Исследование ультранизкочастотных электротеллурических сигналов с крутыми фронтами

• Автор: Чирков, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил

Оглавление
Введение.

Глава 1. Вариации электрического поля при изменении напряженно-деформированного состояния среды.
1.1. Специфические вариации электрического поля после взрывного воздействия.. .25 1.2 Вариации электрического поля в период афтершоковой последовательности
Глава 2. Информационные параметры для исследования вариаций электрического поля.
2.1. Модель процесса измерения
2.2. Информационные параметры для оценки характеристик источников сигналов...57 Глава 3. Исследование эффективности информационных параметров методами имитационного и математического моделирования.
3.1. Имитационное моделирование ИП для оценки характеристик источников
3.2. Поля-помехи удаленных источников
3.3. Анализ поля вертикального диполя в среде с вертикальным градиентом
Глава 4. Независимый мониторинг параметров геоэлектрического разреза.
4.1. Наблюдение ЭП при вибровоздействии
4.2. Методика синхронной регистрации ЭП
4.3. Гибридная оценка характеристик геоэлектрического разреза
Глава 5. Методы повышения надежности геодинамического мониторинга
5.1. Снижение влияния шума измерительных электродов на результаты
наблюдения
5.2. Эталонирование измерительной установки
5.3. Аппаратура и методика мониторинга
5.4. Специфика мониторинга локальных источников УНЧ сигналов..
5.5. Пример мониторинга локального источника электрического поля.

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность проблемы.
Человеческие жертвы и значительный материальный ущерб, приносимый землетрясениями, горными ударами и экологическими катастрофами делают актуальной задачу изучения предшествующих этим событиям геодинамических процессов. Изучение и контроль геодинамических процессов с помощью геофизических методов с целью поиска и исследования предвестников является одной из важнейших компонент работ, проводимых в этом направлении. Мониторинг естественного электрического поля является одним из наиболее перспективных геофизических методов для изучения и контроля геодинамических процессов, вследствие того, что:
1. Экспериментально получено большое число аномальных сигналов, предполагаемых по результатам предыдущих работ предвестниковыми. Первые обзоры экспериментальных свидетельств связи аномалий земных токов с землетрясениями появились еще в 19 веке в работах Shida; Miln, Бахметьева, (Пономарев, 1987). Эти сигналы получены разными исследователями в разных регионах в ряде случаев на основе этих сигналов был осуществлен успешный прогноз (Noritomi, 1978). Последние достижения в этой области отражены в следующих обзорах и монографиях (Пономарев,. 1987; Гохберг и др. 1988; Соболев, 1993; Parrot, and Johnston, 1989; Park et al, 1993; Hayakawa and Fujinawa, 1994; Park, 1996; Hayakawa, 1999; Hayakawa and Molchanov, 2002). Величина и морфология аномальных сигналов (Corwin and Morrison, 1977) достаточно хорошо согласуется с данными лабораторных экспериментов по нагружению образцов горных пород и может быть легко объяснена теоретически на основе известных физических механизмов (Добровольский, 1991; Gershenzon and Bambakidis, 2001). Все эго позволяет считать существование связанных с геодинамическими процессами предвестниковых сигналов в естественном электрическом поле установленным фактом.
2. В естественном электрическом поле отражаются также такие широко известные предвестниковые явления как изменение уровня или режима подземных вод, изменение электросопротивления массива горных пород и изменения химических условий в окрестности измерительных электродов.
3. Метод является удобным для организации сетей наблюдений в силу своей дешевизны, интегрального характера регистрируемого сигнала, благодаря которому мы получаем информацию не только о близлежащих, но и об удаленных источниках

электрического сигнала. Измерения ЭТП (электротеллурического поля) и электросопротивления с целью мониторинга напряженно-деформированного состояния среды привлекательны интегральным характером получаемой при этом информации, значительным числом потенциальных эффектов и отсутствием требований дорогостоящего оборудования наблюдательных пунктов (штольни, скважины).
Однако это многообразие явлений и процессов, отражающихся в естественном электрическом поле, влечет за собой значительные трудности в определении природы аномального сигнала, оценке характеристик генерирующего сигнал процесса и вынесении заключения о наличии или отсутствии связи аномального сигнала с процессом подготовки землетрясения. Сложившаяся ситуация, в той или иной форме находит отражение в работах, касающихся данной тематики. Так, Мидзутани (Асаба и др., 1984) отмечает важность результатов измерений земных токов и потенциалов для понимания процесса подготовки землетрясения и значительные трудности, связанные не с использованием приборов, а с учетом влияния на земные токи геомагнитного поля и различных физических и химических условий и обращает внимание на то, что за последние годы в методике наблюдений земных токов не появилось никаких существенных улучшений. Таким образом, изучение процессов, оказывающих влияние на результаты измерений при мониторинге естественного электрического поля, и разработка методики измерений разделения наблюдаемого сигнала на отдельные компоненты, является актуальной задачей.
Сигналы с крутыми фронтами с точки зрения мониторинга обладают несколькими существенными преимуществами. Здесь упрощается процедура выделения сигнала и определения его амплитуды - сигнал заметен благодаря крутому фронту, по которому определяется его амплитуда, поскольку из-за крутизны фронта вероятность наложения сигналов мала. Это дает хорошие перспективы для разработки процедуры автоматического выделения сигнала, аналогичной используемой в сейсмологии, в первую очередь для этого типа сигналов. Более того, для выделения сигнала можно обойтись без знания сезонного хода. Снижены также требования к стабильности нуля измерительно-регистрирующего устройства и стабильности потенциалов измерительных электродов. Последние два обстоятельства делают возможным использование мониторинга электротеллурических сигналов с крутыми фронтами для сетей динамического развертывания и эпицентральных экспедиций наряду с измерением магнитного поля и ЭМИ. Дополнительным преимуществом является относительно большой интервал

Они, 27.07.
и, mV
и, mv Они, 28.07.
Рис. 1.2.3. Примеры записей сигналов с крутыми фронтами, зарегистрированных в плейстосейстовой области Рача-Джавского землетрясения во время афтершоковой последовательности. Сверху вниз на обоих рисунках компоненты I_ NS, I_ EW, III NS, III_EW.