Способ оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек

Авторы патента:

G01V9 - Разведка или обнаружение способами, не отнесенными к группам G01V 1/00-G01V 8/00[6]

G01V3/12 - с использованием электромагнитных волн

G01V11 - Разведка или обнаружение с использованием комбинированных способов, представляющих собой сочетание двух и более способов, отнесенных к группам G01V 1/00-G01V 9/00

Использование: в службах прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек. Сущность изобретения: производят измерение импульсных сигналов в геофизических полях деформационной природы не менее тремя прогностическими станциями, измеряют амплитуду и частоту повторения импульсных сигналов и частоту повторений серий импульсных сигналов, скорость нарастания фронта и длительность импульсных сигналов и по полученным данным проводят отбор аномальных сигналов, после чего измеряют продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала на каждой прогностической станции. Расстояния от прогностических станций до гипоцентра землетрясений, места тектонических и техногенных подвижек рассчитывают по формуле. 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и предназначено для использования в службах прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек.

Известен способ прогноза землетрясений, основанный на измерении напряженности электромагнитного поля Земли в сейсмоактивном районе [1] Недостатком способа является низкая надежность, т.к. он не позволяет определить силу готовящегося землетрясения и учесть локальные неоднородности ЭМ полей вследствие сложного, тектоно-орографического строения исследуемого района.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек, включающий измерение сигналов в геофизических полях деформационной природы, отбор аномальных сигналов, определение на основании измерений магнитуды, места и времени землетрясений, тектонических и техногенных подвижек [2] Недостатком способа является низкая его надежность, т.к. не учитывается структура аномального сигнала, как в масштабе реальных колебаний, так и в масштабе интегральной интенсивности, состоящей из стадий увеличения, уменьшения и замирания аномального сигнала в зависимости от местоположения станции по отношению к эпицентру.

Техническая задача изобретения повышение надежности за счет учета структуры аномального сигнала и дифференцирования по степени опасности зоны проявления предвестников землетрясений, тектонических и техногенных подвижек.

Для достижения поставленной технической задачи в способе оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек, включающем измерение сигналов в геофизических полях деформационной природы, отбор аномальных сигналов, определение на основании измерений магнитуды, места и времени землетрясений, масштаба и места тектонических и техногенных подвижек, измеряют не менее тремя прогностическими станциями амплитуду и частоту повторения импульсных сигналов и частоту повторения серий импульсных сигналов, скорость нарастания фронта и длительность импульсных сигналов и по полученным данным проводят отбор аномальных сигналов, после чего измеряют продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала и продолжительность стадии замирания аномального сигнала на каждой прогностической станции, при этом расстояния (R_i) от прогностических станций до эпицентра землетрясений, места тектонических и техногенных подвижек определяют из соотношения:

где: t₁ продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, с; t₂ продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала, с; t₃ продолжительность стадии замирания аномального сигнала, с; M магнитуда; K₁, K₂, K₃ масштабные коэффициенты, характеризующие региональные особенности процесса подготовки тектонического землетрясения, тектонической и техногенной подвижки;
A₁ постоянная, характеризующая масштаб очаговой зоны;
B₁ масштабная поправка к A₁;
A₂ постоянная, характеризующая масштаб процесса уменьшения интенсивности аномального сигнала;
B₂ масштабная поправка к A₂;
A₃ постоянная, характеризующая процесс замирания интенсивности аномального сигнала;
B₃ масштабная поправка к A₃;
C постоянная, характеризующая время развития неупругих деформаций в очаге;
T постоянная, характеризующая время развития процесса подготовки землетрясения, тектонической, техногенной подвижки для данного региона, T t₁+t₂+t₃;
p постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии увеличения сигнала для данного района;
q постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии уменьшения аномального сигнала для данного региона;
D ошибка измерений.

Способ оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек осуществляется следующим образом.

Измерение импульсных сигналов в геофизических полях деформационной природы (импульсном электромагнитном излучении) производили не менее тремя прогностическими станциями. На каждой станции была установлена аппаратура, состоящая из емкостных антенн, предусилителей, блока отбора аномальных сигналов и регистраторов цифрового и аналогового типов, блока подачи сигналов тревоги. Анализ поступающего на антенну естественного и техногенного шума проводился для сигналов, превысивших пороговый уровень в 10 мВ/м по полю.

Из поступающего на антенну сигнала удаляли флуктуационную составляющую и выделяли импульсную, для чего, исходя из пробных данных при выбранных условиях наблюдений, устанавливали пороговое значение по амплитуде A' (A' 10 млВ/м). Импульсный сигнал, превысивший пороговое значение по амплитуде A', поступал на анализатор амплитуды, скорости вращения фронта, длительности и частоты повторения за интервал t₁ (t₁ 0,5 с). При значениях скорости нарастания фронта z > z' (z' 5000 В/м/сек), регистрировалось время прохождения сигнала, его амплитуда и частота повторения s. При длительности импульсного сигнала j < j' (j' 100 мкс), частоте повторения s > s' (s' 30 Гц) за время t₂ 300 с регистрировалось прохождение серии импульсного сигнала с регистрацией длительности прохождения серии, числа импульсов в серии и частоты повторения серий g.

При наличии сигнала, удовлетворяющего условиям A > 10 мВ/м, z > 5000 В/м/с, s > 30 Гц, j < 100 мкс, g > 10 в течение времени t 300 с, производили отбор аномальных сигналов методом, описанным в статье В.А.Моргунов, И.В.Матвеев "Структура поля импульсного сейсмоэлектромагнитного излучения". Доклады Академии наук, 1992 г. том 323, N 4, стр. 653-656, и начинался отсчет времени появления сейсмоаномального сигнала с регистрацией стадии увеличения, уменьшения и замирания.

По наличию аномального сигнала на станциях, удаленных друг от друга на расстояние R_i определялась магнитуда готовящегося землетрясения, масштаба тектонических и техногенных подвижек из соотношения:
M (lg R_i b)/a,
где
a масштабный коэффициент, характеризующий размер зоны подготовки землетрясения, тектонической, техногенной подвижки для данного региона
b поправка к масштабному коэффициенту a.

Для каждой станции определялось расстояние (R_i) до гипоцентра землетрясения из соотношения:

где
t₁ продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, с;
t₂ продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала, с;
t₃ продолжительность стадии замирания аномального сигнала, с;
M магнитуда;
K₁, K₂, K₃ масштабные коэффициенты, характеризующие региональные особенности процесса подготовки тектонического землетрясения, тектонической и техногенной подвижки;
A₁ постоянная, характеризующая масштаб очаговой зоны;
B₁ масштабная поправка к A₁;
A₂ постоянная, характеризующая масштаб процесса уменьшения интенсивности аномального сигнала;
B₂ масштабная поправка к A₂;
A₃ постоянная, характеризующая процесс замирания интенсивности аномального сигнала;
B₃ масштабная поправка к A₃;
C постоянная, характеризующая время развития неупругих деформаций в очаге;
T постоянная, характеризующая время развития процесса подготовки землетрясения, тектонической, техногенной подвижки для данного региона;
p постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии увеличения сигнала для данного района;
q постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии уменьшения аномального сигнала для данного региона,
D ошибка измерений.

Аномальный сигнал может состоять из одной, двух или трех стадий: из стадии увеличения интенсивности, характеризующейся увеличением интенсивности интегрального сигнала от порогового уровня до максимального значения или из стадий увеличения и уменьшения интенсивности, характеризующейся уменьшением интенсивности интегрального сигнала от максимального значения или из стадий увеличения, уменьшения или замирания его интенсивности, характеризующейся отсутствием аномального сигнала над пороговым уровнем.

На станции, ближайшей к эпицентру землетрясения магнитуды M-60, аномальный сигнал состоял из стадии увеличения интенсивности аномального сигнала и стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала. Определялась продолжительность этих стадий, которые составляли соответственно, t₁ 23 ч. t₂ 2 ч. t₃ 0. Расчетное расстояние до гипоцентра составило d 31,6 км, при эпицентральном расстоянии 28 км (фиг. 1). (При K₁ 1, K₂ 0,5, K₃ 0,25, A₁ 0,5, B₁ 0,935, A₂ 0,43, B₂ 3, A₃ 0,43, B₃ 3, C 4,6, T 25, p 15, q 1, D 0).

На более удаленной второй станции аномальный сигнал состоял из трех стадий: стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала и стадии замирания аномального сигнала. Продолжительности этих стадий составляли, соответственно, t₂ 8,5 ч. t₂ 6,5 ч. t₃ 10 ч. Расчетное расстояние до гипоцентра составило 304 км при эпицентральном расстоянии 297 км. (фиг. 2). На третьей, наиболее удаленной станции, аномальный сигнал состоял из трех стадий: стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала и стадии замирания аномального сигнала. Продолжительности этих стадий составляли, соответственно, t₁ 5 ч. t₂ 10 ч. t₃ 10 ч. Расчетное расстояние до гипоцентра составило 481 км, при эпицентральном расстоянии 453 км (рис. 3).

По последовательному определению расстояния до эпицентра построением окружностей определялась эпицентральная зона, стягивающая со временем развития аномального сигнала к эпицентру готовящегося землетрясения.

Предложенный способ позволяет повысить надежность оперативного определения места, силы и времени землетрясения, масштаба и места тектонических и техногенных подвижек в условиях повышенных помех за счет учета структуры аномального сигнала в масштабах реальных колебаний и интегральной интенсивности (дифференцирование стадий аномального сигнала), что дает возможность определить зоны максимальных разрушений, опасные зоны и неопасные зоны.

Формула изобретения

Способ оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек, включающий измерение сигналов в геофизических полях деформационной природы, отбор аномальных сигналов, определение на основании измерений магнитуды, места и времени землетрясений, масштаба и места тектонических и техногенных подвижек, отличающийся тем, что измеряют не менее тремя прогностическими станциями амплитуду и частоту повторений импульсных сигналов и частоту повторений серий импульсных сигналов, скорость нарастания фронта и длительность импульсных сигналов и по полученным данным проводят отбор аномальных сигналов, после чего измеряют продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала и продолжительность стадии замирания аномального сигнала на каждой прогностической станции, при этом расстояния от прогностических станций до гипоцентра землетрясений, места тектонических и техногенных подвижек определяют из соотношения

где t₁ продолжительность стадии увеличения интенсивности аномального сигнала, с;
t₂ продолжительность стадии уменьшения интенсивности аномального сигнала, с;
t₃ продолжительность стадии замирания аномального сигнала, с;
М магнитуда;
К₁, К₂, К₃ масштабные коэффициенты, характеризующие региональные особенности процесса подготовки тектонического землетрясения, тектонической и техногенной подвижки;
А₁ постоянная, характеризующая масштаб очаговой зоны;
В₁ масштабная поправка к А₁;
А₂ постоянная, характеризующая масштаб процесса уменьшения интенсивности аномального сигнала;
В₂ масштабная поправка к А₂;
А₃ постоянная, характеризующая процесс замирания интенсивности аномального сигнала;
В₃ масштабная поправка к А₃;
С постоянная, характеризующая время развития неупругих деформаций в очаге;
Т постоянная, характеризующая время развития процесса подготовки землетрясений, тектонической, техногенной подвижки для данного региона;
р постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии увеличения сигнала для данного района;
q постоянная, характеризующая поправку к продолжительности стадии уменьшения аномального сигнала для данного региона;
D ошибка измерений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Способ контроля напряженного состояния земной коры для прогноза сильных землетрясений // 2105332

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для мониторинга напряженного состояния земной коры и прогноза места, времени и силы землетрясений

Способ контроля землетрясений // 2102780

Изобретение относится к сейсмологии, в частности к прогнозированию землетрясений, и может быть использовано при создании систем прогнозирования землетрясений и управления перераспределением упругой энергии в земной коре

Способ определения палеотемпературы по газовой составляющей пород // 2102779

Изобретение относится к общей геологии, включая поисковую геохимию на нефть и газ и другие полезные ископаемые

Способ поисков и разведки структурно-литологических залежей углеводородов в клиноформных образованиях // 2101735

Изобретение относится к нефтегазовой геологии и геофизике и может быть использовано при поисках и разведке структурно-литологических залежей углеводородов в геологических регионах с развитием клиноформных образований

Способ контроля загрязнения грунтов, горных пород и подземных вод // 2101734

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а более конкретно к обнаружению, картированию и мониторингу ореолов загрязнения в грунтах, горных породах и подземных водах

Способ поиска нефтепродуктов в земле // 2100829

Изобретение относится к области геофизики, в частности к области экологических исследований, и может быть использовано при поиске утечек и зон загрязнения земли и водоносных слоев продуктами переработки нефти

Способ регистрации наличия или отсутствия геопатогенной зоны в земном излучении // 2100828

Способ воздействия на вулканическую систему // 2098850

Изобретение относится к способам воздействия на естественные процессы и явления и может быть использовано для предотвращения взрывного извержения вулкана центрального типа и попутного получения геотермальной энергии

Способ определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле // 2098849

Изобретение относится к разведке рудных полезных ископаемых и может быть применено для определения среднего содержания полезного компонента в заданном объеме рудного тела с неравномерным, весьма неравномерным и крайне неравномерным распределением полезных компонентов

Геофизический радиолокатор // 2105330

Способ геологической разведки нефти и газа // 2102781

Изобретение относится к области геологоразведочных работ, а именно к способам поиска нефтяных и газовых месторождений

Устройство для высокочастотной геоэлектроразведки // 2100827

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для дистанционного исследования поверхности Земли, подповерхностной структуры почв, пород, обнаружения зарытых объектов, а также повышения безаварийности движения транспортных средств в труднопроходимых условиях и при ограниченной видимости

Способ геоэлектроразведки // 2099753

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при геоэлектроразведке по методу переходных процессов и по методу зондирования становлением поля в ближней зоне

Способ геоэлектроразведки // 2094829

Изобретение относится к области разведочной геофизики, конкретнее к геоэлектроразведке методом вызванной поляризации и методом зондирования становлением в ближней зоне, и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза и при разведке месторождений полезных ископаемых, включая месторождения углеводородов

Способ электромагнитного зондирования земной коры с использованием нормированных источников поля // 2093863

Способ обнаружения предметов в земле и устройство для его осуществления (варианты) // 2092874

Изобретение относится к поисковой технике и может применяться в геофизике, археологии, строительстве и локализации предметов в земле, определении их размеров и глубины залегания

Способ радиоволнового межскважинного просвечивания // 2084930

Способ геоэлектроразведки // 2076343

Изобретение относится к электромагнитным методам геофизических исследований земной коры и может быть использовано при глубинных зондированиях при поисках и разведке месторождений нефти и газа

Способ диагностики магнитного поля изолированных структур солнечной атмосферы // 2071096

Изобретение относится к радиоастрономии и физике Солнца и преимущественно может быть использовано для достоверного моделирования явлений на Солнце при исследовании изолированных контрастных структур в солнечной атмосфере: магнитных петель, волокон, протуберанцев

Способ геологической разведки нефти и газа // 2102781