Способ выбора местоположения сейсмических станций Советский патент 1993 года по МПК G01V1/00 

90-120 с судят о возможности установки сейсмостанций между источником и станцией, для которой обнаружена указанная выше огибающая коды,

Суть способа заключается в следующем.

Установлено, что короткопериодная кода близких карьерных взрывов и землетрясений на частотах ri1 Гц сформирована поперечными волнами, отраженными от многочисленных границ в земной коре и мантии со слабыми скачками скорости, На временах t S 30 с участки коды с относительно повышенным или пониженным наклоном отвечают слоям верхней мантии соответственно с резким увеличением или уменьшением поглощения поперечных волн - астеносфере и подкоровой литосфере. Лучи от телесейсмических источников пересекают верхнюю мантию в близкой окрестности от регистрирующей станции. Резкое повышение амплитуды телесейсмических сигналов возможно в том случае, если верхняя мантия в данном районе характеризуется сравнительно слабым поглощением. Для этого астеносферный слой должен иметь достаточно малую толщину, которой соответствует короткий участок резкого затухания амплитуд в коде; кроме того, глубже астеносферы должен существовать мощный слой очень слабого поглощения, которому соответствует продолжительный пологий участок на огибающих коды.

Предварительная регистрация микро- сейсм необходима для того, чтобы обеспечить для телесейсмических записей максимальное соотношение сигнал/фон.

Выбор 50 км в качестве максимального расстояния от источника обусловлен необходимостью выполнения условия t 2ts при tn30c (начало крутого спада на огибающих, соответствующее проникновению поперечных волн в зстеносферу); при форма огибающих становится неустойчивой. Выбор расстояния между станциями связан со следующими обстоятельствами. По нашим данным, на расстояниях 10-15 км в платформенных областях уже заметны различия в форме огибающих коды; на меньших расстояниях эти различия, как правило, несущественны. Диапазон частотной фильтрации выбран из тех соображений, что короткопериодная кода с частотой 1 Гц, в отличие от более низких и болэе высоких частот, имеет достаточно большую длительность для обычных карьерных взрывов; кроне того, на более высоких частотах увеличивается доля изотропно рассеянных

волн, затрудняющих выделение слоев повышенного и пониженного поглощения в верхней мантии.

Способ определения установки сейсмостанций реализован следующим образом.

Был установлен ряд временных станций, которые, в частности, регистрировали карьерные взрывы на расстояниях до 50 км. Предварительный анализ записей микросейсм позволил выбрать места, характеризующиеся низким уровнем фона. Проводилась узкополосная частотная фильтрация записей карьерных взрывов с центральной частотой 1 Гц и шириной фильтра /1/2-2/3/октавы на

5 уровне 0,7 от максимума. Измерялись огибающие кода-волн на временах t 2ts.

В большинстве случаев огибающие коды характеризуются достаточно продолжительными участками крутого спадания

0 амплитуд (At 20-100 с). Однако для трасс, идущих вдоль границы области исследования в субмеридиональном направлении, обнаружена аномальная форма огибающих - на них выделяются очень короткие участки

5 крутого спада амплитуд (33-40 с и 35-45 с), которые сопровождаются очень длинными столообразными участками (до 90-120 с), на которых амплитуды коды практически не уменьшаются. Для модели однократных от0 ражений поперечных волн эти участки соот-. ветствуют тонкому слою астеносферы в интервале глубин от 65-70 км до 85-95 км. ниже которого находится мощный слой очень слабого поглощения, простирающий5 ся до глубин 200-270 км.

Для двух станций, расположенных соответственно на восточной границе области и в его центральной части, были определены магнитудные отклонения Дтз-5 для теле0 сейсмических сигналов, подходящих с раз- личных азимутов (эпицентральные расстояния - от 3 до 10 тыс. км). Для станции, расположенной на границе щита , для субмеридионального направления, соответ5 ствующего аномальной огибающей коды ( +2°). наблюдается резкое завышение амплитуды сигналов относительно станции; расположенной в центре щита (ДтЗ-5 0,60- 0,95). При увеличении величины (р магнитуд0 ные отклонения быстро уменьшаются до среднего уровня ( Дтз-5 0,20-0,40), на фоне которого заметны сравнительно небольшие осцилляции (например, возрастание величин Дтз-5 при у 60о до 0,3-0,7). Таким образом, использование информации о коде близких карьерных взрывов позволило обнаружить узкий диапазон азимутов, для которого порог регистрации слабых телесейсмических сигналов может быть

5

понижен на 0,60-0,95 лог. ед. по сравнению со среднемировым уровнем, которому соответствует станция, расположенная в центральной части.

Применение способа определения районов установки сейсмостанций обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества.

1. Анализируется информация о поглощении короткопериодных поперечных волн, позволяющая наиболее надежно выделять области очень слабого поглощения в верхней мантии, пересечение которых приводит к резкому увеличению амплитуд телесейсмических сигналов относительно среднего уровня.

2. Резко уменьшаются сроки наблюдений, необходимых для определения мест установки высокочувствительных станций.

3. В качестве источников колебаний могут быть использованы обычные карьерные взрывы.

Таким образом, применение способа позволит повысить достоверность определения районов установки высокочувствительных станций в результате того, что используется информация о строении верхней мантии, которая в этих районах имеет аномальную структуру, обеспечивающую очень слабое поглощение сейсмических волн от удаленных источников.

Формула изобретения

Способ выбора местоположения сейсмических станций, включающий установку

датчиков, регистрацию микросейсм, возбуждение взрывами или вибратором сейсмических волн, регистрацию сигналов на расстояниях не более 50 км от источника и интерпретацию полученных записей, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения достоверности способа за счет увеличения отношения сигнал - помеха, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмических станций с расстояниями между ними

10-15 км, при регистрации сигналов осуществляют узкополосную частотную фильтрацию не менее двух сейсмограмм для каждой станции с центральной частотой 1 Гц и шириной фильтра 1/2-2/3 октавы на

уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие кода-волн на временах t 2ts, где t - время начала излучения, ts - время вступления поперечной волны, и выбирают местоположение сейсмических станций в

пределах участков, которым соответствуют сейсмические записи с аномальной огибающей кода-волн со скоростями затухания амплитуд больше 1 дБ/с в диапазоне от 30-35 до 40-45 с и менее 0,1 дБ/с в диапазоне от

40-45 до 120с.