Способ прогнозирования геодинамических процессов по аномалиям вариаций геомагнитного поля земли


 


Владельцы патента RU 2544261:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга" (RU)

Изобретение относится к геофизике и предназначено для прогнозирования землетрясений по изменению напряженного состояния пород в зоне предполагаемого очага по аномалиям вариаций геомагнитного поля. Сущность: вариации магнитного поля измеряются на двух станциях - базисной и рабочей. На базовой станции и в районе установки второй станции проводят магнитотеллурическое зондирование. По его результатам выбирают места для установки второй станции по идентичности геоэлектрических свойств разреза с первой (базовой) станцией, например по максимальной корреляции графиков магнитотеллурического зондирования. Производят регистрацию вариаций геомагнитного поля на обеих станциях (δT1 и δТ2), вычисляют разность вариаций (Δ12(t)=δT1(t)-δT2(t)). Выделяют вариационные аномалии, например, по превышению разности Δ12≥kσΔ, где k=1,…,3, σΔ - среднее квадратическое значение без учета аномальных значений, по которым судят об интенсивности проявления геодинамических процессов на второй станции Технический результат: повышение надежности.

 

Изобретение относится к области геофизики, а точнее к магниторазведке, и может быть использовано для обнаружения аномально высокого напряжения в земной коре при прогнозировании землетрясений и других опасных геодинамических процессов.

Известно [1], что многие геомагнитные изменения, предположительно связанные с землетрясениями, были получены из аномалий вековых, годовых, месячных и даже суточных геомагнитных вариаций (δT(t) во времени t).

Однако выбрать сравнительную базу для оценки аномалий очень трудно. Поэтому, когда вычисляют аномалии геомагнитных вариаций по разности вариаций на «рабочей» и «базовой» магнитовариационных станциях (МВС), то надежность таких аномалий зависит от правильного выбора места установки базовой МВС (БМВС).

Из известных способов наиболее близким является способ оценки аномальных вариаций по разности вариаций на двух магнитных обсерваториях. Однако требование соблюдения условий идентичности геоэлектрических свойств разрезов в местах установки обеих станций в классическом способе не выполняется. Поэтому в разности вариаций, например,

Δ12(t)=δT1(t)-δT2(t)

будет находиться ошибка измерения ε12; аномалии вариаций за счет напряженного состояния земной коры и аномалии вариаций за счет различия геоэлектрического разреза на «базовой» и «рабочей» станциях. Последние будут возникать на различных по проводимости разрезах и они будут еще и зависеть от частотного состава вариаций.

Очевидно, что связанные с геоэлетрическими разрезами обеих станций аномалии будут снижать надежность принятия решения по Δ12(t). Поэтому от таких аномалий необходимо избавляться и лучше всего это сделать путем выбора мест для установки с помощью предлагаемого способа.

Примеры связи землетрясений с геофизическими параметрами

На связь геомагнитных изменений с землетрясениями указывают многие авторы. Например, Хитоси Мидзутани [1] для этой цели рассматривает аномалии вековых геомагнитных вариаций. Приводится пример аномальных вековых геомагнитных вариаций, обнаруженных при наблюдениях в г.Танабе (преф. Вакаяма) [3]. За период 1951-1960 гг. значение вековых вариаций на горизонтальной составляющей геомагнитного поля в городе Танабе составило 7 нТл в год, что гораздо больше, чем в городах Годзе (преф. Нара) и Такетойо (преф. Аити), расположенных дальше от эпицентра. Однако, начиная с 1966 года, вековые вариации в этих трех точках стали одинаковыми. Возможно, что изменение хода вековых вариаций в Танабе за 1960 -1966 гг. было вызвано двумя землетрясениями, произошедшими в 1961 и 1962 гг.

Показаны также области, где вековые вариации модуля геомагнитного поля были особенно велики (данные с 1970 г. ±2,5 года). К этим областям приурочены эпицентры землетрясений 1973 г.(у берегов по-ва Немуро, магнитуда 7, 4), 1970 г.(восточная часть преф. Акита, магнитуда 6,2) и 1974 г.(у берегов островов Идзу, магнитуда 6,9), а также на горе Ивате - действующем вулкане. Эти исследователи делают вывод: аномалии вариаций отражают уровень напряжений в земной коре.

Исследования характера протекания бухтообразных геомагнитных вариаций (ΔTi) перед сильным Чимионским землетрясением (М=5,6, 06.05.1982 г.) на двух пунктах, расположенных на расстоянии 10 и 100 км от эпицентра, по сравнению с вариациями (ΔТо) на базовой обсерватории Янгибазар (расстояние от эпицентра 210 км) выполнено К.Н. Абдулабековым и С.Х. Максудовым [2]. Это, по-видимому, одно из ярких проявлений магнитовариационного краткосрочного предвестника, которое обнаружено благодаря близости (всего 10 км) пункта Чимион к происшедшему разрыву (по нашему мнению - оболочки очага). Более удаленный пункт Маданият на расстоянии 100 км от эпицентра слабее чувствует проработку оболочки очага. Наличие аномалии на удаленном пункте Маданият может свидетельствовать либо о проработке оболочки на вытянутом вдоль линии Маданият-Чимион оболочки очага, либо о проработке последнего в нескольких местах, либо о неглубокой проработке оболочки со стороны очага, затухающего по силе воздействия от пункта Чимион (в том числе будущий разрыв на расстоянии 10 км) до пункта Маданият. Привлекает в исследованиях К.Н.Абдулабекова и С.Х.Максудова то, что они рассматривают не аномалии вариаций, а отношение вариаций относительно удаленной (базисной, как это принято в разведочной геофизике) станции.

Региональные вариационные аномалии обусловлены, в основном, неоднородностями на таких глубинах, которые принадлежат способным к накоплению энергии объектам и характеризуют состояние последних. Исследование состояния этих объектов посредством наблюдения вариационных аномалий позволит осуществить мониторинг очаговых зон и выполнить по нему долгосрочный прогноз. Отдельные региональные аномалии, в основном поверхностные узкие, но протяженные, и локальные вариационные аномалии обусловлены процессами в оболочке очага и могут служить для мониторинга очаговой системы и, соответственно, использоваться для краткосрочного прогноза.

Сеть наблюдений для долгосрочного и краткосрочного прогноза по аномалиям вариаций геомагнитного поля состоит из пунктов для наблюдения за аномалиями и базисных станций.

Базисные (Б) станции (МВС, обсерватории, пункты векового хода (ПВХ) и др.) выбираются в зависимости от решаемой задачи. Для долгосрочного прогноза место для БМВС должно выбираться за пределами проекции очага на поверхность Земли. Если, к примеру, оцениваются аномалии суточного хода вариаций, то БМВС можно устанавливать на больших расстояниях в условиях однородного строения геологической среды, но на одной и той же широте, что и прогнозируемый очаг землетрясения.

Совсем по другому устанавливается базисная МВС для оценки аномалий -предвестников краткосрочного прогноза. Во-первых, для краткосрочного прогноза используется БМВС долгосрочного прогноза. Во-вторых, для краткосрочного прогноза требуется установить БМВС в пределах однородной среды, чтобы не выйти на локальную геолого-геофизическую неоднородность. Это может быть получено по результатам повторяющейся через некоторое время магнитной съемкой (например, через сутки) или магнитотеллурическим зондированием.

Сети рядовых вариационных наблюдений во многом похожи друг на друга в обоих прогнозах и это благоприятствует их использованию при осуществлении промежуточного среднесрочного прогноза.

Выбор места установки станций должен преследовать основную цель: найти такие два участка, в которых электрическая проводимость в зависимости от глубины практически одинакова. Это означает, что, к примеру, кривые магнитотеллурического зондирования (МТЗ) на обоих участках, одинаковые с точки зрения ошибки оценки проводимости. Иначе различие вариаций будет зависеть не только от напряжения в земной коре, но и от изменения частотного состава вариаций. В этом случае такую помеху нельзя будет отличить от аномалий за счет аномального напряжения в земной коре. Не потому ли так много ложных аномалий в рассматриваемом классическом способе.

Целью настоящего изобретения является выбор мест установки для наблюдений на базисной и рабочей (поисковой для аномальных вариаций), по разрезам на которых будет выполнятся мониторинг вариаций геомагнитного поля δТ1 и δТ2, разница которых во времени Δ12(t)=δT1(t)-δT1(t) своими аномалиями будет отражать уровень

напряжения в земной коре и служить для мониторинга очаговой системы и, соответственно, для краткосрочного прогноза землетрясений.

Поставленная цель достигается такой системой выбора точек наблюдения вариаций δТ, при которой в местах предполагаемой установки МВС и БМВС предварительно выполняется съемка МТЗ, строятся геоэлектрические разрезы, выбираются идентичные кривые зависимости проводимости от глубины и в двух наиболее близких по МТЗ точках устанавливаются прогнозные станции МВС и БМВС, и по разности их показаний Δ12(t) выделяют аномалии, например, по превышению Δ12≥kσΔ, где k=1,…,3, σΔ - ошибка вычисления разности и/или средняя квадратическая разность при отсутствии аномалий. По аномалиям вариаций можно судить об изменениях напряженного состояния земной коры между МВС и БМВС, или в зоне МВС, а по величине аномалии - о вероятности надвигающегося события.

Список литературы

1. Асада Т., Исибаси К., Матсуда Т. И. др. Методы прогноза землетрясений. Под ред. Асада. Москва, Недра, 1984, 312 с.

2. Абдулабеков К.Н., Максудов С.Х. Исследование бухтообразных вариаций геомагнитного поля перед сейсмическими событиями. Докл. АН УзССР, 1989, №8, с.46-47.

3. Tazima М. Accuracy of recent magnetic survey and a locally anomalous behavior of the geomagnetic secular variation in Japon, Bull. Geogr. Surv. Inst. 13,1 (1968).

Способ прогнозирования геодинамических процессов по аномалиям вариаций геомагнитного поля Земли, содержащий две магнитовариационные станции, одна из которых (базовая) устанавливается в спокойном магнитном поле Земли вдали от промышленных помех и геодинамических проявлений (оползней, живущих разломов и др.), вторая - в заданных точках изучения геодинамических процессов, отличающийся тем, что на базовой станции и в районе установки второй станции проводят магнитотеллурическое зондирование, по результатам которого выбирают места для установки второй станции по идентичности геоэлектрических свойств разреза с первой (базовой) станцией (например, по максимальной корреляции графиков магнитотеллурического зондирования), производят регистрацию вариаций геомагнитного поля на обеих станциях (δT1 и δТ2), вычисляют разность вариаций (Δ12(t)=δT1(t)-δT2(t)), выделяют вариационные аномалии (например, по превышению разности Δ12≥kσΔ , где k=1,…,3, σΔ - среднее квадратическое значение без учета аномальных значений), по которым судят об интенсивности проявления геодинамических процессов на второй станции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроразведке методом индукционного профилирования и может быть использовано при изучении строения верхней части геологического разреза при поисково-картировочных геоэлектрических исследованиях.
Изобретение относится к области магниторазведки и может быть использовано при поиске месторождений углеводородов в молодых осадочных бассейнах. Сущность: проводят аэромагнитную, а также наземную магнитную или гидромагнитную съемки нефтегазоносной площади.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования скрытых рудных полезных ископаемых, связанных с гранитоидами. Сущность: для перспективных рудоносных участков на базе данных по физическим свойствам пород, слагающих модельный разрез, и материалов мелкомасштабных гравиразведочных и магниторазведочных съемок осуществляют построение «нулевой» глубинной модели.

Предложен способ магнитной навигации по геомагнитным разрезам. В способе навигация осуществляется не путем сопоставлений наблюденного поля с эталонным, а по корреляции по этим полям построенных геомагнитных разрезов.

Предложен cпособ контроля вариаций магнитного поля Земли. В способе измеряют напряженность магнитного поля, создают регулируемое компенсирующее магнитное поле, противоположное по направлению к измеряемому, запоминают величину компенсирующего поля при полной компенсации в установочный момент времени.

Изобретение относится к области морской электроразведки и может быть использовано при поисках углеводородов. Сущность: электрод состоит из запрессованных в диэлектрический стакан (3) твердых графитовых стержней (1).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения удельной электропроводности грунтов, скальных пород и других тел на и под поверхностью земли.

Заявляемая группа изобретений относится к области разведочной геофизики и предназначена для прогнозирования залежей углеводородов при зондировании морского дна при глубинах моря более 500 м.

Изобретение относится к разведке нефтяных месторождений. Сущность: способ предусматривает следующие шаги: выставляют электроды в рабочей области в виде решетки из малых ячеек, все станции для измерения двух компонентов (Ех, Еy) электрического поля записывают синхронно и с одинаковыми настройками временные ряды данных естественного электромагнитного поля.

Изобретение относится к емкостному обнаружению проводящих объектов. Сущность: датчик (100) для емкостного обнаружения присутствия проводящих объектов (BOD1) содержит первый сигнальный электрод (10a), второй сигнальный электрод (10b) и структуру (20) базового электрода.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой индукционный датчик для измерения земного магнитного поля. Датчик содержит электромагнитный узел обнаружения магнитного поля, размещённый на маятнике. Маятник помещен в корпус и подвешен к его стенке на шарнире. Противоположная от шарнира стенка корпуса имеет форму полусферы и соответствует по размеру сферической поверхности маятника. Техническим результатом является обеспечение постоянства расстояния между корпусом и маятником, когда маятник совершает движения, и ламинирования между ними амортизационной жидкости. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к морской электромагнитной съемке. Сущность: в способе использовано шесть горизонтальных компонент электрического поля. Эти компоненты электрического поля обеспечиваются трехштифтовыми заземляющими электродами четырех полюсов, соединенными попарно. Один из штифтов каждого из трехштифтовых заземляющих электродов и штифты трех других трехштифтовых заземляющих электродов попарно образуют шесть горизонтальных компонент электрического поля. Одновременно регистрируются данные об изменении электромагнитного поля с течением времени. Технический результат: эффективное обеспечение регистрации электрического поля под углом менее 22,5 градусов к направлению активации независимо от ориентации станции обнаружения, гарантия эффективной связи между источником активационного поля и парным полюсом, предназначенным для регистрации электрического поля, снижение требований к ориентации станции обнаружения и к направлению движения и положению источника активационного поля во время сбора данных, исключение потерь электромагнитных данных. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведке месторождений нефти и природного газа. Заявлена электромагнитная расстановка, сконфигурированная для использования в подземной буровой скважине. Расстановка включает в себя множество расположенных с промежутком вдоль оси электромагнитов и сконфигурирована с возможностью генерации спектра магнитного поля, имеющего по меньшей мере первую и вторую пары магнитно-противоположных полюсов. Преимущественно могут использоваться измерения при пассивной локации возбужденного магнитного поля, например, для исследования и управления непрерывным бурением объединенной скважины. Электромагнитная расстановка может также использоваться в активной локации. При активной локации может также использоваться расстановка постоянных магнитов, обеспечивающая подобный спектр магнитного поля. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований и предназначено для поисков и оконтуривания углеводородных (УВ) залежей. Сущность: возбуждают импульсное электромагнитное поле в среде последовательно встречно с двух сторон относительно участка зондирования. Измеряют пространственные разности потенциалов электрического поля на круговом профиле перемещения генераторно-приемной кабельной косы при ее одностороннем движении по профилю и одновременно на парных участках профиля, симметричных относительно диаметра, проходящего через центр генераторной линии. Измерения осуществляют с помощью двух измерительных триполей, встроенных в косу таким образом, чтобы в процессе кругового ее перемещения центры триполей располагались на профиле диаметрально противоположно симметрично относительно центра генераторной линии. Измерение на каждом из парных участков исследования производят сначала одним из триполей пары при одном направлении зондирующего поля и повторяют с помощью другого триполя пары во время его пребывания на том же участке, но при противоположном направлении поля. По измерениям разностей потенциалов рассчитывают односторонние и двухсторонние ДНЭ-параметры. Строят временные разрезы электрофизических параметров по линейным профилям, сформированным путем объединения результатов зондирования, на последовательных круговых профилях, вдоль и/или поперек площади исследуемого объекта. Технический результат: повышение производительности, эффективности и надежности электроразведочных работ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электроразведочным исследованиям. Технический результат: снижение трудозатрат на проведение измерений и повышение информативности измерений при экспресс-контроле за динамикой извлечения высоковязкой нефти и битума вдоль профиля горизонтальных скважин в реальном масштабе времени, контроле режима закачки теплоносителя, а также режима отбора. Сущность: над траекторией горизонтальных скважин на время разработки высоковязких нефтей и битумов располагают стационарно генераторный контур (ГК) и внутри него систему измерительных контуров (ИК) меньшего размера. Систему ГК и ИК располагают на, над или под поверхностью земли. Каждый ИК через коммутатор подключен к регистратору, оснащенному устройством регулирования времени задержки. Во время регистрации электродвижущей силы (ЭДС) в ИК определяют временные задержки, на которых на фоне сигналов, регистрируемых одновременно всеми ИК, наблюдается контрастный рост наведенной ЭДС, которая соответствует сигналу от металлической обсадной колонны скважины. Привязывают ЭДС на выделенных задержках к траектории прохождения. На основе построенной зависимости продольной проводимости (S) от глубины (h) рассчитывают зависимости S от h на других ИК. По ним определяют мощность и глубину залегания продуктивного пласта. По измеренным ЭДС для исследуемого пласта определяют кажущееся удельное электрическое сопротивление (ρк) и рассчитывают коэффициент кажущейся битумонасыщенности (Кб) по каждому циклу измерений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается способа определения места нахождения герметизированного отверстия при обрастании, заносе илом или обмерзании подводной части корпуса судна. Сущность заключается в размещении постоянных магнитов по периметру герметизированного отверстия, что повышает надежность определения размера вскрываемого отверстия и позволяет производить вскрытие отверстия без повреждения корпуса судна. 2 ил.

Изобретение относится к области магниторазведки и может быть использовано для обнаружения, нанесения на карту и оценки спектрально магнитоактивных месторождений, например залежей углеводородов или руды. Сущность: измеряют изменяющиеся с течением времени аномальные магнитные поля (2), существующие во взаимодействии со спектрально магнитоактивными породными массивами (1), на/над поверхностью (8) земли в виде переменных сигнала и/или поля в хотя бы одном направлении трехмерного пространства. Измеренные данные временного ряда, зафиксированные для каждого положения измерений в области исследований, преобразуют путем обработки (в частности спектрального анализа) в показатели спектральной плотности мощности в диапазоне частот 0,01-100 Гц. На основании полученных данных определяют по меньшей мере один спектральный атрибут (6), в частности мощность. Распознают наличие и отсутствие под землей спектрально магнитоактивных породных массивов путем сравнения значений переменных атрибутов, приведенных к эталонному значению (7), со стандартным эталонным значением. Технический результат: обнаружение, нанесение на карту и оценка спектрально магнитоактивных месторождений; оптимизация работ по освоению месторождений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области геологоразведки и может быть использовано при поисковом или эксплуатационном бурении скважин. Устройство в виде геолого-разведочного измерительно-вычислительного комплекса, предназначенного для каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине и состоящего из передающей антенны и индуктора с вертикальной осью намагниченности, размещенных на снаряде и изолированных от буровых труб с помощью немагнитной вставки, и измерительно-вычислительной системы, включающей в свой состав трехосные блоки магнитометров, размещенные в контрольных точках наблюдений с известными координатами на поверхности Земли, и вычислители, связанные с приемными антеннами и магнитометрами через аналого-цифровые преобразователи стандартного интерфейса, при этом в устройство вводится измерительно-вычислительный канал ориентации снаряда в пространстве, состоящий из трехосных блоков магнитоградиентометров, устанавливаемых в тех же контрольных точках наблюдений на поверхности Земли, и дополнительного вычислителя, связанного через дополнительный аналого-цифровой преобразователь со всеми трехосными блоками магнитометров и трехосными блоками магнитоградиентометров. Технический результат - повышение надежности, долговечности, автономности. 2 ил.

Изобретение относится к геофизике. Сущность: способ геоэлектроразведки основан на использовании магнитного зондирования геологической среды. В качестве источника используют интегральное магнитное поле, формируемое в результате суммарного воздействия существующего набора промышленных электроэнергетических источников в диапазоне частот от 50 Гц до 1-2 кГц. На основе оценки влияния дальней и ближней зон электромагнитного поля осуществляют районирование территории по величине электрического сопротивления пород, отвечающих информативной зоне, затем выполняют регистрацию компонент напряженности магнитного поля в каждой точке наблюдений по трем ортогональным направлениям при нескольких значениях азимута расположения радиальных составляющих датчика измерительной установки. Проводят спектральный анализ измеренного магнитного поля, определяют амплитудно-частотные характеристики каждого из его компонентов и пересчитывают амплитудно-частотные характеристики в значения кажущегося сопротивления, по результатам интерпретации которых получают информацию о пространственном изменении электрического сопротивления и анизотропных свойств среды в интервале эффективных глубин распространения магнитного поля. Технический результат: повышение точности, информативности и технологичности метода магнитного зондирования, основанного на использовании промышленных полей. 3 ил, 3 пр.

Изобретение относится к области геофизических методов исследований при поисках и разведке месторождений углеводородов, редких и благородных металлов, алмазов, при проведении инженерных изысканий и решении задач экологического мониторинга с помощью цифровой аппаратуры. Сущность: используют по меньшей мере один диполь, передающий прямоугольные разнополярные импульсы, измерение осуществляют одной или одновременно несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования. Проводят измерения переходных процессов элекромагнитного поля по времени с частотой не менее 100 кГц и динамическим диапазоном не менее 24 бит, записывают их в соответствующий массив первичных данных. Обрабатывают массив первичных данных с помощью робастного регрессионного анализа, используя следующую последовательность действий: подавление тренда в исходных данных от источника, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов; точечное удаление выбросов (пиков) в записи, возникших под влиянием грозовой активности; осуществление фильтрации методом низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне по временным задержкам во всем временном диапазоне и расчет кривых становления с логарифмическим шагом по времени на нескольких десятках временных задержек, получая кривые переходных процессов. С целью наглядного отображения полевого материала и возможности идентификации объектов поиска минимизируют влияние геометрического положения источник-приемник на значения переходных процессов на каждой временной задержке путем вычисления значений переходных процессов с помощью процедуры робастного регрессионного анализа с использованием рассчитанных кривых переходных процессов от фонового разреза для той же геометрии приемной установки с тем же расположением источник-приемник и эмпирических зависимостей разности потенциала приемных. Технический результат: более точное прогнозирование наличия аномалеобразующего объекта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх