Сейсмічна розвідка методом хитної частоти

Розглянуто нестійкість частот стоячих хвиль водойми (сейш) у різних масштабах часу — від короткочасного, порівнянного із періодом сейш, до тривалого, що цей період значно перевищує. Визначено, що частоту стоячих хвиль водного басейну у першому випадку задає фаза збуджувального коливання, у другому —...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2015
Main Author:	Анахов, П.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України 2015
Series:	Геоінформатика
Subjects:	Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125659
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти / П.В. Анахов // Геоінформатика. — 2015. — № 2. — С. 46-51. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-125659
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1256592017-10-31T03:02:46Z Сейсмічна розвідка методом хитної частоти Анахов, П.В. Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ Розглянуто нестійкість частот стоячих хвиль водойми (сейш) у різних масштабах часу — від короткочасного, порівнянного із періодом сейш, до тривалого, що цей період значно перевищує. Визначено, що частоту стоячих хвиль водного басейну у першому випадку задає фаза збуджувального коливання, у другому — глибина водойми. Запропоновано методи сейсмічної розвідки, в яких використовують хитання частот сейш — короткочасне фазомодульоване, тривале частотно-модульоване. Рассматривается нестабильность частот стоячих волн водоемов (сейш) в различных масштабах времени - от кратковременного, сопоставимого с периодом сейш, до длительного, значительно этот период превышающего. Определено, что частоту стоячих волн водного бассейна в первом случае задает фаза возбуждающего колебания, во втором - глубина водоема. Предлагаются методы сейсмической разведки, которые используют нестабильность частот сейш - кратковременную фазомодулированную, длительную частотно-модулированную. Purpose. The purpose of the paper is to demonstrate the application of seiches oscillations of the water mass with unstable but manageable frequency in seismic tomography, which eliminates the excitation of elastic waves requiring expensive percussion, explosion and vibration technologies; to develop methods for seismic tomography using the property of sweep- frequency seiches. Design/methodology/approach. We discovered that frequency of seiches depends on water level as well as on the phase of stimulation wave. These properties were then used in methods for conducting seismic raying of the earth's crust. Findings. On the example of Lake Sevan, it was shown that depth-sweep of water, which changes the level from minimum to maximum and back, causes a corresponding long-term frequency-modulated sweep of seiches. On the example of Aral Sea, we showed that the phase shift of exciting wave with respect to the decaying seiche leads to a short-term phase- modulated sweep of a resulting wave. Practical value/implications. We justified the advantages of seismic tomography using seiches: seiches allow man-made oscillation; microseisms of seiches origin are characterized by a long range; seiches modulate high-frequency microseisms, which allows us to interpret them jointly and to increase reliability of the received seismic signal; seiches allow controlled frequency sweep, making it possible to record the frequency response of an object environment. 2015 Article Сейсмічна розвідка методом хитної частоти / П.В. Анахов // Геоінформатика. — 2015. — № 2. — С. 46-51. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1684-2189 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125659 550.834.8 uk Геоінформатика Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ
spellingShingle	Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ Анахов, П.В. Сейсмічна розвідка методом хитної частоти Геоінформатика
description	Розглянуто нестійкість частот стоячих хвиль водойми (сейш) у різних масштабах часу — від короткочасного, порівнянного із періодом сейш, до тривалого, що цей період значно перевищує. Визначено, що частоту стоячих хвиль водного басейну у першому випадку задає фаза збуджувального коливання, у другому — глибина водойми. Запропоновано методи сейсмічної розвідки, в яких використовують хитання частот сейш — короткочасне фазомодульоване, тривале частотно-модульоване.
format	Article
author	Анахов, П.В.
author_facet	Анахов, П.В.
author_sort	Анахов, П.В.
title	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти
title_short	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти
title_full	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти
title_fullStr	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти
title_full_unstemmed	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти
title_sort	сейсмічна розвідка методом хитної частоти
publisher	Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп’ютерні технології дослідження ЗемліІ
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125659
citation_txt	Сейсмічна розвідка методом хитної частоти / П.В. Анахов // Геоінформатика. — 2015. — № 2. — С. 46-51. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
series	Геоінформатика
work_keys_str_mv	AT anahovpv sejsmíčnarozvídkametodomhitnoíčastoti
first_indexed	2025-07-09T03:34:33Z
last_indexed	2025-07-09T03:34:33Z
_version_	1837138784193347584
fulltext	46 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ ÓÄÊ 550.834.8 ÑÅÉÑÌ²×ÍÀ ÐÎÇÂ²ÄÊÀ ÌÅÒÎÄÎÌ ÕÈÒÍÎ¯ ×ÀÑÒÎÒÈ Ï.Â. Àíàõîâ Äåðæàâíèé óí³âåðñèòåò òåëåêîìóí³êàö³é, âóë. Ñîëîì’ÿíñüêà, 7, Êè¿â 03110, Óêðà¿íà, e-mail: anakhov@rambler.ru Ðîçãëÿíóòî íåñò³éê³ñòü ÷àñòîò ñòîÿ÷èõ õâèëü âîäîéìè (ñåéø) ó ð³çíèõ ìàñøòàáàõ ÷àñó – â³ä êîðîòêî÷àñíîãî, ïîð³âíÿííîãî ³ç ïåð³îäîì ñåéø, äî òðèâàëîãî, ùî öåé ïåð³îä çíà÷íî ïåðåâèùóº. Âèçíà÷åíî, ùî ÷àñòîòó ñòîÿ- ÷èõ õâèëü âîäíîãî áàñåéíó ó ïåðøîìó âèïàäêó çàäàº ôàçà çáóäæóâàëüíîãî êîëèâàííÿ, ó äðóãîìó – ãëèáèíà âîäîéìè. Çàïðîïîíîâàíî ìåòîäè ñåéñì³÷íî¿ ðîçâ³äêè, â ÿêèõ âèêîðèñòîâóþòü õèòàííÿ ÷àñòîò ñåéø – êîðîòêî- ÷àñíå ôàçîìîäóëüîâàíå, òðèâàëå ÷àñòîòíî-ìîäóëüîâàíå. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ì³êðîñåéñìîãåííå ÿâèùå, ôàçîâà ìîäóëÿö³ÿ ñåéø, õèòàííÿ ÷àñòîòè, ÷àñòîòíà ìîäóëÿö³ÿ ñåéø. Âñòóï. Âèêîðèñòàííÿ ì³êðîñåéñìîãåííèõ ÿâèù ó ñåéñì³÷í³é ðîçâ³äö³ äàº çìîãó â³äìîâèòèñü â³ä çáóäæåííÿ ïðóæíèõ õâèëü çà äîïîìîãîþ äîðîãèõ óäàðíî-âèáóõîâèõ ³ â³áðàö³éíèõ òåõíîëîã³é, ÿê³, äî òîãî æ, çàâäàþòü øêîäè äîâê³ëëþ ³ ñòàíîâëÿòü íåáåçïåêó íåùàñíîãî âèïàäêó. Äëÿ ñåéñì³÷íîãî ïðîñâ³÷óâàííÿ çåìíî¿ êîðè ñëóãóþòü ì³êðîñåéñì³÷í³ êîëèâàííÿ, çáóäæóâàí³ ä³ºþ â³òðó íà âèñîê³ ñïîðóäè [9, 11]. Ðîçðàõóíêîâå çíà÷åííÿ ÷àñòîòè îñíîâíîãî òîíó âëàñíèõ êîëè- âàíü äëÿ áóä³âåëü ïðîñòî¿ ôîðìè äîáðå çàäîâîëü- íÿº åìï³ðè÷í³é îö³íö³ fb = 50 k/h, äå h – âèñîòà áóä³âë³, êîåô³ö³ºíò k ≅ 1 ì/ñ çà âèçíà÷åííÿ âèñîòè â ìåòðàõ. Òàêèì ÷èíîì, ñïîðóäè çàââèøêè ïîíàä 10 ì âèïðîì³íþâàòèìóòü ó ñåðåäîâèùå ñåéñì³÷- íèé ñèãíàë ÷àñòîòîþ 5 Ãö ³ íèæ÷å [11]. Äëÿ ñåéñì³÷íî¿ ðîçâ³äêè âèêîðèñòîâóþòü ì³êðîñåéñìè â³ä õâèëü âîäîéì: - çáóäæóâàí³ ä³ºþ ïðèáîþ, ÷àñòîòà 0,2– 0,3 Ãö [9]; - çáóäæóâàí³ ñòîÿ÷èìè õâèëÿìè (ñåéøàìè), ÷àñ- òîòà ÿêèõ çá³ãàºòüñÿ ³ç ÷àñòîòîþ âëàñíèõ êî- ëèâàíü âîäíîãî áàñåéíó [6, 7]. Ðîçðàõóíêîâå çíà÷åííÿ ÷àñòîòè äîáðå çàäî- âîëüíÿº îö³íö³ çà ôîðìóëîþ Ìåð³àíà äëÿ ïðÿìî- êóòíîãî áàñåéíó ç ãîðèçîíòàëüíèì äíîì [7]: 2 2 2 ab S g D a bf L W ×    = +        äå fS – õàðàêòåðíà ÷àñòîòà; a = 1; 2; …; a, b = 1; 2; …; à, b – ê³ëüê³ñòü âóçë³â ïîçäîâæíüî¿ ³ ïîïåðå÷íî¿ ñåéø, â³äïîâ³äíî; g = 9,81 ì/ñ2 – ïðèñêîðåííÿ â³ëüíîãî ïàä³ííÿ; D, L, W – õàðàêòåðí³ ãëèáèíà, äîâæèíà ³ øèðèíà áàñåéíó â³äïîâ³äíî. Ñïîñòåðåæåí³ â 50 îçåðàõ ñâ³òó ³ îïèñàí³ â íà- óêîâèõ ðîáîòàõ ÷àñòîòè ñåéø çì³íþþòüñÿ â³ä 19,3 ìêÃö (ïåð³îä T = 863 õâ) â îç. Åð³ (Ï³âí. Àìå- ðèêà, 18, 2D = ì, L = 376 êì) äî 8,3 ìÃö (T = 2 õâ) â îç. Êóòòàðà-êî (Kuttara-ko, ßïîí³ÿ, 105D = ì, L = 2,45 êì) [12]. Âèêîðèñòàííÿ äëÿ ñåéñì³÷íî¿ ðîçâ³äêè ñåéøî- âèõ êîëèâàíü âîäíî¿ ìàñè ïðîòè êîëèâàíü ñïîðóä ³ ïðèáîþ ìàº òàê³ ïåðåâàãè. 1. Ñåéøîâ³ õâèë³ äîïóñêàþòü øòó÷íå ðîçãîéäó- âàííÿ. Çáóäæóâàëüíà õâèëÿ ôîðìóºòüñÿ çà ðà- õóíîê âñòàíîâëåííÿ âèçíà÷åíîãî ³íòåðâàëó ÷àñó ñêèäàííÿ àáî ï³äéîìó âîäè çà êåðóâàííÿ âîäîïðîïóñêíèìè ã³äðîñïîðóäàìè. Ï³ä ÷àñ ðîçãîéäóâàííÿ äîòðèìóþòüñÿ óìîâè êðàòíîãî àáî äðîáîâîãî ñï³ââ³äíîøåííÿ ÷àñòîò êîëèâàíü çàòóõàþ÷î¿ fS ³ çáóäæóâàëüíî¿ fO õâèëü [6]: ( ) ( )2 2 , 2π 2π O S S O A A f f = − ,S Onf f≈ ( ) 1 11, 2, , 1, , , , 2 n n n  = ∨     … … äå AS, AO – àìïë³òóäà êîëèâàíü ñåéøîâî¿ ³ çáóäæóâàëüíî¿ õâèëü; n – êîåô³ö³ºíò; ∨ – çíàê äèç’þíêö³¿. 2. Ñåéñì³÷íèé ñèãíàë ñåéøîâîãî ïîõîäæåííÿ õàðàêòåðèçóºòüñÿ á³ëüøîþ äàëüí³ñòþ ä³¿ [7]. Äàëüí³ñòü ä³¿ ìåòîäó çàëåæèòü â³ä çàòóõàííÿ ì³êðîñåéñì³â, ÿêå âèçíà÷àºòüñÿ, ïî-ïåðøå, ãåîìåòðè÷íîþ ðîçá³æí³ñòþ òà ðîçñ³þâàííÿì åíåðã³¿, ïî-äðóãå, ïîãëèíàííÿì ñåéñì³÷íî¿ åíåðã³¿ â ñåðåäîâèù³. Ïîãëèíàííÿ ñåéñì³÷íî¿ åíåðã³¿ ìîæíà îö³íèòè çà ôîðìóëîþ [10] ( )0 μα exp β cosωE t t= − , äå E0 – åíåðã³ÿ õâèë³ â äæåðåë³; β – êîåô³ö³ºíò çàòóõàííÿ; t – ÷àñ; ωµ = 2πfµ, fµ = fS – öèêë³÷íà ³ ë³í³éíà ÷àñòîòè ì³êðîñåéñì³â â³äïîâ³äíî. 3. Äîâãîïåð³îäí³ ñåéøîâ³ êîëèâàííÿ ìîäóëþþòü âèñîêî÷àñòîòí³ ì³êðîñåéñìè, çóìîâëåí³ ðîç- òð³ñêóâàííÿì ï³ä âàãîþ âîäè (òàê ñàìî, ÿê âèêëèêàí³ â³òðîì íèçüêî÷àñòîòí³ âëàñí³ êîëè- âàííÿ âèñîòíèõ îá’ºêò³â ìîäóëþþòü ñïðè÷è- íåí³ ðîçòð³ñêóâàííÿì âèñîêî÷àñòîòí³ ì³êðî- ñåéñìè [5]). Íàâåäåíå ÿâèùå ìîäóëÿö³¿ 47ISSN 1684-2189 ÃÅÎ²ÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ âèñîêî÷àñòîòíèõ ñåéñì³÷íèõ øóì³â Çåìë³, ÿêå ïîâ’ÿçàíå ç äîâãîïåð³îäíèìè äåôîðìóâàëüíè- ìè ïðîöåñàìè, åêñïåðèìåíòàëüíî äîâåëè Ë. Ðèêóíîâ, Î. Õàâðîøê³í ³ Â. Öèïëàêîâ (â³äêðèòòÿ ¹ 282, çàÿâêà ¹ ÎÒ-9032 â³ä 03.07.1975 ð.). Çã³äíî ç ö³ºþ òåîð³ºþ, äîâãîïå- ð³îäí³ êîëèâàííÿ êîðåëþþòü ³ç âèñîêî÷àñòîò- íèìè, çàâäÿêè ÷îìó ìîæëèâà ¿õ ñï³ëüíà ³íòåð- ïðåòàö³ÿ. Ó òàêîìó âèïàäêó ï³äâèùóºòüñÿ ðåçóëüòóþ÷à éìîâ³ðí³ñòü äîñòîâ³ðíîñò³ ïðèé- íÿòîãî ñåéñì³÷íîãî ñèãíàëó Pres, ÿêó ðîçðàõî- âóþòü çà ôîðìóëîþ [4] ( ) 2 1 1 1res i i P P = = − −∏ äå Pi – ³ìîâ³ðí³ñòü äîñòîâ³ðíîñò³ ïðèéíÿòîãî íèçüêî÷àñòîòíîãî àáî âèñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíà- ëó. Íå ðîçâ’ÿçàíà ðàí³øå ïðîáëåìà. Ñïîñòåðåæåí- íÿ õâèëþâàííÿ îç. Ñåâàí (Â³ðìåí³ÿ) ³ Àðàëüñüêî- ãî ìîðÿ (Êàçàõñòàí, Óçáåêèñòàí) âèÿâèëè íå- ñòàá³ëüí³ñòü ÷àñòîò îïîðíîãî ñèãíàëó – ñåéø [1, 3]. Öå íåãàòèâíî âïëèâàº íà ïðîâåäåííÿ âèì³- ðþâàíü. Âîäíî÷àñ ó ñåéñì³÷í³é ðîçâ³äö³ çàïðîïîíîâàíî çáóäæåííÿ ì³êðîñåéñì³â íåñòàá³ëüíî¿, àëå êåðîâà- íî¿ ÷àñòîòè ìåòîäîì õèòàííÿ – ãîéäàííÿì ñòîâïà ôëþ¿äó ó ñâåðäëîâèí³ ³ç ÷àñòîòîþ éîãî õèòíèõ âëàñíèõ êîëèâàíü [14]. Ïåðåâàãîþ òàêîãî ìåòîäó ïåðåä ìåòîäîì ô³êñîâàíî¿ ÷àñòîòè º ìîæëèâ³ñòü ñïîñòåð³ãàòè ðåçîíàíñí³ ÷àñòîòè êîëèâàíü îá’ºêòà. Â îç. Ñåâàí âèÿâëåíà çàëåæí³ñòü ÷àñòîòè ñåéø â³ä ãëèáèíè âîäè fS(D) [2]. Îòæå, âèêîðèñòàííÿ ì³êðîñåéñì³â ñåéøîâîãî ïîõîäæåííÿ, ãåíåðîâà- íèõ âîäîéìîþ â öèêëàõ õèòàííÿ ð³âíÿ (ïîïîâ- íåííÿ/ñïðàöüîâóâàííÿ), ï³ä ÷àñ ñåéñì³÷íî¿ ðîç- â³äêè îá’ºêòà ñåðåäîâèùà äàñòü çìîãó çíÿòè éîãî àìïë³òóäíî-÷àñòîòíó õàðàêòåðèñòèêó – çàëåæí³ñòü A(fS), ó ñìóç³ õèòàííÿ ÷àñòîò min max S S Sf f f≤ ≤ . Ìåòà ñòàòò³ – ðîçðîáêà ìåòîä³â ñåéñì³÷íî¿ ðîçâ³äêè, ÿê³ âèêîðèñòîâóþòü âëàñòèâ³ñòü õèòàí- íÿ ÷àñòîòè ñåéø. Òðèâàëå ÷àñòîòíî-ìîäóëüîâàíå õèòàííÿ. Âîäîé- ìàì âëàñòèâ³ äîâãîïåð³îäí³ âàð³àö³¿ ð³âíÿ â öèêëàõ ïîïîâíåííÿ/ñïðàöþâàííÿ (ðåãóëþâàííÿ) – áàãàòî- ð³÷íîãî, ñåçîííîãî, ì³ñÿ÷íîãî, òèæíåâîãî, äîáîâî- ãî. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíî ïðèêëàä ÷³òêî âèðàæå- íîãî ñåçîííîãî (ð³÷íîãî) öèêëó ïîïîâíåííÿ/ ñïðàöüîâóâàííÿ êîðèñíîãî îá’ºìó âîäîñõîâèùà. Åôåêò çàëåæíîñò³ ÷àñòîòè ñåéø â³ä ð³âíÿ âîäè ïîÿñíþºòüñÿ óçàãàëüíåíîþ ôîðìóëîþ Ìåð³àíà [2]: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 ab S g D t a bf t L t W t ×     = +           äå fS(t) – ìèòòºâà ÷àñòîòà ñåéøîâèõ êîëèâàíü ó ìîìåíò ÷àñó t; D(t), L(t), W(t) – çàêîíè çì³íè ãëèáèíè, äîâæèíè ³ øèðèíè áàñåéíó. Õèòàííÿ ÷àñòîòè âëàñíèõ êîëèâàíü ñòîâïà ôëþ¿äó ó ñâåðäëîâèí³ äîñÿãàþòü, çì³íþþ÷è âè- ñîòó ñòîâïà (fS(D) ïðè L(t) = const, W(t) = const) àáî éîãî îá’ºì çà “ñòèñêàííÿ” ñâåðäëîâèíè íà- äóâíèì ðóêàâîì (fS(D, L, W) ïðè L(t) ≠ const, W(t) ≠ const) [14]. Âàð³þâàííÿ ãëèáèíè âîäîéìè, ÿêå ïîëÿãàº ó çì³í³ ð³âíÿ â³ä ì³í³ìàëüíîãî äî ìàêñèìàëüíîãî ³ íàçàä, çã³äíî ç âèçíà÷åíîþ çàëåæí³ñòþ fS(D), âè- êëèêàº â³äïîâ³äíå õèòàííÿ ÷àñòîòè ñåéø (fS(D) ïðè L(t) = const, W(t) = const). Âèêîðèñòàííÿ ì³êðî- ñåéñì³â õèòíî¿ ÷àñòîòè ï³ä ÷àñ ñåéñì³÷íî¿ ðîçâ³ä- êè îá’ºêòà ñåðåäîâèùà äàº çìîãó çíÿòè éîãî àìï- ë³òóäíî-÷àñòîòíó õàðàêòåðèñòèêó – çàëåæí³ñòü A(fS), äå min max S S Sf f f≤ ≤ [6, 7]. Êîðîòêî÷àñíå ôàçîìîäóëüîâàíå õèòàííÿ. Ñïî- ñòåðåæåííÿ õâèëþâàííÿ Àðàëüñüêîãî ìîðÿ âèÿ- âèëè íåñòàá³ëüí³ñòü ÷àñòîòè ñåéø çà íåçì³ííîãî ð³âíÿ âîäè. Äàí³ ùîäî ñïîñòåðåæåíèõ ñåéø íàâå- äåíî ó òàáë. 1. Ìîæëèâîþ ïðè÷èíîþ íåñò³éêîñò³ ÷àñòîò Ë. Áåðã ââàæàº ³íòåðôåðåíö³þ çàòóõàþ÷èõ ñåéø ³ çáóäæóâàëüíèõ õâèëü ò³º¿ ñàìî¿ àáî áëèçüêî¿ ÷àñ- òîòè [3]. Ïîâíèé öèêë ãåíåðóâàííÿ ñåéø – öå õàðàê- òåðí³ äëÿ ðåçîíàíñíèõ àìïë³òóäíî-ìîäóëüîâàí³ Ðèñ. 1. Çì³íè ð³âíÿ ïîâåðõí³ âîäè âîäîñõîâèùà Ì³ä (ÑØÀ) íàä ð³âíåì ìîðÿ HAMSL [13] 48 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ êîëèâàííÿ, ùî ñêëàäàþòüñÿ ç ïîñë³äîâíîñò³ åòàï³â – â³äñóòíîñò³ êîëèâàíü, ðàïòîâîãî çáó- äæåííÿ, ïîñòóïîâîãî çàòóõàííÿ [2]. Ñåéøîâ³ êîëèâàíü çàòóõàþòü çà åêñïîíåíö³é- íèì çàêîíîì [15] ( ) ( )exp 2δωS SS A t A t= − , äå A(t)S – ìèòòºâà àìïë³òóäà ñåéø â ìîìåíò ÷àñó t; ( )max sin 2S S S SA A f t= π + ϕ – àìïë³òóäà ñåéø; ϕS – ôàçà ñåéø; ωS = 2πfS – öèêë³÷íà ÷àñòîòà ñåéø; δ – ëîãàðèôì³÷íèé äåêðåìåíò çàòóõàííÿ. Ó ðàç³ çáóäæåííÿ çàòóõàþ÷èõ ñåéø õâèëåþ áëèçüêî¿ ÷àñòîòè îòðèìóºìî ñóìàðíèé ñèãíàë âèäó ( ) ( ) ( )res S O A t A t A t= + ; ( ) ( )S O S Of f f f≠ ∧ ≈ , äå ( ) ( )exp 2O OO A t A t= − δω ; ( )max sin 2πO O O OA A f t= + ϕ ; , 2O O Ofϕ ω = π – ôàçà ³ öèêë³÷íà ÷àñòîòà çáóäæó- âàëüíî¿ õâèë³ â³äïîâ³äíî; ∧ – çíàê êîí’þíêö³¿. Ó ðàç³ çáóäæåííÿ çàòóõàþ÷èõ ñåéø íåñèíôàç- íîþ õâèëåþ òàêî¿ ñàìî¿ ÷àñòîòè îòðèìóºìî ñó- ìàðíèé ñèãíàë âèäó ( ) ( ) ( )res S O A t A t A t= + ; = S Of f ; .S O ϕ ≠ ϕ Íåóçãîäæåí³ñòü çàòóõàþ÷î¿ ³ çáóäæóâàëüíî¿ õâèëü çà ÷àñòîòîþ àáî ôàçîþ çóìîâëþº ôàçîâó ìîäóëÿö³þ çàòóõàþ÷î¿ ñåéøîâî¿ õâèë³. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíî çáóäæåííÿ çàòóõàþ÷èõ ñåéø íåñèíôàç- íîþ õâèëåþ ò³º¿ ñàìî¿ ÷àñòîòè íà ôîí³ ñòàö³îíàð- íèõ ãàðìîí³÷íèõ êîëèâàíü. Ðèñ. 2. Çáóäæåííÿ çàòóõàþ÷èõ ñåéø íåñèíôàçíîþ õâèëåþ ³ç çñóâîì ôàçè / 2O S∆ϕ = ϕ − ϕ = π (I), 3 / 2O S∆ϕ = ϕ − ϕ = π (II). Àìïë³òóäè: à – çàòóõàþ÷î¿ ñåéøîâî¿ õâèë³, á – çáóäæóâàëüíî¿ õâèë³, â – ðåçóëüòóþ÷î¿ ñåéøîâî¿ õâèë³; ã – êîëèâàííÿ ÷àñòîòè ðåçóëüòóþ÷î¿ õâèë³ [8] Òàáëèöÿ 1. Ñåéø³ Àðàëüñüêîãî ìîðÿ, ñïîñòåðåæåí³ ó 1904–1905 ðð. [3] * 16D = ì; L = 428 êì. I II Хвиля Частота, мкГц спостережена розрахована* Поздовжня одновузлова (унінодальна) f10 11,8–12,6 (T = 22÷23,5 год) 14,6 Поздовжня двовузлова (бінодальна) f20 27,8–34,7 (T = 8÷10 год) 29,3 49ISSN 1684-2189 ÃÅÎ²ÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ Çà çñóâó çáóäæóâàëüíî¿ õâèë³ íà êóò, ìåíøèé çà ï³âïåð³îä ( ( )0 O S< ∆ϕ = ϕ − ϕ < π , äå ϕS – ôàçà ñåéøîâî¿ õâèë³; ϕO – ôàçà çáóäæóâàëüíî¿ õâèë³; 0 360° ≤ ∆ϕ ≤ ° – çñóâ ôàç), ÷àñòîòà ðåçóëüòóþ÷î¿ õâèë³ fres ñïàäàº, à ïîò³ì ïîñòóïîâî â³äíîâëþºòüñÿ (ðèñ. 2, ²). Çà çñóâó çáóäæóâàëüíî¿ õâèë³ íà êóò, á³ëüøèé çà ï³âïåð³îä ( ( ) 2O Sπ < ∆ϕ = ϕ − ϕ < π ), ÷àñòîòà ðå- çóëüòóþ÷î¿ õâèë³ fres ñïî÷àòêó çðîñòàº (ðèñ. 2, ²²). Âèñíîâêè. Îá´ðóíòîâàíî ñèëüíèé á³ê ñåéñì³÷- íî¿ ðîçâ³äêè ç âèêîðèñòàííÿì ñåéø: 1) ñåéøîâ³ õâèë³ äîïóñêàþòü øòó÷íå ðîçãîéäó- âàííÿ; 2) ì³êðîñåéñìè ñåéøîâîãî ïîõîäæåííÿ õàðàêòå- ðèçóþòüñÿ âåëèêîþ äàëüí³ñòþ ä³¿; 3) ñåéøîâ³ õâèë³ ìîäóëþþòü âèñîêî÷àñòîòí³ ì³êðîñåéñìè, ùî äàº çìîãó çä³éñíþâàòè ¿õ ñï³ëüíó ³íòåðïðåòàö³þ ³ âèçíà÷àòè ï³äâèùåí- íÿ éìîâ³ðíî¿ äîñòîâ³ðíîñò³ ïðèéíÿòîãî ñåéñ- ì³÷íîãî ñèãíàëó; 4) ñåéøîâ³ õâèë³ äîïóñêàþòü êîíòðîëüîâàíå õè- òàííÿ ÷àñòîòè, âèêîðèñòàííÿ ÿêîãî äàº çìîãó çí³ìàòè àìïë³òóäíî-÷àñòîòíó õàðàêòåðèñòèêó îá’ºêòà ñåðåäîâèùà. Ã³äðîëîã³÷í³ ñïîñòåðåæåííÿ îç. Ñåâàí âèÿâèëè íåñò³éê³ñòü ÷àñòîò ñåéø çà çì³íè ð³âíÿ âîäè. Åôåêò ïîÿñíþºòüñÿ ÷àñòîòíîþ ìîäóëÿö³ºþ ñòîÿ÷èõ õâèëü ôóíêö³ºþ ãëèáèíè âîäîéìè çà óìîâè fS >> fD, äå fS – ÷àñòîòà ìîäóëüîâàíèõ ñåéøîâèõ êîëèâàíü; fD – ÷àñòîòà ìîäóëþþ÷èõ êîëèâàíü ãëèáèíè. Ã³äðîëîã³÷í³ ñïîñòåðåæåííÿ Àðàëüñüêîãî ìîðÿ âèÿâèëè íåñò³éê³ñòü ÷àñòîò ñåéø çà íåçì³ííîãî ð³âíÿ âîäè. Öåé åôåêò ïîÿñíþºòüñÿ ôàçîâîþ ìî- äóëÿö³ºþ ñòîÿ÷èõ õâèëü ï³ä ÷àñ ðîçãîéäóâàííÿ çà óìîâ [(fS ≠ fO)∧(fS ≈ fO)]∨(fS = fO, ϕS ≠ ϕO), äå fS, ϕS, fO, ϕO – ÷àñòîòà ³ ôàçà ìîäóëüîâàíèõ ñåéøîâèõ ³ ìîäóëþþ÷èõ çáóäæóâàëüíèõ êîëèâàíü. Äîñë³äæåí³ çàêîíîì³ðíîñò³ ïðîïîíóºìî âèêî- ðèñòîâóâàòè äëÿ çáóäæåííÿ ì³êðîñåéñì³â õèòíî¿ ÷àñòîòè â ñåéñì³÷í³é ðîçâ³äö³. 1. Àçåðíèêîâà Î.À. Ïîâåðõíîñòíûå è âíóòðåííèå ñåéøè îçåðà Ñåâàí // Èçâåñòèÿ ÀÍ Àðìÿíñêîé ÑÑÐ. Íàóêè î Çåìëå. – 1975. – ¹ 1. – Ñ. 97–101. 2. Àíàõîâ Ï.Â. Âèêîðèñòàííÿ ì³êðîñåéñìîãåííèõ ÿâèù äëÿ ðîçâàíòàæåííÿ òåêòîí³÷íèõ íàïðóæåíü // Ãåîôè- çè÷åñêèé æóðíàë. – 2014. – Ò. 36, ¹ 5. – Ñ. 128–142. 3. Áåðãú Ë. Àðàëüñêîå ìîðå. Îïûòú ôèçèêî-ãåîãðàôè÷å- ñêîé ìîíîãðàô³è / Èçâúåñò³ÿ Òóðê. Îòä. Èìï. Ðóññê. Ãåîãðàôè÷. Îáù., ò. V. Íàó÷íûå Ðåçóëüòàòû Àðàëü- ñêîé Ýêñïåäèö³è, âûï. 9. – ÑÏá.: Òèïîãðàôèÿ Ì.Ì. Ñòàñþëåâè÷à, 1908. – 580 ñ. 4. ÃÎÑÒ Ð 51901.13-2005 (ÌÝÊ 61025:1990). Ìåíåäæìåíò ðèñêà. Àíàëèç äåðåâà íåèñïðàâíîñòåé. – [Äåéñòâóþùèé ñ 2005-05-01]. – Ì.: Ñòàíäàðò-èíôîðì, 2005. – 16 ñ. – (Íàöèîíàëüíûé ñòàíäàðò Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè). 5. Êàïóñòÿí Í.Ê. Îïûò ñåéñìè÷åñêèõ íàáëþäåíèé âîç- äåéñòâèé âåòðà íà íàðóøåííûé ìàññèâ ãîðíûõ ïîðîä / Í.Ê. Êàïóñòÿí, À.Å. Ðîãîæèí, Î.À. Ñóñèí // Ôèçèêà Çåìëè. – 2004. – ¹ 3. – Ñ. 54–59. 6. Ïàò. 86894 Óêðà¿íà, ÌÏÊ G01V 1/00. Ñïîñ³á ì³êðî- ñåéñì³÷íîãî ðîçâ³äóâàííÿ / Àíàõîâ Ï.Â.; âèíàõ³äíèê òà âëàñíèê Ï.Â. Àíàõîâ. – ¹ u2013 09813; çàÿâë. 07.08.2013; îïóáë. 10.01.2014, Áþë. ¹ 1. 7. Ïàò. 87564 Óêðà¿íà, ÌÏÊ G01V 1/00. Ñïîñ³á ì³êðî- ñåéñì³÷íîãî ðîçâ³äóâàííÿ / Àíàõîâ Ï.Â.; âèíàõ³äíèê òà âëàñíèê Ï.Â. Àíàõîâ. – ¹ u2013 10919; çàÿâë. 12.09.2013; îïóáë. 10.02.2014, Áþë. ¹ 3. 8. Ïàò. 92618 Óêðà¿íà, ÌÏÊ G01V 1/02. Ñïîñ³á ñòèìó- ëþâàííÿ çì³ùåíü ó ôðàãìåíòàõ ñåéñìîàêòèâíèõ ðîç- ëîì³â äåïðåñ³éíî¿ çîíè âîäîñõîâèùà / Àíàõîâ Ï.Â.; âèíàõ³äíèê òà âëàñíèê Ï.Â. Àíàõîâ. – ¹ u2014 03017; çàÿâë. 25.03.2014; îïóáë. 26.08.2014, Áþë. ¹ 16. 9. Øàõîâà Å.Â. Ýêñïðåññ-ìåòîäèêà äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìèê- ðîñåéñìè÷åñêîé àêòèâíîñòè ïëàòôîðìåííûõ òåððèòî- ðèé (íà ïðèìåðå Àðõàíãåëüñêîé îáëàñòè): Àâòîðåô. äèñ. … êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê. – Ìîñêâà: Èí-ò ãåîëîãèè Êàðåë. íàó÷. öåíòðà ÐÀÍ, 2008. – 24 ñ. 10. Øåðèôô Ð. Ñåéñìîðàçâåäêà. Â 2 ò. Ò. 1 / Ð. Øåðèôô, Ë. Ãåëäàðò. – Ì.: Ìèð, 1987. – 448 ñ. 11. Þäàõèí Ô.Í. Îá èñïîëüçîâàíèè âåòðîâûõ êîëåáàíèé ñîîðóæåíèé äëÿ ñåéñìè÷åñêîãî ïðîñâå÷èâàíèÿ / Ô.Í. Þäàõèí, Í.Ê. Êàïóñòÿí, Ã.Í. Àíòîíîâñêàÿ, Å.Â. Øàõîâà // Äîêëàäû ÐÀÍ. – 2005. – Ò. 402, ¹ 2. – Ñ. 255–259. 12. Kodomari S. On the Studies of the Periodic Motions in a Lake (2): Effect of the Lake Basin Shape on the Periodic Motion // Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series 7 (Geophysics). – 1982. – V. 7, No. 2. – P. 185–226. 13. Langbein W.B. Water budget / First fourteen years of lake Mead. Geological survey circular 346. – Washington: D.C., 1954. – P. 8–10. 14. Pat. 4,671,379 US, Int. Cl. G01V 1/40. Method and apparatus for generating seismic waves / Kennedy W.S., Blumenkranz S.J. – Appl. No.: 771, 719; Filed: 03.09.1985; Date of Patent: 09.06.1987. 15. Rabinovich A.B. Seiches and Harbor Oscillations / Handbook of Coastal and Ocean Engineering (ed. Y.C. Kim). – Singapoure: World Scientific Publ., 2009. – P. 193–236. 50 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ ÑÅÉÑÌÈ×ÅÑÊÀß ÐÀÇÂÅÄÊÀ ÌÅÒÎÄÎÌ ÊÀ×ÀÞÙÅÉÑß ×ÀÑÒÎÒÛ Ï.Â. Àíàõîâ Ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò òåëåêîììóíèêàöèé, óë. Ñîëîìåíñêàÿ, 7, Êèåâ 03110, Óêðàèíà, e-mail: anakhov@rambler.ru Ðàññìàòðèâàåòñÿ íåñòàáèëüíîñòü ÷àñòîò ñòîÿ÷èõ âîëí âîäîåìîâ (ñåéø) â ðàçëè÷íûõ ìàñøòàáàõ âðåìåíè – îò êðàòêîâðåìåííîãî, ñîïîñòàâèìîãî ñ ïåðèîäîì ñåéø, äî äëèòåëüíîãî, çíà÷èòåëüíî ýòîò ïåðèîä ïðåâûøàþùåãî. Îïðåäåëåíî, ÷òî ÷àñòîòó ñòîÿ÷èõ âîëí âîäíîãî áàññåéíà â ïåðâîì ñëó÷àå çàäàåò ôàçà âîçáóæäàþùåãî êîëåáà- íèÿ, âî âòîðîì – ãëóáèíà âîäîåìà. Ïðåäëàãàþòñÿ ìåòîäû ñåéñìè÷åñêîé ðàçâåäêè, êîòîðûå èñïîëüçóþò íåñòà- áèëüíîñòü ÷àñòîò ñåéø – êðàòêîâðåìåííóþ ôàçîìîäóëèðîâàííóþ, äëèòåëüíóþ ÷àñòîòíî-ìîäóëèðîâàííóþ. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìèêðîñåéñìîãåííîå ÿâëåíèå, ôàçîâàÿ ìîäóëÿöèÿ ñåéø, êà÷àíèå ÷àñòîòû, ÷àñòîòíàÿ ìîäóëÿ- öèÿ ñåéø. SEISMIC TOMOGRAPHY BY SWEEP-FREQUENCY METHOD P.V. Anakhov State University of Telecommunications, 7 Solomenska Str., Kyiv 03110, Ukraine, e-mail: anakhov@rambler.ru Purpose. The purpose of the paper is to demonstrate the application of seiches oscillations of the water mass with unstable but manageable frequency in seismic tomography, which eliminates the excitation of elastic waves requiring expensive percussion, explosion and vibration technologies; to develop methods for seismic tomography using the property of sweep- frequency seiches. Design/methodology/approach. We discovered that frequency of seiches depends on water level as well as on the phase of stimulation wave. These properties were then used in methods for conducting seismic raying of the earth's crust. Findings. On the example of Lake Sevan, it was shown that depth-sweep of water, which changes the level from minimum to maximum and back, causes a corresponding long-term frequency-modulated sweep of seiches. On the example of Aral Sea, we showed that the phase shift of exciting wave with respect to the decaying seiche leads to a short-term phase- modulated sweep of a resulting wave. Practical value/implications. We justified the advantages of seismic tomography using seiches: seiches allow man-made oscillation; microseisms of seiches origin are characterized by a long range; seiches modulate high-frequency microseisms, which allows us to interpret them jointly and to increase reliability of the received seismic signal; seiches allow controlled frequency sweep, making it possible to record the frequency response of an object environment. Keywords: microseismogenic phenomena, phase modulation of seiches, frequency sweep, frequency modulation of seiches. References: 1. Azernikova O.A. Poverhnostnye i vnutrennie sejshi ozera Sevan [Surface and internal seiches of Lake Sevan]. Izvestija AN Armjanskoj SSR. Nauki o Zemle [Proceedings of the National Academy of Sciences of Armenia: Earth Sciences Series], 1975, no. 1, pp. 97-101. 2. Anakhov P.V. Vikoristannja m³krosejsmogennih javishh dlja rozvantazhennja tekton³chnih napruzhen’ [Releasing of tectonic stresses by using microseismogenic phenomena]. Geophysical Journal, 2014, vol. 36, no. 5, pp. 128-142. 3. Berg L. Aral’skoe more. Opyt fiziko-geograficheskoj monografii [Aral Sea. Experience of physic-geographic monograph]. Izvestija Turkmenskogo Otdelenija Imperatorskogo Russkogo Geograficheskogo Obshhestva, tom V. Nauchnye Rezul’taty Aral’skoj Jekspedicii, Issue 9. Saint Petersburg, Tipografiya M.M. Stasyulevicha, 1908, 580 p. 4. GOST R 51901.13-2005 (MEK 61025:1990). Menedzhment riska. Analiz dereva neispravnostej [IEC 61025:1990. Risk management. Fault Tree Analysis]. Moscow, Standartinform, 2005, 16 p. 5. Kapustian N.K., Rogozhin A.E., Susin O.A. Opyt sejsmicheskih nabljudenij vozdejstvij vetra na narushennyj massiv gornyh porod [Seismic observations of the wind effect on a faulted rock mass]. Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2004, no. 3, pp. 54-59. 6. Pat. 86894 Ukrajina, MPK G01V 1/00. Sposib mikrojejsmichnogo rozviduvannja [Method of microseismic tomography]. Anakhov P.V. ¹ u201309813; zajavl. 07.08.2013; opubl. 10.01.2014; Bjul. ¹ 1. 7. Pat. 87564 Ukrajina, MPK G01V 1/00. Sposib mikrojejsmichnogo rozviduvannja [Method of microseismic tomography]. Anakhov P.V. ¹ u201310919; zajavl. 12.09.2013; opubl. 10.02.2014; Bjul. ¹ 3. 8. Pat. 92618 Ukrajina, MPK G01V 1/02. Sposib stymuljuvannja zmishhjen’ u fragmjentah sjejsmoaktyvnyh rozlomiv depresijnoji zony vodoshovyshha [Method for stimulation the displacement of fragments of seismically active faults of depressing zone of reservoir]. Anakhov P.V. ¹ u2014 03017; zajavl. 25.03.2014; opubl. 26.08.2014, Bjul. ¹ 16. 9. Shahova E.V. Jekspress-metodika dlja opredelenija mikrosejsmicheskoj aktivnosti platformennyh territorij (na primere Arhangel’skoj oblasti). Avtoref. dis. … kand. fiz.-mat. nauk [Express method for determination the microseismic activity of platform areas (Arkhangelsk region as example). PhD]. Moscow, Institute of Geology, Karelian Research Center RAS, 2008, 24 p. 10. Sheriff R.E., Geldart L.P. Sejsmorazvedka [Seismic exploration]. Vol. 1. Moscow, Mir Publishers, 1987, 448 p. 51ISSN 1684-2189 ÃÅÎ²ÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2015, ¹ 2 (54) © Ï.Â. Àíàõîâ 11. Judahin F.N., Kapustjan N.K., Antonovskaja G.N., Shahova E.V. Ob ispol’zovanii vetrovyh kolebanij sooruzhenij dlja sejsmicheskogo prosvechivanija [On the use of fluctuations of the structures by wind for seismic tomography]. Doklady RAN, 2005, vol. 402, no. 2, pp. 255-259. 12. Kodomari S. On the Studies of the Periodic Motions in a Lake (2): Effect of the Lake Basin Shape on the Periodic Motion. Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series 7 (Geophysics), 1982, vol. 7, no. 2, pp. 185-226. 13. Langbein W.B. Water budget. In: First fourteen years of lake Mead. Geological survey circular 346. Washington, D.C., 1954, pp. 8-10. 14. Pat. 4,671,379 US, Int. Cl. G01V 1/40. Method and apparatus for generating seismic waves. Kennedy W.S., Blumenkranz S.J. Appl. No.: 771,719; Filed: 03.09.1985; Date of Patent: 09.06.1987. 15. Rabinovich A.B. Seiches and Harbor Oscillations. In: Handbook of Coastal and Ocean Engineering (ed. by Y. C. Kim). Singapoure, World Scientific Publ., 2009, pp. 193-236. Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 29.12.2014 ð. Received 29/12/2014

Сейсмічна розвідка методом хитної частоти

Institution

Similar Items