p filenameY], delimeter, nStrok);=data666.data;data666;
%% фильтруем
[b,a]=butter(3,[fminfmax]/fs*2);=filter(b,a,dataX-mean(dataX));=filter(b,a,dataY-mean(dataY));
%% вырезаем
% EQtime - времяземлетрясения
% filetime - времяначалафайла
% они даны в сутках, например 735812.1666240741
% L - кол-во секунд в сутках, =86400
% fs - частота дискретизации, Гц , =200
% dt - длина интересующей нас записи, с
dataXfC=dataXf(((EQtime-filetime)*L*fs-dt*fs/2):((EQtime-filetime)*L*fs+dt*fs/2));=dataYf(((EQtime-filetime)*L*fs-dt*fs/2):((EQtime-filetime)*L*fs+dt*fs/2));
%% ищем
разброс=max((dataXfC.^2+dataYfC.^2).^.5);
%% вращаем,
рисуем=99999999999999999999999;=0;(1);=1:18=(i-1)*10;
[ X1,Y1 ] =
Func_rotate(dataXfC,dataYfC,alf );('position',[.05 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(X1),X1)on, axis tight, ylim([-r r]);(num2str(alf));>1,
set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.3 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(Y1),Y1)on, axis tight, ylim([-r r]);(num2str(alf));>1,
set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.55 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(X1),X1.^3)on, axis tight, ylim([-r.^3
r.^3]);(num2str(alf));>1, set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.8
.05*(i+.5) .2 .049]);(1:length(Y1),Y1.^3)on, axis tight, ylim([-r.^3
r.^3]);(num2str(alf));>1, set(gca,'xticklabel',''),
end(Y1)<am=std(Y1);=alf;(Y1)>amax=std(Y1);=alf;(gcf,'units','normalized','position',[0.15
0.15 .8 .75]);(gcf,'-dpng',[p filenameX '.png'],'-r300')
%close(gcf)
% prompt = {'alfa'};
% dlg_title = 'Чемуравноalfa?';
% num_lines = 1;
% def = {num2str(iii)};
% answer =
inputdlg(prompt,dlg_title,num_lines,def);
%% вращаем, рисуем ещё
раз=99999999999999999999999;
amax=0;(2);=1:18=iii-18+(i-1)*2;
[ X1,Y1 ] =
Func_rotate(dataXfC,dataYfC,alf );('position',[.05 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(X1),X1)on, axis tight, ylim([-r r]);(num2str(alf));>1,
set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.3 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(Y1),Y1), axistight, ylim([-rr]);(num2str(alf));>1,
set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.55 .05*(i+.5) .2
.049]);(1:length(X1),X1.^3)on, axis tight, ylim([-r.^3
r.^3]);(num2str(alf));>1, set(gca,'xticklabel',''), end('position',[.8
.05*(i+.5) .2 .049]);(1:length(Y1),Y1.^3)on, axis tight, ylim([-r.^3
r.^3]);(num2str(alf));>1, set(gca,'xticklabel',''),
end(Y1)<am=std(Y1);=alf;(Y1)>amax=std(Y1);=alf;(gcf,'units','normalized','position',[0.15
0.15 .8 .75]);(num2str(iii))(gcf,'-dpng',[p filenameX '__.png'],'-r300')
%close(gcf)[ X1,Y1 ] = Func_rotate(
X,Y,alfa )=alfa*pi/180;=X*cos(a)-Y*sin(a);=X*sin(a)+Y*cos(a);
end
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)
Программа для расчета азимута землетрясений,
разработанная в системе matlab
function sp01(fname,fs,wl,overlap,
meaning,zmin,zmax)
%load file=' ';=9;=
importdata(fname, delimeter, nStrok);=data666.data;data666;
% computingmeaning>1
=AntiTrendFast(data1,meaning);
[~,F,T,P]=spectrogram(data1,wl,overlap,wl,fs);(1:3,:)=[];(1:3,:)=[];
%plot 1st;('position',[0.04 0.75
0.94 0.22]);(gca,'fontSize',9)((1:length(data1))./fs,data1); axis tight; grid
on;=get(gca,'ylim');(1)=aaa(1)-0.02*(aaa(2)-aaa(1));(2)=aaa(2)+0.02*(aaa(2)-aaa(1));(aaa);
%plot 2nd('position',[0.04 0.05 0.94
0.62]);(gca,'fontSize',9)(T,F,10*log10(P),'edgecolor','none');=0;
aa2=length(data1)/fs; aa3=F(1,1); aa22=F(size(F)); aa4=aa22(1);([aa1 aa2 aa3
aa4]);(gca,'yscale','log');('east');(jet(4096));(gca,'clim',[zminzmax]);;=[.0001
.0001 .0002 .0002 .0003 .0003 .0004 .0004 .0005 .0005 .0006 .0006 .0007 .0007
.0008 .0008 .0009 .0009 ...
.001 .001 .002 .002 .003 .003 .004
.004 .005 .005 .006 .006 .007 .007 .008 .008 .009 .009 ...
.01 .01 .02 .02 .03 .03 .04 .04 .05
.05 .06 .06 .07 .07 .08 .08 .09 .09 ...%9*2*6=108
.1 .1 .2 .2 .3 .3 .4 .4 .5 .5 .6 .6
.7 .7 .8 .8 .9 .9 ...
1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9
...
10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70
70 80 80 90 90];=[aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1
aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1
aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1
...-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1
aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1
aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...-1 aa2+1 aa2+1
aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1
aa1-1 aa2+1 ...+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1
aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1];=3000*ones(1,108);(b,a,c,':b'); hold
off;