Вибросейсмическая калибровка сейсмотрасс и сейсмостанций сети IMS E-mail
Калибровка сейсмостанций международной сети
Добавил(а) Валерий Викторович Ковалевский   
20.01.10 17:57

В статье представлена глава монографии "Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками" Аавторы: А.С.Алексеев, Б.М.Глинский,  А.Ф.Еманов, В.Н.Кашун, В.В.Ковалевский,  В.С.Селезнев,  В.М.Соловьев, М.С.Хайретдинов


В развиваемой Международной системе сейсмического мониторинга (ISM) и при решении других прикладных задач практической сейсмологии предполагается использование групп сейсмических станций, которые образуют достаточно плотную и географически равномерную сеть. Эта система должна обеспечить непрерывный сейсмический мониторинг и высокую точность идентификации слабых сейсмических событий.

Основная трудность точного определения регистрируемых параметров здесь связана с существенной горизонтальной и вертикальной неоднородностью коры и верхней мантии Земли как в пунктах взрыва, так и в пунктах регистрации, что вносит большие колебания в параметры сейсмических волн, регистрируемых на разных удалениях станций от источника. Величины уклонений реально зарегистрированных на группе станций времен прихода и амплитуд волн от усредненных по азимутам стандартных (глобальных или региональных) годографов и одномерных калибровочных кривых и определяют ошибки вычисления основных параметров источника. Абсолютные величины ошибок зависят от таких факторов, как взаимное расположение источника и группы станций, размещение различных станций группы в разнотипных геологических провинциях или в присутствии сильно варьирующих условий верхней части геологической среды.

Очевидно, что зависимость ошибок от указанных факторов можно найти, когда известно детальное строение литосферы в местах расположения источника, на сейсмических трассах «источник–станция» и в местах установки всех используемых сейсмических станций. В этом случае возможно, в принципе, численное решение прямой и обратной динамической задачи сейсмологии. Однако современные сведения о трехмерном строении коры и верхней мантии Земли все еще не достаточно полны для этого приходится специально рассматривать каждую конкретную ситуацию, ориентируясь как на имеющуюся информацию о характере строения Земли в рассматриваемом регионе, так и на эмпирические оценки, полученные при помощи калибровочных измерений на конкретной сети «источник – группа станций».


При разработке технологии калибровки сейсмических трасс при существенной горизонтальной и вертикальной неоднородностях коры и верхней мантии Земли важное значение имеет математическое моделирование сейсмических полей для указанных сред, которое помогает более глубоко познать тонкую структуру наблюдаемых волновых процессов. Так, например, при прохождении рефрагированной волны через тонкий высокоскоростной слой, расположенный в Земной коре, при определенном соотношении ширины слоя и длины волны, может иметь место выпадение первых вступлений и регистрация так называемой «экранированной» волны.
При промышленных взрывах, в силу их специфики (коротко– и длинно–замедленные), нельзя получить повторяющиеся сейсмограммы даже при проведении последовательных взрывов в одном карьере. Сохраняя близкими кинематические характеристики, они дают очень значительные вариации динамических характеристик сейсмограмм. Поэтому дальность регистрации даже мощных промышленных взрывов (100–200 т) не превосходит 400–500 км. Более высокие метрологические характеристики имеют специальные геофизические взрывы. Однако их широкое использование для калибровки сейсмотрасс ограничено как высокой стоимостью, так и в гораздо большей степени требованиями экологии.
Именно поэтому одним из новых направлений в решении этой проблемы следует считать разработку технологии калибровки сейсмических трасс и сейсмостанций при помощью зондирующих сигналов с высокими метрологическими характеристиками. Такие сигналы могут быть получены от мощных вибраторов, управляемых по амплитуде, частоте и времени.
Мощные сейсмические вибраторы дают возможность определения с повышенной точностью поправок времен пробега и амплитуд волн в результате анализа вибрационных сейсмограмм, получаемых при излучении вибратором колебаний во всем диапазоне частот.
Важные метрологические преимущества вибраторов в задачах калибровки– высокая стабильность и идеальная повторяемость излучаемых сигналов, что позволяет получать идентичные сейсмограммы в точке регистрации. Вибрационные источники в, отличие от взрывов, экологически чистые и при обеспечении их мобильности позволяют проводить калибровку сейсмических трасс практически для любого района Земли.
Приступая к оценке этой новой технологии, отметим прежде всего основные проблемы, которые возникают при калибровке сейсмических трасс и сейсмостанций с использованием мощных вибраторов: сопоставление волновых полей, возбуждаемых промышленными взрывами и мощными вибросейсмическими источниками, с точки зрения определения первых вступлений и структуры динамических процессов в неоднородной Земле; разработка специализированной методики высокоточной калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных вибраторов.
Экспериментальная основа технологии калибровки сейсмических трасс базируется на данных по изучению создаваемых вибрационным источником волновых полей, на расстояниях до 500 км, когда сопоставлялись волновые поля вибратора с волновыми полями от взрывных источников.

 

Вложения:
Скачать этот файл (ch-11-a.pdf)Полный текст[pdf]1836 Kb