Способ обнаружения высокочастотных геоакустических предвестников землетрясения


 


Владельцы патента RU 2563338:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космофизических исследований и распространения радиоволн Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при краткосрочном прогнозировании землетрясений. Сущность изобретения заключается в том, что для выявления активизации региональных деформационных процессов, которая вызвана, в том числе, подготовкой сильных землетрясений, применена система регистрации геоакустической эмиссии в диапазоне частот от 0.1 Гц до 10-20 кГц, включающая пьезокерамический гидрофон, установленный у дна естественных и искусственных водоемов. Высокочастотным геоакустическим предвестником, опережающим землетрясение на время от нескольких суток до нескольких часов, считается аномалия сигнала в частотных поддиапазонах: 600-2000 Гц, 2000-6500 Гц, более 6500 Гц; превышающая среднесуточные значения не менее чем в 4 раза с продолжительностью не менее 15 минут. 1 ил.

 

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при краткосрочном прогнозировании землетрясений.

Известен «Способ контроля напряженного состояния земной коры для прогноза сильных землетрясений» (RU), патент № 2105332, МПК G01V9/00, 1998 г.). Изобретение основано на явлении модуляции высокочастотных сейсмических шумов (ВСШ) Земли длиннопериодными деформирующими процессами. Данный способ заключается в проведении режимных наблюдений за ВСШ, выделении компонент, связанных с земными приливами. По изменениям фазы выделенных компонент судят о напряженном состоянии земной коры и подготовке землетрясения, его силе и прогнозируют вероятность его реализации. Ограничением данного способа является использование только инфразвуковых компонент сигнала, связанных с земными приливами.

Известен «Способ определения времени предстоящего землетрясения» (RU, патент № 2258246, МПК G01V9/00, 2004 г.), при котором осуществляют интерпретацию статистической закономерности возникновения сейсмических колебаний почвы в определенные для данного региона сроки. Данный способ заключается в установке сейсмодатчиков и датчиков акустической эмиссии, регистрации и измерении импульсов, пакетов сейсмических волн и акустических волн во всем диапазоне частот появления предвестников, оценке амплитуды форшоков, а также интервалов времени между ними. По времени их появления судят о времени предстоящего землетрясения. Ограничением данного способа является слабая чувствительность пьезокерамических виброметров, предназначенных для регистрации акустической эмиссии и, соответственно, слабая надежность метода в случае регистрации слабых предвестниковых аномалий.

Известен «Способ краткосрочного прогноза времени землетрясений по акустическим предвестникам» (RU, патент № 2356071, МПК G01V9/00, 2000 г.). Данный способ заключается в установке одно и/или трехкомпонентных приемников акустической эмиссии в массиве горных пород, окружающем сейсмически опасную зону и имеющем собственные частоты акустической эмиссии, совпадающие с частотами акустической эмиссии предвестников землетрясений, регистрации полезных сигналов, вычислении спектров акустической эмиссии S(f). По превышению S(f) на заданной частоте f0 или интервале низких частот на заданную величину судят о приходе аномального акустического сигнала-предвестника, опережающего землетрясение на время от нескольких суток до десятков минут. Недостатком данного способа является необходимость установки приемников в массиве горных пород, окружающем сейсмически опасную зону и, соответственно, сложность в такой установке при достаточно больших размерах этой зоны.

Наиболее близким к заявляемому способу является «Гидроакустический способ определения предвестников сильных землетрясений и цунами» (RU, патент № 2413249, МПК G01V1/38, 2008 г.). Данный способ заключается в непрерывном измерении сигналов сейсмических колебаний с помощью одной или нескольких станций для поиска статистических параметров фона, предшествующих сильным землетрясениям. При обнаружении сверхнизкочастотной амплитудной модуляции гидроакустического сигнала сейсмических колебаний производят фиксацию вступления предвестника сильного землетрясения. По интенсивности и длительности регистрируемой гидроакустической Т-волны сильного землетрясения судят о цунамигенности происшедшего землетрясения. В отличие от рассмотренных выше способов для регистрации сигналов предлагается использовать приемники, состоящие из вертикальной гирлянды из восьми гидрофонов, установленных в водной среде (море), что существенно увеличивает чувствительность и позволяет производить регистрацию акустической компоненты даже слабых землетрясений на больших расстояниях. Частотный диапазон регистрируемых сигналов 0.5-2000 Гц. Недостатком данного способа является установка приемников на морском шельфе, где сильное влияние на регистрацию сигналов оказывают мешающие шумы (прибой, судоходство и др. источники).

Предлагаемый способ лишен данного недостатка. Для регистрации сигналов геоакустической эмиссии используется пьезокерамический гидрофон с чувствительностью (включая предварительное усиление) не менее 10 мВ/Па, установленный у дна водоема. На рис. 1 показана примерная схема установки. Генерация эмиссии происходит в приповерхностных осадочных породах, а регистрация сигнала осуществляется в жидкой среде у дна водоема. Использование в качестве приемников сигналов геоакустической эмиссии пьезокерамических гидрофонов позволяет, по сравнению с обычными геофонами, расширить частотный диапазон анализируемых сигналов от 0.1 Гц до 10-20 кГц, а использование их в закрытых внутренних водоемах - исключить влияние мешающих шумов океана.

Изобретение основано на физическом эффекте аномального повышения уровня геоакустических шумов в диапазоне от сотен герц до десятков килогерц в интервале от нескольких суток до нескольких часов перед сильными землетрясениями, экспериментально полученном на Камчатке (Купцов А.В. Изменение характера геоакустической эмиссии в связи с землетрясением на Камчатке // Физика Земли. 2005. № 10. С. 59-65). Данный эффект обусловлен активизацией деформационных процессов на расстоянии до нескольких сотен километров от эпицентров при подготовке сильных землетрясений и подтверждается результатами как математического моделирования (Водинчар Г.М., Пережогин А.С., Сагитова Р.Н., Шевцов Б.М. Моделирование зон геоакустической эмиссии //Математическое моделирование. 2007. Т. 19. № 11. C. 59-63), так и экспериментальных наблюдений (Долгих Г.И., Купцов А.В., Ларионов И.А., Марапулец Ю.В., Швец В.А., Шевцов Б.М., Широков О.Н., Чупин В.А., Яковенко С.В. Деформационные и акустические предвестники землетрясений // Доклады АН. 2007. Т. 413. № 1. С. 96-100).

Сущность изобретения заключается в том, что для выявления активизации региональных деформационных процессов, которая вызвана, в том числе, подготовкой сильных землетрясений, используется система регистрации геоакустической эмиссии в диапазоне частот от 0.1 Гц до 10-20 кГц, установленная у дна в естественных и искусственных водоемах.

Способ осуществляют следующим образом. В области подготовки землетрясения на расстоянии до 100-200 км от предполагаемого эпицентра в природном или искусственном водоеме у дна устанавливают пьезокерамический гидрофон или комбинированный приемник, состоящий из векторного приемника и гидрофона. Чувствительность приемников (включая предварительное усиление) должна быть не менее 10 мВ/Па. Осуществляют непрерывную регистрацию сигнала и его фильтрацию в семи частотных поддиапазонах: менее 10 Гц, 30-60 Гц, 70-200 Гц, 200-600 Гц, 600-2000 Гц, 2000-6500 Гц, более 6500 Гц. Производят оценку среднесуточных значений сигнала во всех частотных поддиапазонах. С учетом результатов статистической обработки, высокочастотным геоакустическим предвестником, опережающим землетрясение на время от нескольких суток до нескольких часов, считается аномалия сигнала в диапазонах частот: 600-2000 Гц, 2000-6500 Гц, более 6500 Гц; превышающая среднесуточные значения не менее чем в 4 раза с продолжительностью не менее 15 минут.

Способ обнаружения высокочастотных геоакустических предвестников землетрясения, включающий установку пьезокерамического гидрофона у дна природного или искусственного водоема на расстоянии до 100-200 км от предполагаемого эпицентра готовящегося землетрясения, непрерывную регистрацию сигнала и его фильтрацию в семи частотных поддиапазонах: менее 10 Гц, 30-60 Гц, 70-200 Гц, 200-600 Гц, 600-2000 Гц, 2000-6500 Гц, более 6500 Гц, выявление высокочастотного геоакустического предвестника, опережающего землетрясение на время от нескольких суток до нескольких часов, представляющего собой превышение среднесуточного уровня сигнала не менее чем в 4 раза с продолжительностью не менее 15 минут в поддиапазонах: 600-2000 Гц, 2000-6500 Гц, более 6500 Гц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области морской геофизической разведки и может быть использовано для поиска полезных ископаемых на шельфе морей арктического региона. Согласно заявленному предложению морское дно облучают при помощи гидроакустического излучателя или системы излучателей, формирующих направленное в дно излучение звука (1), установленного на неавтономном подводном аппарате, выпускаемом с помощью несущего троса из шахты в днище судна-носителя (4), или установленного на выдвигаемой из шахты в днище судна-носителя разборной ферме (9).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ. При сейсмической разведке в покрытой льдом воде буксируемые косы буксируют позади судна ниже поверхности воды, чтобы избежать столкновения со льдом.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ для обнаружения месторождений нефти и газа. Предложены способ и устройство для морской сейсмической разведки с использованием одного или более перемещающихся морских сейсмических вибраторов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных работ. Заявлена система сейсмоприемной косы и связанные способы оценки формы управляемой в поперечном направлении сейсмоприемной косы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при оперативной оценке сейсмического состояния районов и геолого-геофизических исследованиях морских углеводородных месторождений.

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.

Заявленное изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании и изготовлении океанологических многоканальных информационно-измерительных комплексов и разработке новых измерительных океанологических каналов.

Изобретение относится к гидроакустической технике и касается создания устройств постановки и выборки (УПВ) гибких протяженных буксируемых антенн (ГПБА) на подводных лодках и надводных кораблях.

Изобретение относится к устройствам для измерения геофизических параметров в придонной зоне морей и океанов. Сущность: сейсмический модуль состоит из герметичного корпуса (1), внутри которого размещены накопитель (5) на жестком диске, блок (7) гидроакустического канала связи, размыкатель (8) балласта (2), таймер (9) размыкателя (8) балласта (2), проблесковый маяк (10), разъем (11) внешней связи, источник (12) питания, гидрофизический модуль (13), радиомаяк (14), сейсмический датчик (15), блок (20) пространственной ориентации.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к надводным научно-исследовательским судам. Предложено научно-исследовательское ледокольное судно для проведения сейсморазведки по 3D технологии вне зависимости от ледовых условий, имеющее корпус, в котором размещается сейсмическое оборудование, а также шахту для выпуска и укладки на дно донной сейсмокосы.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах радиогидрологических буев для измерения пеленга на источник звука или в гибких буксируемых антеннах. Сущность решения состоит в том, что чувствительные элементы в виде круглых преобразователей установлены ортогонально друг за другом на оси цилиндрического корпуса из звукоотражающего материала и сообщаются с его поверхностью полыми каналами, сечение которых плавно меняется от круглого у чувствительно элемента к прямоугольному у поверхности корпуса без уменьшения поперечной площади сечения. Оси каналов соответствующих чувствительных элементов направлены навстречу друг другу так, что выходы каналов на поверхность корпуса лежат в ортогональных плоскостях относительно оси корпуса и точки на его оси, лежащей посредине между центрами обоих чувствительных элементов. Технический результат - повышение защищенности от помех обтекания, что позволяет снизить погрешности пеленгования и уменьшить помехи обтекания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ в районах, покрытых льдом. Скег установлен от кормы буксирующего судна и продолжается ниже ватерлинии. Канал в скеге защищает кабели для буксируемых кос и источника сейсмической системы, выпускаемой с судна. Буксировочные точки на скеге лежат ниже поверхности воды и соединены с буксирными тросами для поддержания буксируемых кос и источника. Плавучее устройство поддерживает источник и буксируется ниже поверхности воды для исключения столкновения с обломками ледяного поля. Буксируемые косы могут иметь аппараты, спускаемые на них, для регулирования положения буксируемых кос. Для облегчения определения местоположения буксируемых кос эти аппараты на буксируемых косах могут приводиться к поверхности, свободной от обломков ледяного поля, так что отсчеты глобальной системы позиционирования могут быть получены и переданы на управляющую систему. После получения отсчетов аппараты могут быть погружены обратно под поверхность. Технический результат - повышение качества разведочных данных. 4 н. и 45 з.п. ф-лы, 68 ил.
Изобретение относится к донным станциям для проведения сейсмических исследований. Сущность: донная станция выполнена в виде установленного на дне акватории глубоководного самовсплывающего носителя геофизической аппаратуры, соединенного с бортовым вычислительным модулем, установленным на борту судна. Носитель геофизической аппаратуры включает размещенные в герметическом сферическом контейнере, состоящем из двух полусфер, блок регистрации, блок определения ориентации, блок синхронизации, блок гидроакустического приемопередатчика, устройство управления размыкателем, блок питания, геофоны, блок фильтров геофонов, устройство хронирования информации. Блок регистрации включает трехкомпонентный сейсмоприемный модуль и накопитель измерительной информации. Блок определения ориентации выполнен в виде датчиков наклона и азимута и установлен в карданном подвесе. Снаружи герметического контейнера установлены гидрофон, гидроакустическая антенна, якорь-балласт, проблесковый маяк. Бортовой вычислительный модуль содержит блок съема цифровой информации с накопителя измерительной информации, блок управления, блок гидроакустической связи с носителем геофизической аппаратуры, устройство синхронизации времени, устройство отображения. Карданный подвес выполнен на подшипниках с нелинейным коэффициентом трения. Датчики наклона и азимута дополнительно содержат два градиентометра, установленные на косвенно стабилизированной в горизонте платформе. На данной платформе также установлены датчики углов крена, дифферента, датчики углов атаки и скольжения, датчики линейных ускорений и угловых скоростей, вычислитель, выполненный с возможностью совместной обработки всех датчиков. Косвенно стабилизированная в горизонте платформа снабжена тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров. Дополнительно в устройство введена вторая косвенно стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно донной станции, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пар. При этом все устройства функционально связаны через блок управления с вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале, скорость перемещения, направление перемещения, широту, угол сноса, радиус кривизны траектории перемещения и расстояния по вертикали от гравиметров до поверхности геоида. Технический результат: повышение надежности получаемой информации за счет повышения помехоустойчивости донной станции.
Изобретение относится к устройствам для проведения донных сейсмических исследований. Сущность: устройство содержит блок из трех взаимно перпендикулярных сейсмических приемников с полосой пропускания 0,01-20 Гц, цифровой регистратор сейсмических сигналов в диапазоне 0,033-50 Гц, гидрофон, измеритель давления, источник питания, балласт, размыкатель балласта, выполненный с возможностью управления по гидроакустическому каналу связи с борта судна. Корпус устройства выполнен металлическим. Блок из трех взаимно перпендикулярных сейсмических приемников закреплен на самоходной платформе и установлен в нише, выполненной в одном из торцов балласта. Данный блок устанавливают на дно посредством механической консоли. Механическая консоль сопряжена с аппарелью, герметично закрывающей нишу в балласте. Технический результат: повышение достоверности получаемой информации.

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения рельефа дна в реальном масштабе времени. Техническим результатом изобретения является обеспечение упреждающего обнаружения навигационных препятствий и предотвращения столкновения с ними за счет увеличение сектора обзора по курсу движения подводного модуля системы. Технический результат достигается за счет того, что гидроакустическая система визуализации подводного пространства, содержащая блоки антенн левого и правого бортов, выходы которых соединены с соответствующими последовательно включенными приемными усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, а входы соединены с выходами усилителей мощности, измеритель крена, модуль формирования, приема и упаковки сигналов, ко входам которого подключены аналого-цифровые преобразователи, усилители мощности и измеритель крена, блок интерфейса, навигационную систему и бортовой компьютер, причем ко входу бортового компьютера подключены выход навигационной системы и через блок интерфейса выход модуля формирования, приема и упаковки сигналов, антенну многолучевого эхолота, последовательно соединенные блок приемных усилителей и блок аналого-цифровых преобразователей, включенные между выходом антенны многолучевого эхолота и модулем формирования, приема и упаковки сигналов, блок усилителей мощности, включенный между входом антенны многолучевого эхолота и выходом модуля формирования, приема и упаковки сигналов, а также подключенный ко входу этого блока измеритель глубины, снабжена впередсмотрящим гидролокатором секторного обзора, включающим приемно-передающую антенну, усилитель мощности, вход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, а выход к излучателю приемно-передающей антенны, последовательно подключенные к приемным элементам приемно-передающей антенны многоканальные усилители и многоканальный аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, и устройством звуковой и световой сигнализации, подключенным к выходу компьютера. Изобретение обеспечивает повышение надежности гидроакустической системы за счет упреждающего обнаружения навигационных опасностей по курсу буксировки подводного модуля гидроакустической системы и предотвращения столкновения с ними. 2 ил.

Изобретение относится к комплексам для проведения гидро- и геоакустических исследований. Сущность: комплекс содержит надводную аппаратуру (1), а также установленные на дне коммутатор (3) и мультилинейные кабельные антенны с приемниками (5) давления. Надводная аппаратура (1) соединена с коммутатором (3) подводным магистральным кабелем (4). Все мультилинейные кабельные антенны подключены к коммутатору (3), при этом их противоположные концы снабжены якорными фиксаторами (6). Якорные фиксаторы (6) посредством буйрепов соединены с всплывающими буями (7). При этом каждый всплывающий буй (7) выполнен в виде контейнера с дренажными отверстиями и крышкой. Внутри контейнера буя (7) расположен фалонакопитель в виде плавучей катушки с центральным отверстием. Через упомянутое центральное отверстие проходит размыкатель, фиксированный стопорными кольцами со стороны крышки и со стороны нижней части контейнера. Через нижнее стопорное кольцо пропущен буйреп, соединенный с якорным фиксатором (6), а размыкатель электрически герметично соединен с кабелем антенны. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение надежности и обеспечение многократности развертывания и свертывания комплекса при длительном сроке мониторинга. 3 ил.

Использование: изобретение относится к области инженерных сейсмических исследований и может быть использовано в нефтяной промышленности для контроля состояния морского грунта в требуемой акватории. Сущность: в буксируемом устройстве для измерения акустических характеристик морского грунта, содержащем установленный на судне бортовой обрабатывающий модуль, связанный с судовым обрабатывающим модулем посредством кабеля-троса плавающий поверхностный модуль и подвешенный к нему на кабеле-тросе подводный модуль, оснащенный акустическими датчиками, причем плавающий поверхностный модуль оснащен приемником спутниковой системы местоопределения, плавающий поверхностный модуль выполнен в виде двух поплавковых платформ катамаранного типа, каждая из которых оснащена блоком накопления и передачи информации с приемником спутниковой системы местоопределения, подводный модуль с акустическими датчиками выполнен в виде двух гибких подводных кабельных антенн с разнесенными приемниками давления, закрепленных на соответствующих поплавковых платформах, при этом устройство снабжено буксируемым излучателем акустических импульсов, а выходы гибких подводных кабельных антенн соединены с соответствующими входами блоков накопления и передачи информации, выходы которых через соответствующие кабели-тросы соединены с бортовым обрабатывающим модулем. Технический результат: обеспечение возможности определения параметров морского грунта (гравийно-щебеночной отсыпки в окрестности морской платформы гравитационного типа) на основе его сейсмоакустического прозвучивания на исследуемой акватории. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может применяться при проведении работ в морской сейсморазведке на нефть и газ. Работа заявленного устройства основана на использовании сил отталкивания, возникающих в источнике возбуждения импульса силы, расположенном в герметичном корпусе, и передающихся на исследуемую среду в виде импульсов давления, возбуждая в ней упругие колебания в нужном направлении. Величина импульсов давления и направление распространения упругих колебаний обеспечивается тем, что за счет выполнения герметичного корпуса соответствующей формы окружающая водная среда используется в качестве опорной поверхности, создающей сопротивление перемещению герметичного корпуса в направлении поверхности водной среды. Устройство содержит плавающее средство, герметичный корпус, в котором размещен источник возмущающих импульсов, лебедку. При этом герметичный корпус выполнен из двух частей, имеющих возможность взаимного перемещения вдоль вертикальной оси в противоположные относительно друг друга стороны, а верхняя поверхность корпуса значительно превосходит по площади его нижнюю поверхность. Технический результат - повышение качества получаемой информации. 2 ил.

Изобретение относится к области сейсморазведки месторождений нефти и газа и может быть использовано при исследованиях в переходных (транзитных) зонах. Предложенный способ включает бурение скважины и погружение в скважину пневмоисточника возбуждения сейсмосигналов, расположенного внутри шнековой буровой штанги. Пневмоисточник в подготовленную скважину подается посредством штанги задавливателя с максимальной силой давления на штангу до 3000 кгс (регулируемая). Причем пневмоисточник непосредственно закреплен на штанге задавливателя. Также заявлено устройство, содержащее машину-амфибию, буровую шнековую установку и пневмоисточник. Буровая шнековая установка представляет собой единую конструкцию с узлом задавливателя пневмоисточника, расположенным на лафете на подвижном основании. Технический результат - расширение функциональных возможностей при эксплуатации и обслуживании устройства, а также скорость, качество и экологическая безопасность проведения сейсмических исследований в зонах, ранее не доступных для ведения любых сейсморазведочных работ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области океанологии, в частности сейсмологии и гидробиологии, и может быть использовано для экспресс-оценки повышенной геофизической активности в морских акваториях, приводящей к землетрясениям. Для этого в акватории, подлежащей исследованию, отбирают исходные пробы планктона, содержащего гидробионтов-биоиндикаторов. Из исходных проб получают результирующую пробу путем выборки гидробионтов-биоиндикаторов, относящихся к типу Щетинкочелюстных, а затем производят визуальный анализ их внешних морфологических признаков. При наличии минимум у одной особи щетинкочелюстных нарушений мышечной ткани, глаз и целостности тела констатируют наличие повышенной геофизической активности в исследуемой морской акватории. Наиболее эффективно производить отбор проб методом вертикального тотального лова от дна до поверхности или методом горизонтального придонного лова. Эффективным является визуальное обследование внешних морфологических признаков, характеризующих состояние мышечной ткани, глаз и целостности тела, анализируемых особей щетинкочелюстных путем наблюдения невооруженным глазом либо с помощью лупы или микроскопа. При этом визуальное обследование указанных внешних морфологических признаков может осуществляться как у живых особей щетинкочелюстных, так и у особей, зафиксированных 4% формалином. Изобретение обеспечивает возможность визуальной экспресс-оценки наличия или отсутствия повышенной геофизической активности в морской среде в любое время суток, независимо от сезона, за счет использования в качестве биоиндикаторов повсеместно распространенных морских планктобентических гидробионтов. 8 з.п. ф-лы, 2 пр.
Наверх