Способ обнаружения "живущих" разломов

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при изучении сейсмогенерирующих структур. В способе обнаружения «живущих» разломов в зоне разлома устанавливают акустическую мониторинговую станцию и выполняют суточный мониторинг зоны разлома. Определяют время активизации и время «затишья». Затем задают мониторинговый профиль вкрест исследуемого разлома с выходом на вмещающие породы. На вмещающих породах устанавливают акустическую мониторинговую станцию и второй датчик, вычисляют спектры и энергию и по разности энергии вычисляют среднюю квадратическую ошибку вычисления энергии. Переносят второй датчик на следующие пикеты, выполняют краткосрочный синхронный акустический мониторинг двумя установленными на первом и текущем пикетах датчиками и по каждому из датчиков на первом и текущем пикетах вычисляют амплитудные спектры и энергию акустической эмиссии. По правилу трех сигм выделяют аномалии энергии над фоном, по границам аномалий определяют границы «живущего» разлома, характеризующегося аномальными проявлениями микроземлетрясений, и/или образованием магистральных трещин, и/или микротрещин. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных.

 

Изобретение относится к области геофизики и, в частности, к геоакустическим методам изучения сейсмогенерирующих структур.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при поиске «живущих» (прямо сейчас) разломов и краткосрочном прогнозе землетрясений по акустическим предвестникам.

«Живущий» разлом - это такой разлом, в теле которого наблюдается повышенная концентрация трещин по сравнению с вмещающими породами, процессы образования аномальной концентрации микротрещин и укрупнения трещин. На это расходуется накопленная в теле разлома энергия упругой отдачи и триггерная энергия внутриразломных и внешних источников, в том числе энергия приливных процессов [1].

«Живущий» разлом - это среда, которая способна накапливать энергию внутренних и внешних источников и выделять эту энергию при воздействии на элементы тела разлома энергии (спусковой механизм) дополнительных источников с образованием резонансных волн и других упругих колебаний. К «живущему» разлому следует относить тело разлома и активную часть примыкающих к нему вмещающих пород, которые могут быть изучены по аномалиям геофизических (к примеру, акустических) полей даже в случае закрытых осадками разломов [1].

Упругая энергия в «живущих» разломах выделяется из некоторого предварительно напряженного объема пород - очага. Частота проявления очагов многих опасных геологических процессов в «живущих» разломах выше, чем в просто разломах и тем более во вмещающих породах.

«Живущий» разлом - это такой разлом, в котором наблюдается затишье в геодинамической активности, т.е. может быть нарушена обычная (нормальная, фоновая) реакция разлома (среды) на приливные и другие воздействия, что свидетельствует о способности накапливать энергию упругой отдачи. Затишье может наблюдаться в микроземлетрясениях. Поэтому при выделении «живущих» разломов, анализ акустической эмиссии следует производить путем сравнения характера акустической эмиссии в зоне разлома и за ее пределами, к примеру, по микроземлетрясениям и/или по аномалиям энергии акустической эмиссии.

Известен способ, в котором считается, что разломы, неоднократно проявлявшие себя в недавнем геологическом прошлом, вероятно, еще возобновят свою деятельность в будущем. Такие разломы называются «живущими» [2]. Слово «живущий» указывает на возможность будущей деятельности разлома, и поэтому такие разломы называют также потенциально «живущими». Поэтому, к примеру, в Калифорнии для строительства в областях разломов (или вблизи них), которые юридически считаются «живущими», требуется специальное разрешение властей штата (закон Алквиста-Приоло о геологически опасных зонах). «Живущими» разломами считаются в соответствии с законом как «…потенциально «живущие» разломы, проявлявшие значительную активность во время голоцена (примерно последние 10 тыс лет), положение которых легко определимо и которые вызывали смещения на земной поверхности в течение четвертичного периода…». Законом определено, какие разломы считаются «живущими» и какова их протяженность. В постановлении Комиссии США по атомной энергии, касающемся сейсмостойкости АЭС, «живущими» разломами считаются вообще все «действовавшие в течение последних 500 тыс лет». Принимается во внимание и протяженность разломов, которую надо учитывать при проектировании АЭС. Например, разломы более 1 мили (1,6 км) в длину обязательно учитываются, если они находятся не дальше 30 миль (48 км) от предполагаемой строительной площадки, а разломы длиной более 10 миль (18,5 км), если находятся на расстоянии 50-100 миль (92,5-185 км) от нее [2].

Однако все эти положения не приемлемы для задач сейсмологии, так как нас интересует, живет ли разлом прямо сейчас и как он влияет на окружающую среду прямо сейчас.

Известен также способ оценки современной активности тектонических нарушений (патент №2393510), в котором выявляют зоны неотектонических разломов. В выявленных зонах проводят полевое геолого-геоморфологическое картирование с последующим определением деформаций и смещений молодых отложений и элементов рельефа. Определяют возраст этих деформаций и выделяют зоны активных разломов. Проводят геофизические исследования в зонах активных разломов, в результате которых определяют местоположение и структуру разломов и выделяют активные разрывы.

Однако недостатком способа является необходимость проведения трудоемких и продолжительных полевых наблюдений с целью картирования деформаций, определения возраста деформаций и местоположения активных разрывов, которые носят субъективный характер, и продолжительных наблюдений.

Из известных наиболее близким по технической сущности является второй описанный выше аналог, который содержит определение деформаций, точно так же, как и заявляемый. Он может быть принят в качестве прототипа.

В заявляемом способе не требуется выполнение многочисленных исследований, а интерпретация результатов не приводит к субъективным выводам.

Кроме того, недостатком известного аналога (прототипа) является способ оценки современной активности разлома по сопоставлению значений скоростей современных тектонических смещении по разломам с их интервальными суммарными значениями, характеризующими степень их тектонической активности.

Кроме того, все известные аналоги не оценивают активность разломов прямо сейчас.

Целью настоящего изобретения является обнаружение активного в настоящее время разлома в течение короткого периода времени наблюдения, например в течение суток.

Поставленная цель достигается путем проведения акустического мониторингового двухдатчикового профилирования, выполняемого по профилям, направление которых выбирается вкрест исследуемого разлома с выходом на вмещающие разлом породы.

При этом согласно изобретению профилирование выполняется в период суточной активизации разлома двумя датчиками, один из которых мониторинговый (первый) устанавливается на вмещающих породах на первом пикете профиля, второй перемещается по профилю (по пикетам) до тех пор, пока не будет пересечен разлом. На первом пикете на вмещающих породах устанавливают акустическую мониторинговую станцию и второй датчик, вычисляют спектры и энергию в 5-10 разных минутных интервалах и по разности энергии в заданных частотных интервалах вычисляют среднюю квадратическую ошибку (сигма - σ) вычисления энергии. Переносят второй датчик на следующие пикеты. На каждой паре первого и текущего пикетов производится краткосрочный синхронный акустический мониторинг (от 3-х до 10 минут, который оценивается экспериментально по сходимости спектров акустической эмиссии на разных временных интервалах) и вычисляется энергия в нескольких частотных интервалах (низкие, преобладающие, высокие) акустической эмиссии. По градиенту энергии акустической эмиссии (разность энергий на текущем и первом датчиках) в заданном интервале частот отбивается граница разлома и граница вмещающих пород, где энергия выходит на фоновый уровень, или разность ΔEi=Ei-E1 (где i - текущий пикет) больше kσ, k=1÷3, т.е. ΔE>kσ. По границам аномалий на одном, двух или трех интервалах низких, средних и высоких частот определяют границы «живущего» разлом, характеризующегося аномальными проявлениями микроземлетрясений, и/или образованием магистральных трещин, и/или микротрещин.

Расстояние между пикетами на профиле выбирается из опыта таким, чтобы на теле разлома было зарегистрировано не менее трех точек.

Время наблюдения на точке должно обеспечить прохождение всего маршрута в течение времени активизации разлома и/или окружающей среды. Для этого по результатам суточного мониторинга строят спектры и/или энергию, в выбранных частотных интервалах выбирают интервал расчета энергии. Фоновый (преобладающий) и аномальный на низких и высоких частотах. Например, в Псковско-Палдисской и других зонах разлома были выбраны:

- низкие - 2-18 Гц (частота упругих колебаний от местных слабых землетрясений);

- высокие - 80-120 Гц (частота упругих колебаний от трещин);

- преобладающие - 18-80 Гц (частота упругих колебаний от трещин и/или микроземлетрясений).

Псковско-Палдисская зона разлома выделена по геофизическим данным (Н.М. Руховец, 1966, Схема тектонического строения Прибалтики по данным геофизических исследований) и прослежена от Псковского озера на северо-запад до о-ва Осмассаар. На юго-восточном окончании этой зоны в 2002-2003 гг. лаборатория МГМ ФГУП ВНИИОкеангеология выполняла магнитные, элетромагнитные и акустические исследования, в результате которых разлом был признан «живущим». Его активизация приводит к подвижкам вдоль зон тектонических нарушений на северо-востоке в Сосновоборском регионе.

Выделяются микроземлетрясения в зоне разлома по низким и высоким частотам. Перед обоими событиями зарегистрированы микроземлетрясения на всех интервалах частот. Это близкие к акустической станции микроземлетрясения. Кроме того, на графиках видны в отдельных временных интервалах удаленные события, которые происходили как одновременно с близкорасположенными, так и в другие периоды времени. Это указывает на то, что разломная зона активизируется закономерно по всей длине и/или на отдельных участках.

Во время указанного мониторинга в разломе происходили различные события: I - удаленные от установленной акустической станции, интенсивные в ночное время микроземлетрясения; II - микроземлетрясения, близкие к акустической станции; III - возрастание частых малоамплитудных микроземлетрясений; IV - интенсивные процессы трещинообразования с отдельными слабыми микроземлетрясениями. Это характеристика небольшого участка разлома, которая наблюдалась всего в течение нескольких дней. Это тоже подтверждает тот факт, что данный разлом является «живущим».

Список литературы

1. Паламарчук В.К., Глинская Н.В. и др. «Живущие» разломы. Определения. Примеры. // Естественные и технические науки, №6, 2012, из-во: Спутник, Москва, с.223-229.

2. Асада Т., Исибаси К., Матсуда Т. и др. Методы прогноза землетрясений // под. ред. Асада Т., пер. с англ. - М.: Недра, 1984, 312 с.

Способ обнаружения «живущих» разломов, содержащий карту тектонических нарушений исследуемого района, отличающийся тем, что в зоне разлома устанавливают акустическую мониторинговую станцию, выполняют суточный мониторинг зоны разлома, определяют время активизации и время «затишья», выбирают период максимальной активизации на низких - 2-18 Гц, средних - 18-80 Гц, и высоких - 80-120 Гц частотах, задают мониторинговый профиль вкрест исследуемого разлома с выходом на вмещающие породы, выбирают расстояние между пикетами на профиле, на первом пикете на вмещающих породах устанавливают акустическую мониторинговую станцию и второй датчик, вычисляют спектры и энергию в 5-10 разных минутных интервалах и по разности энергии в заданных частотных интервалах вычисляют среднюю квадратическую ошибку (сигма - σ) вычисления энергии, переносят второй датчик на следующие пикеты, выполняют краткосрочный трехминутный синхронный акустический мониторинг двумя установленными на первом и текущем i-том пикетах датчиками, по каждому из датчиков на первом и текущем пикетах по синхронным измерениям вычисляют амплитудные спектры и энергию акустической эмиссии (E1 и Ei соответственно) в заданных интервалах низких, средних и высоких частот, по правилу трех сигм в разности ΔEi=Ei-E1 выделяют аномалии энергии над фоном, по границам аномалий на одном, двух или трех интервалах низких, средних и высоких частот определяют границы «живущего» разлома.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования локальной магнитуды землетрясения. Сущность: вычисляют спектры Фурье от волновых форм внешних землетрясений, зарегистрированных двумя сейсмическими станциями.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для оценки концентрации растворенного метана в областях его пузырьковой разгрузки. Сущность: излучают в направлении морского дна акустический сигнал.

Изобретение относится к оптическим методам исследований вещества и может быть использовано для исследования нерастворимой части органического вещества осадочных пород при определении уровня зрелости органического вещества этих пород.

Использование: для определения изменений параметров пористой среды под действием загрязнителя. Сущность изобретения заключается в том, что размещают излучатель и приемник акустических волн на противоположных поверхностях образца пористой среды, осуществляют первое облучение по меньшей мере одной части образца пористой среды акустическими волнами и измеряют скорость распространения продольных акустических волн, на основе пористости и характера насыщения образца выбирают эмпирическую взаимосвязь между скоростью продольной акустической волны и пористостью для данного типа пористой среды, осуществляют фильтрационный эксперимент по прокачке раствора загрязнителя через образец пористой среды, осуществляют второе облучение той же части образца акустическими волнами и измеряют скорость распространения продольных акустических волн и, используя выбранную эмпирическую взаимосвязь, определяют изменение пористости в этой части образца пористой среды исходя из скоростей продольной акустической волны, измеренных до и после прокачки загрязнителя.

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано для поиска геохимических аномалий донных отложений рек. Сущность: проводят геоинформационный анализ исследуемой территории.

Использование: для определения изменения свойств околоскважинной зоны пласта-коллектора под воздействием бурового раствора. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают керн из стенки скважины и откалывают от керна по меньшей мере одну часть.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при моделировании геологических объектов. Предложен способ (варианты) определения репрезентативных элементов площадей и объемов в пористой среде.

Изобретение относится к области бурения подземных буровых скважин и измерения в них. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение информативности исследований.

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа и может быть использовано при исследовании алмазов. Заявлен способ восстановления температурно-временных условий генезиса алмазов типа IaAB, либо смешанного типа Ib-IaA, основанный на вычислении по локальным концентрациям примесного азота в формах C, A и B в кристалле, измеренным, например, методом ИК-микроспектроскопии, локальных значений интегрального параметра Knt кинетики агрегации n-го порядка соответствующих азотных центров.

Изобретение относится к области геохимической разведки и может быть использовано для определения уровня эрозионного среза рудопроявлений и эндогенных геохимических аномалий.

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано для поиска и разведки углеводородов (УВ). Согласно способу оценки низкочастотной резонансной эмиссии (НРЭ) для поиска УВ прогнозирование УВ осуществляется в процессе анализа геодинамического шума непосредственно по временному разрезу метода общей глубинной точки (МОГТ) в широком диапазоне частот (5-130 Гц).

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования локальной магнитуды землетрясения. Сущность: вычисляют спектры Фурье от волновых форм внешних землетрясений, зарегистрированных двумя сейсмическими станциями.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей сверхвязких нефтей. Сущность изобретения: излучают электромагнитные волны и принимают сигналы, отраженные от границ раздела слоев зондируемой среды, после чего проводят обработку результатов измерений.

Настоящее изобретение относится к созданию систем, способов и методик для обработки сейсмических данных. Заявленная группа изобретений включает реализуемые с помощью компьютера способы обработки сейсмических данных, системы для обработки сейсмических данных и считываемые компьютером носители данных, имеющие сохраненные на них команды, которые при исполнении процессором выполняют этапы по любому одному из способов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения сейсмических разрезов изображений геологической среды. Способ включает последовательные действия, при которых получают и подготавливают данные методов общей глубинной точки, сейсмического каротажа, вертикального сейсмического профилирования, акустического каротажа, плотностного гамма-гамма каротажа и проверяют качество этих данных, а также получают эталонные значения интервальных скоростей.

Способ параметрического приема гидрофизических и геофизических волн в морской среде отличается тем, что дополнительно к прозвучиванию среды низкочастотными гидроакустическими сигналами осуществляют инфранизкочастотную накачку грунта морского дна вдоль направления параметрических антенн, которые излучают из центра обследуемой акватории, кроме того, приемный гидроакустический преобразователь формируют из двух вертикально разнесенных приемников, располагают на подвижном носителе, который перемещают по границе обследуемой акватории, при этом низкочастотными гидроакустическими сигналами формируют две вертикально разнесенные просветные параметрические антенны, при этом в процессе перемещения по периметру акватории фиксируют направления максимального проявления измеряемых информационных волн, далее, по этим направлениям приемный блок перемещают в точку расположения излучающих преобразователей с постоянной минимально возможной для носителя скоростью или с заданными интервалами остановок, при этом измеряют и уточняют местоположения источников максимального проявления информационных волн, их протяженность и характеристики пространственно-временной динамики, а по ним осуществляют идентификацию измеряемых волн, их принадлежность к водным гидрофизическим или донным геофизическим, например углеводородным или сейсмическим, кроме того, при обнаружении геофизических волн и выделении их спектральных характеристик последние сравнивают с обобщенными эталонными спектрами и выявляют принадлежность измеряемых информационных волн к конкретным типам скоплений углеводородов или идентифицируют как предвестников землетрясений.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано в горной промышленности для контроля изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород на более ранней стадии образования несплошностей, ведущих к динамическим проявлениям.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования зон развития вторичных коллекторов трещинного типа в осадочном чехле. Сущность: регистрируют сейсмические отраженные волны привязанных к выбранному комплексу отложений.

Группа изобретений относится к способу и устройству для управления и коррекции заданий времени, используемых в распределенной узловой системе сейсмического приема.

Использование: изобретение относится к устройствам для сейсморазведки месторождений углеводородов на акватории Арктического шельфа. Сущность: подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории Арктического шельфа имеет прочный корпус обтекаемой формы, энергосиловую установку, движитель, гироскоп, измеритель пути, эхолот, датчик глубины, локатор сигналов гидроакустического маяка, средства регулирования плавучести и бортовой компьютер с программным устройством управления перемещением станции из одной точки моря в другую, зависанием, спуском на дно, подъемом со дна на заданное заглубление и на поверхность моря.

Изобретение относится к сейсмической разведке и может использоваться при разведке нефтяных и газовых залежей. Согласно заявленному решению выбирают и устанавливают фиксированную приемную базу, располагают источники возбуждения сейсмических колебаний и приемники на этой базе симметрично относительно ее центра, принятого за начало координат. Поочередно возбуждают сейсмические волны и регистрируют их на всей заданной фиксированной приемной базе с получением сейсмограммы для каждого пункта возбуждения (ПВ). Определяют время годографа дифрагированных волн (ДВ). Затем суммируют на каждой сейсмограмме сейсмические волны по годографам ДВ с получением суммотрассы для каждого ПВ(L) и определяют временные статические сдвиги (Δtc) ДВ для каждого ПВ(L) относительно времен регистрации на центральном ПВ(L=0). Суммируют на основании временных статических сдвигов суммотрассы для каждого ПВ(L) по общим точкам дифракции и получают итоговую суммотрассу ДВ. Затем перемещают фиксированную приемную базу на следующий пикет профиля, совмещая его с началом координат этой базы, и весь процесс повторяют. Технический результат - повышение достоверности и качества отображения изучаемой геологической среды. 6 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при изучении сейсмогенерирующих структур. В способе обнаружения «живущих» разломов в зоне разлома устанавливают акустическую мониторинговую станцию и выполняют суточный мониторинг зоны разлома. Определяют время активизации и время «затишья». Затем задают мониторинговый профиль вкрест исследуемого разлома с выходом на вмещающие породы. На вмещающих породах устанавливают акустическую мониторинговую станцию и второй датчик, вычисляют спектры и энергию и по разности энергии вычисляют среднюю квадратическую ошибку вычисления энергии. Переносят второй датчик на следующие пикеты, выполняют краткосрочный синхронный акустический мониторинг двумя установленными на первом и текущем пикетах датчиками и по каждому из датчиков на первом и текущем пикетах вычисляют амплитудные спектры и энергию акустической эмиссии. По правилу трех сигм выделяют аномалии энергии над фоном, по границам аномалий определяют границы «живущего» разлома, характеризующегося аномальными проявлениями микроземлетрясений, иили образованием магистральных трещин, иили микротрещин. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных.

Наверх