Кедринский В.К. «Взрывные вулканические извержения: динамика состояния кавитирующей магмы в условиях ее возрастающей на порядки вязкости» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Физическая акустика", с. 25-30 (2014)

В рамках математической модели многофазных сред c системой кинетических уравнений численно исследуется процесс формирования в тяжелой кавитирующей магме зон с аномально большими значениями основных характеристик потока в волнах декомпрессии при интенсивном увеличении плотности кавитационных зародышей. Численный анализ выполнялся для вертикального столба тяжелой магмы высотой 1 км в рамках постановки задачи о гидродинамической ударной трубке (УТ) в соответствии с моделью предвзрывного состояния вулкана StHelens. В качестве рабочей секции УТ рассматривалась система «камера вулкана–канал», заполненная магматическим расплавом, насыщенным газом (массовая доля 5,7%) и микрокристаллитами. Давление в вулканической камере полагалось равным 170 МПа, поддерживалось постоянным и распределялось вдоль столба магмы в канале в соответствии с гидростатикой. Давление газа над диафрагмой (пробкой, отделяющей канал от открытого в атмосферу кратера) полагалось равным 0,1 МПа. При разрыве диафрагмы в столбе магмы формировалась волна декомпрессии. Показано, что в окрестности свободной поверхности столба магмы при значительном росте плотности зародышей кавитации формируется аномальная зона насыщения, которая характеризуется резким уменьшением глубины зоны вследствие перераспределения диффузионных потоков из расплава. При этом, характер распределений в зоне насыщения основных характеристик потока с их аномально высокими значениями существенно изменяется – от монотонного роста значений до скачка их градиентов на фронте зоны. Показано, что при увеличении плотности зародышей кавитации на 3–4 порядка относительно ее значения при гомогенной нуклеации в завершающей стадии формирования аномальной зоны происходит насыщение газом пузырьков зоны, резкое замедление диффузионного процесса в расплаве и выход основных характеристик зоны на асимптотику.

Чеботарева И.Я. «Мониторинг слабых эндогенных эмиссионных источников в присутствии интенсивных техногенных помех» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 9-12 (2014)

Ранее были разработаны и успешно опробованы для исследований на эксплуатируемых нефтяных месторождениях алгоритмы эмиссионной сейсмической томографии. Интенсивные источники техногенного излучения создают экранирующий эффект, препятствующий мониторингу слабых эндогенных источников, связанных с процессом массопереноса флюида и реакцией среды на изменение напряженно-деформированного состояния. Специальные методы пространственной фильтрации позволяют снимать экранирующий эффект техногенных помех и визуализировать слабые эндогенные источники, что демонстрируют результаты численного моделирования и пример с подавлением сигнала от шумящей скважины. Методы пространственной фильтрации в силу своих особенностей чувствительны к плотности системы наблюдений и при неблагоприятных условиях могут потерять работоспособность. С подобной ситуацией мы столкнулись при проведении работ на геофизическом полигоне, который расположен на удалении от явных источников помех, но в регионе с интенсивной индустриальной деятельностью. Сигналы даже от удаленных техногенных источников создавали экранирующий эффект в виде ярких артефактов на изображениях среды под территорией полигона. В частности, при некоторых азимутах на источник помех четко просматривалось изображение оврага на поверхности как результат рассеяния техногенного излучения. С помощью численного моделирования показано, как можно для исправления ситуации модернизировать уже существующую на геодинамическом полигоне систему наблюдений. Оказалось, что небольшое увеличение числа точек регистрации при правильной расстановке способно полностью восстанавливать работоспособность фильтрационных алгоритмов.

Марапулец Ю.В., Ларионов И.А., Мищенко М.А., Щербина А.О., Солодчук А.А., Шевцов Б.М. «Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 13-19 (2014)

Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1–11000 Гц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.

Шулейкин В.Н. «Шумы Земли и атмосферное электричество» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 20-25 (2014)

В ходе комплексных наблюдений акустических шумов в диапазоне 1–10 кГц и атмосферного электрического поля – АЭП Камчатские исследователи зафиксировали спад поля со сменой знака после увеличения уровня шумов на порядки. По мере удаления от источника техногенных сейсмических шумов – маневровые железнодорожные пути, – наблюдался уверенный рост АЭП на величину ∼200 В/м. У железной дороги колебания ощущались «ногами», т.е. имели амплитуду до десятых долей миллиметра. При регистрации полярных проводимостей почвенного воздуха над линией метро с глубиной заложения ∼30 м наблюдался рост сигнала на 30–40% от фонового уровня при прохождении поезда. Анализ результатов режимных наблюдений глобальных океанических микросейсм Северной Атлантики периодов 4–9 с и АЭП показал наличие связей между рассматриваемыми параметрами в периоды микросейсмических бурь, когда амплитуда микроколебаний возрастала на порядок. При наблюдениях полярных проводимостей воздуха отношение контролируемых параметров выше и ниже работающего контрафорса, установленного у торца аварийного здания, составляет порядок. Полученные результаты позволяет утверждать, что микроколебания Земли в диапазоне от 10 кГц до десятых долей Гц неизбежно приводят к интенсификации воздухообмена почва-атмосфера; с уменьшением частоты колебаний эффективность воздействия растет, достигая своего максимума при деформациях. На территории газохранилища проложено два профиля сейсмических и атмосферно-электрических наблюдений. Частотный диапазон используемых сейсмоприемников делился на несколько поддиапазонов 10–20, 20–40, 40–80, 80–160, 160–320 Гц. Максимальные коэффициенты корреляции АЭП и сейсмических шумов были получены в поддиапазонах 40–80 и 80–160 Гц.

Преснов Д.А., Разин А.В., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Влияние неоднородых структур нижних слоев атмосферы на условия трансформации сейсмоакустических полей» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 26-33 (2014)

Решена задача о возбуждении сейсмоакустических волн в системе однородное изотропное упругое полупространство–однородный газообразный слой–однородное газообразное полупространство при действии на поверхность упругой среды перпендикулярного к ней точечного гармонического силового источника. Данная система моделирует Землю, приземный слой воздуха с резким контрастом температуры и более высокие слои атмосферы. Получены выражения для волновых полей в виде интегралов Фурье–Бесселя. Основное внимание уделено исследованию акустических волн в газообразном полупространстве. Получено приближенное выражение для поля акустической волны в газообразном полупространстве, справедливое на больших по сравнению с длиной волны расстояниях от источника. Рассмотрен случай, когда скорость звука в слое больше скорости звука в газообразном полупространстве (при этом имеет место антиволноводное распространение акустических волн), а также случай низкоскоростного слоя, когда возникает приповерхностный рефракционный волновод. Получены интегральные выражения для средних за период волны мощностей излучения акустической волны в трех разных областях газообразного полупространства. Выполнен численный анализ мощностей излучения акустических волн в случаях высокоскоростного и низкоскоростного приземных слоев. Приведены результаты обработки данных натурных экспериментов по регистрации акустических и сейсмических сигналов при проведении промышленных взрывов в карьере Лебединского горно-обогатительного комбината.

Руленко О.П., Марапулец Ю.В., Мищенко М.А. «Анализ проявления связи между высокочастотной геоакустической эмиссией и электрическим полем в атмосфере у поверхности Земли» Вулканология и сейсмология, № 3, с. 53-64 (2014)

С целью изучения воздействия литосферы на атмосферу у границы их соприкосновения в сейсмоактивном регионе летом–осенью 2006–2008 гг. на Камчатке в одном пункте одновременно измерялись геоакустическая эмиссия на частотах 2.0–6.5 кГц, атмосферное электрическое поле у поверхности земли и метеорологические величины. Используя непараметрические методы корреляционного анализа, исследована связь между среднечасовыми значениями всех величин. После исключения случаев плохой погоды, а также выделения слабого влияния неучтенных метеорологических и других факторов в экспериментах 2006–2007 гг. обнаружена статистически высокозначимая обратная связь между возмущениями геоакустической эмиссии и электрического поля. Она имеет не метеорологическое происхождение. В эксперименте 2008 г. эта связь статистически незначима. Наиболее вероятной причиной обнаруженной связи является активизация деформирования приповерхностных осадочных пород в районе пункта измерений при сейсмотектоническом процессе.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. «Неоднородности поля поглощения короткопериодных S- волн в районе Б айкальской рифтовой зоны и их связь с сейсмичностью» Вулканология и сейсмология, № 5, с. 52-59 (2014)

Приведены результаты исследования неоднородностей поля поглощения короткопериодных поперечных волн в литосфере Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). Обработаны записи землетрясений, полученные станцией Улан-Батор (ULN) на эпицентральных расстояниях ∼400–1300 км. Рассмотрены отношения максимальных амплитуд в группах Sn и Pn. Показано, что в целом величины этих отношений в районе БРЗ значительно выше, чем в других районах Центральной Азии. Установлено, что очаговым зонам сильных землетрясений, произошедших в XIX–XX веках, соответствуют зоны слабого поглощения S-волн. Выделены зоны высокого поглощения, в которых не происходило сильных сейсмических событий с М ~> 7.0 по крайней мере в течение 180 лет. Предполагается, что в этих зонах могут идти процессы подготовки сильных землетрясений. Обсуждаются причины корреляции характеристик поля поглощения с сейсмичностью.

Чеботарева И.Я. «Мониторинг слабых эндогенных эмиссионных источников в присутствии интенсивных техногенных помех» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 146310 (2014)

Ранее были разработаны и успешно опробованы для исследований на эксплуатируемых нефтяных месторождениях алгоритмы эмиссионной сейсмической томографии. Интенсивные источники техногенного излучения создают экранирующий эффект, препятствующий мониторингу слабых эндогенных источников, связанных с процессом массопереноса флюида и реакцией среды на изменение напряженно-деформированного состояния. Специальные методы пространственной фильтрации позволяют снимать экранирующий эффект техногенных помех и визуализировать слабые эндогенные источники, что демонстрируют результаты численного моделирования и пример с подавлением сигнала от шумящей скважины. Методы пространственной фильтрации в силу своих особенностей чувствительны к плотности системы наблюдений и при неблагоприятных условиях могут потерять работоспособность. С подобной ситуацией мы столкнулись при проведении работ на геофизическом полигоне, который расположен на удалении от явных источников помех, но в регионе с интенсивной индустриальной деятельностью. Сигналы даже от удаленных техногенных источников создавали экранирующий эффект в виде ярких артефактов на изображениях среды под территорией полигона. В частности, при некоторых азимутах на источник помех четко просматривалось изображение оврага на поверхности как результат рассеяния техногенного излучения. С помощью численного моделирования показано, как можно для исправления ситуации модернизировать уже существующую на геодинамическом полигоне систему наблюдений. Оказалось, что небольшое увеличение числа точек регистрации при правильной расстановке способно полностью восстанавливать работоспособность фильтрационных алгоритмов.

Марапулец Ю.В., Ларионов И.А., Мищенко М.А., Щербина А.О., Солодчук А.А., Шевцов Б.М. «Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 146311 (2014)

Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1–11000 Гц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.

Преснов Д.А., Разин А.В., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Влияние неоднородых структур нижних слоев атмосферы на условия трансформации сейсмоакустических полей» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 146312 (2014)

Решена задача о возбуждении сейсмоакустических волн в системе однородное изотропное упругое полупространство–однородный газообразный слой–однородное газообразное полупространство при действии на поверхность упругой среды перпендикулярного к ней точечного гармонического силового источника. Данная система моделирует Землю, приземный слой воздуха с резким контрастом температуры и более высокие слои атмосферы. Получены выражения для волновых полей в виде интегралов Фурье–Бесселя. Основное внимание уделено исследованию акустических волн в газообразном полупространстве. Получено приближенное выражение для поля акустической волны в газообразном полупространстве, справедливое на больших по сравнению с длиной волны расстояниях от источника. Рассмотрен случай, когда скорость звука в слое больше скорости звука в газообразном полупространстве (при этом имеет место антиволноводное распространение акустических волн), а также случай низкоскоростного слоя, когда возникает приповерхностный рефракционный волновод. Получены интегральные выражения для средних за период волны мощностей излучения акустической волны в трех разных областях газообразного полупространства. Выполнен численный анализ мощностей излучения акустических волн в случаях высокоскоростного и низкоскоростного приземных слоев. Приведены результаты обработки данных натурных экспериментов по регистрации акустических и сейсмических сигналов при проведении промышленных взрывов в карьере Лебединского горно-обогатительного комбината.

Сердюков С.В., Сказка В.В., Сердюков А.С. «Моделирование микросейсмического шума породных массивов блочного строения» Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Физико-математические науки, № 4, с. 131-139 (2013)

Предложена модель микросейсмического шума в горных породах блочного строения. Приведены результаты численных исследований формы сигналов и спектрального состава микросейсмического шума продуктивных пластов блочного строения, зависимость радиуса корреляции среднечастотных микросейсмов от положения приемников по отношению к пласту, генерирующему шум. Даны рекомендации по алгоритмам выделения полезного сигнала и локации эндогенных сейсмических событий на основе решения обратных кинематических задач.

Иванченко В.С., Глухих И.И., Строкина Л.Г., Алешин К.Б., Рудницкий В.Ф. «Магнитоакустическая эмиссия природных пирротинов» Геология и геофизика, 55, № 11, с. 1701-1708 (2014)

Рассматриваются данные по изучению параметров эффекта магнитоакустической эмиссии на пирротинах из магнетитовых и колчеданных руд месторождений Урала. Показано, что различие в сигналах, в первую очередь, обусловлено разнообразными типами доменной структуры, образующейся при кристаллизации пирротина в форме пинакоидов или призм. По параметрам магнитоакустической эмиссии выделяются пять типов пирротинов. Эта информация может быть использована в качестве типоморфных особенностей пирротинов различного генезиса.

Худзинский Л.Л. «О наведенной микросейсмичности в условиях Эльбрусского центра флюидно-магматической активности» Геофизические исследования, 15, № 4, с. 64-72 (2014)

Перечислены известные случаи наведенной сейсмичности, вызванной эндогенными и техногенными воздействиями большой мощности. На примере Эльбрусского центра флюидно-магматической активности рассмотрены различные варианты изменения уровня микросейсмического фона, связанные с техногенным воздействием существенно меньшей энергии. Наблюдения проводились в штольне Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН на расстоянии 1500 м от ее устья, где уровень внешних помех крайне низок. Велась непрерывная трехкомпонентная одноточечная регистрация микросейсмических колебаний в диапазоне частот 10–120 Гц с осреднением амплитуд в интервалах 5 с. В качестве источника техногенного воздействия рассматривались движущиеся по штольне вагонетки. Проанализированы различные варианты их влияния (по терминологии А.В. Николаева, инициирование и возбуждение) на интенсивность излучения крупных и мелких флюидно-магматических очагов в зависимости от их ориентации по отношению к штольне.

Закупин А.С. «Широкополосные сейсмоакустические измерения в скважинах» Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ), 14, № 7, с. 36-40 (2014)

Представлены результаты регистрации сейсмоакустической эмиссии (САЭ) высокочастотными сейсмоприемниками в скважинах на территории Чуйской области (в 10–15 км от Бишкека, Кыргызстан). Исследована спектральная структура сигналов САЭ, в том числе и при взаимодействии трубы с сейсмическими волнами от удаленных землетрясений. Изучены особенности вариаций интенсивности САЭ в течение 5–7 дней в полевых экспериментах 2011–2012 гг.