Луковенкова О.О., Солодчук А.А. «Методика анализа частотно-временной структуры сигналов высокочастотной геоакустической эмиссии» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 65 (2019). 106 с.

В сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка в пункте наблюдения «Микижа» (ИКИР ДВО РАН) развернут аппаратно-программный комплекс для регистрации импульсных сигналов высокочастотной (в диапазоне от единиц до первых десятков килогерц) геоакустической эмиссии, возникающих в результате динамической перестройки внутренней структуры пород. Для получения экспериментальных данных используется гидроакустическая система, построенная на базе инерционного комбинированного приемника, установленного у дна природного водоема (оз. Микижа). Исследования геоакустической эмиссии показывают, что при подготовке землетрясений и последующей релаксации поля локальных напряжений в пункте наблюдений в геоакустических сигналах возникают ярко выраженные аномалии. Чаще всего они проявляются в виде изменения интенсивности и направленности геоакустической эмиссии, но также могут выражаться и в изменениях частотно-временной структуры пред- и постсейсмических геоакустических импульсов. Типичный геоакустический сигнал представляет собой последовательность импульсов, возникающих в результате наложения и искажения элементарных сигналов от множества распределенных в зоне приема источников. Ввиду короткой длительности (в среднем 50 мс при частоте дискретизации 48 кГц) и сложной динамически меняющейся структуры импульсов геоакустической эмиссии в качестве основного инструмента для исследования их частотно-временных представлений предлагается использовать разреженную аппроксимацию в комбинации с другими частотно-временными методами. Для предварительной обработки (сглаживание и очистка от помех) сигналов используется преобразование Гильберта–Хуанга, для оценки значений и временной локализации частот – методы разреженной аппроксимации, а для визуализации результатов на частотно-временной плоскости – преобразование Вигнера–Вилля. Отличительными особенностями данной методики являются уход от избыточности разложений и свобода выбора базисных функций, на которые будет разложен сигнал. Для рассматриваемых сигналов в качестве базисных функций предлагается использовать модулированные и сдвинутые функции Берлаге и Гаусса, поскольку первые имеют высокую корреляцию с типовыми импульсами геоакустической эмиссии, а вторые – минимальную площадь частотно-временного окна. По построенным частотно-временным представлениям импульсов проведен анализ распределения частот и других параметров, включенных в разложения функций, с целью выделения отличительных особенностей пред- и постсейсмических сигналов, которые в перспективе можно будет использовать в качестве индикаторов изменения напряженно-деформируемого состояния пород в пункте наблюдений. Ключевые слова: высокочастотная геоакустическая эмиссия, частотно-временная структура, разреженная аппроксимация, преобразования Гильберта–Хуанга, преобразование Вигнера–Вилля

Манаков С.А., Коньков А.И. «Метод определения профилей продольной и сдвиговой волн по анализу сейсмического шума» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 66 (2019). 106 с.

Представлены результаты развития метода пассивной томографии на поверхностной волне Рэлея. В новой методике предлагается проводить совместный анализ частотных зависимостей фазовой скорости и отношения проекций смещения для реконструкции профилей скоростей обеих упругих волн. В свою очередь, частотные зависимости определяются из корреляционных функций сейсмического шума, записанного в разных точках. Обсуждаются особенности влияния неравномерности распределения источников шума. Представлены результаты применения метода к реальным и синтетическим данным. Ключевые слова: пассивная томография, волна Рэлея, сейсмический шум

Марапулец Ю.В., Щербина А.О. «Локация источников геоакустической эмиссии точечной приемной системой на основе комбинированного приемника» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 66 (2019). 106 с.

Представлены результаты исследования направленности геоакустического излучения в сейсмоактивном регионе Камчатка. Для локации источников геоакустической эмиссии использована точечная приемная система на основе комбинированного приемника, которая была установлена у дна природного водоема озеро Микижа. Определение направления прихода звуковой волны осуществлялось на основе оценки вектора потока акустической мощности. Исследования производились в сейсмически спокойные (фоновые) периоды и во время акустоэмиссионных возмущений, возникающих при активизации деформационного процесса на заключительной стадии подготовки землетрясений. Оценены углы прихода геоакустических сигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Установлено, что при отсутствии возмущений распределение источников геоакустической эмиссии по пространству в горизонтальной плоскости достаточно изотропно. Во время усиления и увеличения скорости деформирования возникают ярко выраженные максимумы в пространственном распределении геоакустического излучения, которые свидетельствуют об изменении характеристик источников эмиссии в поле напряжений осадочных пород. Проведен анализ распределения таких максимумов для 111 случаев акустоэмиссионных возмущений, зарегистрированных в 3-х суточном интервале перед землетрясениями в период 2008–2016 гг. Представлены примеры направленности геоакустического излучения в фоновые периоды и при активизации деформаций перед землетрясениями. В вертикальной плоскости наиболее интенсивное излучение наблюдается с нижней полусферы по углам 60–80° относительно горизонта, что с учетом высоты комбинированного приемника над грунтом 35 см, соответствует расстояниям до 0.4 метра от датчика. При этом некоторые сигналы регистрируются с расстояний до десяти метров. Около 30% геоакустических сигналов регистрируется с верхней полусферы, что может быть обусловлено их переотражением от поверхности водоема. Ключевые слова: геоакустическое излучение, комбинированный приемник, акустоэмиссионное возмущение

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «О генерации высших гармоник при автомодуляции на контакте вибратор–грунт» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73 (2019). 106 с.

Теоретически анализируется эффект контактной нелинейности, который наблюдается в экспериментах по сейсмическому вибро-просвечиванию осадочной толщи. Его следствием является возникновение высших гармоник в спектре ближнего сейсмоакустического поля, регистрируемого в непосредственной близости от вибратора. Для описания эффекта предлагается модель, которая основывается на предположении об автомодуляции площади контакта рабочей мембраны сейсмического виброисточника с грунтом. Построены графики частотной зависимости уровня гармоник сейсмоизлучения для поверхностной волны и пространственно-углового распределения высших гармоник объемной волны сжатия. Расчетные данные представляют интерес для экспресс-оценки параметра акустической нелинейности геосреды. Ключевые слова: контактная нелинейность, высшие гармоники, продольная, поверхностная волна

Цуканов А.А., Горбатиков А.В. «Исследование влияния вклада объемных волн на результат применения метода микросейсмического зондирования» Акустический журнал, 66, № 2, с. 198-205 (2020)

Представлено численное исследование формирования амплитудной реакции на свободной поверхности от одновременного рассеяния на заглубленном скоростном включении поверхностных волн Рэлея и вертикально падающих продольных волн. Установлено, что значительное присутствие объемных волн в микросейсмическом поле принципиально не меняет результат применения метода микросейсмического зондирования, который основан на представлении о подавляющем вкладе в формирование микросейсмического поля Земли фундаментальной моды волны Рэлея. Рассмотрены случаи, когда микросейсмический сигнал на одной и той же частоте моделируется только фундаментальной модой волны Рэлея, только продольной волной с вертикальным падением и обоими типами волн одновременно. Рассмотрены варианты с различными размерами и скоростными свойствами неоднородности. Анализ выполнен в (λ, r)-пространстве, по аналогии с процедурой восстановления структуры геологической среды в методe микросейсмического зондирования, где λ – длина волны фундаментальной моды Рэлея, а r – координата на дневной поверхности.