Ідентифікація природних та техногенних сейсмічних подій за енергетичними характеристиками

https://doi.org/10.23939/jgd2023.02.099
Надіслано: Жовтень 15, 2023
1
1Головний центр спеціального контролю НЦУВКЗ ДКА України
2
Головний центр спеціального контролю НЦУВКЗ ДКА України,
3
Головний центр спеціального контролю НЦУВКЗ ДКА України

Однією з ключових проблем сейсмічного моніторингу є ідентифікація землетрусів і сигналів від джерел техногенного походження, виявлених мережею сейсмічних станцій. У мирний час техногенні події пов’язані в основному із промисловими гірничими розробками, однак з початком повномасштабної агресії росії проти суверенної України сейсмологічною мережею Головного центру спеціального контролю Державного космічного агентства України зареєстровано тисячі сейсмічних сигналів від вибухів у результаті ракетних, авіаційних, артилерійських ударів, що значно ускладнює процес оцінки сейсмічності та робить надзвичайно актуальним питання визначення природи зареєстрованих подій. На основі аналізу сейсмічних сигналів визначені співвідношення між енергетичними класами (K), магнітудами (mb), максимальними амплітудами поздовжніх об’ємних фаз , і потужностями (Y) вибухів в тротиловому еквіваленті у Київській, Житомирській, Вінницькій, Хмельницькій, Чернігівській областях. Енергетичні характеристики можуть бути використані для ідентифікації природи сейсмічних подій, а результати аналізу співвідношень , ,  дозволяють здійснювати оцінки потужностей вибухів в тротиловому еквіваленті і визначати за отриманими даними ймовірні типи боєприпасів. Енергія від джерела сигналу у випадку вибухової події може бути визначена додатково за інфразвуковими даними, наявність акустичної хвилі слугує додатковим критерієм для ідентифікації події. Разом з тим енергетичні характеристики дозволяють ідентифікувати і природні джерела, прикладом якого є тектонічний землетрус 26.05.2023 року в Полтавській області.

  1. Андрущенко Ю. А., Гордієнко Ю. О. Аналіз ефективності застосування критеріїв ідентифікації вибухів та землетрусів для локальних та регіональних подій в умовах платформної частини України.  Геофіз. Журнал.  2009. Т. 31. № 3. C. 121–129. http://www.igph.kiev.ua/ukr/journal.html#
  2. Андрущенко Ю. А., Гордієнко Ю. О. Спосіб ідентифікації природи сейсмічних джерел на основі спектрально-часового аналізу коливань. Геофіз. Журнал. 2009. Т. 31. № 6. С. 140–146. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12491
  3. Андрущенко Ю. А., Осадчий В. І., Лящук О. І., Ковтун О. М. Залежність магнітудних оцінок від потужностей хімічних вибухів на промислових кар’єрах у межах Українського щита. Геофиз. Журнал. 2018. Т. 40. № 3. С. 157-164
  4. Васильченко О. В., Квітковський Ю. В., Стельмах О. А. Будівельні конструкції та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій. Харків: ХНАДУ, 2015. 485 c. http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/17197
  5. Комашко О. В. Прикладна економетрика. Уч. посібник. К.: КНУ, 2004. 55 c.
  6. Кедров О. К. Сейсмічні методи контролю ядерних випробувань. Інститут фізики Землі РАН, 2005. С. 41.
  7. Кутас В. В., Андрущенко Ю. А., Омельченко В. Д., Лящук А. И., Калитова И. И. Землетрясения в Днепрово-Донецком авлакогене.  Геофиз. журнал  2015. 37, № 5. С. 114–127. https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/111156/106023
  8. Лящук О. І. Використання даних інфразвукових вимірювань в Україні для ідентифікації вибухів та землетрусів. Геодинаміка. 2015. № 1(18). С. 36-44. https://doi.org/10.23939/jgd2015.01.036
  9. Лящук О. І., Андрущенко Ю. А., Гордієнко Ю. О., Карягін Є. В., Корнієнко І. В. Можливість використання даних інфразвукового моніторингу під час ідентифікації природи сейсмічних подій.  Геофиз. Журнал. 2015. Т. 37, № 6. С. 105-114. https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/111177/106035
  10. Родіонов В. Н., Адушкін В.  В., Костюченко В. Н. та ін. Механічний ефект підземного вибуху. М.: Надра. 1971. 224 с.
  11. Раутіан Т. Г. Про визначення енергії землетрусів на відстанях 3000 км. Праці ІФЗ АН СРСР. № 32 (199), 1964 р. С. 72–98..
  12. Шаров Н.В., Маловічко А.А., Щукін Ю.К. Землетруси і мікросейсмічність в задачах сучасної геодинаміки Східно - Європейської платформи. Кн. 2: Мікросейсмічність. Петрозаводськ: Карельський науковий центр РАН, 2007. – С. 19.
  13. Шагов Ю. В. Взрывчатые вещества и пороха. М., Воениздат, 1976. 120 с.
  14. Anderson J., Wood O. (1925). Description and theory of the tor:sion seismometer. Bull. Seism. Soc. Am. V. 15. P. 1–72.
  15. Andruschenko, Y., Liaschuk, O., Farfuliak, L., Amashukeli, T., Haniiev, O., Osadchyi, V., Petrenko, K., & Verbytskyi, S. (2023). National seismological bulletin of Ukraine for 2021. Geofizicheskiy Zhurnal, 44(6), 162–180. https://doi.org/10.24028/gj.v44i6.273649
  16. Bratt, S. R., & Nagy, W. The LocSAT Program. Science Applications International Corporation, San Diego. 1991.
  17. Cansi, Y. An automated seismic event processing for detection andlocation: the P.M.C.C. method. Geo­phys. Res. Lett., 1995, 22, pp. 1021-1024. https://doi.org/10.1029/95GL00468
  18. Dando, B.D.E., Goertz-Allmann, B.P., Brissaud, Q. Köhler A., Schweitzer J., Kværna T., Liashchuk (2023). Identifying attacks in the Russia-Ukraine conflict using seismic array data. Nature 621, 767-772 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06416-7
  19. Golden, Paul, Petru Negraru, and Jesse Howard. "Infrasound studies for yield estimation of HE explosions." Technical Rept. AFRL‐RV‐PS‐TR‐2012‐0084 (2012). https://doi.org/10.21236/ADA564065 Haskell N.A. Analytic approximation for the elastic radiation from a combained un derground explosion. J. Geophys. Res. 1967. Vol. 72. № 10. P. 2583 - 2589.
  20. Haskell, N. A. (1967). Analytic approximation for the elastic radiation from a contained underground explosion. Journal of Geophysical Research, 72(10), 2583-2587. https://doi.org/10.1029/JZ072i010p02583
  21. Hutton, L. K., & Boore D. M. (1987). The ML scale in Southern California . Bull. Seism. Soc. Am. 77,  6, 2074-2094. https://doi.org/10.1785/BSSA0770062074.
  22. Khalturin, V. I., Rautian, T. G., & Richards, P. G. (1998). The seismic signal stregth of chemical explosions. Bull. Seis. Soc. Am. 88(6), 1511 -1524. https://doi.org/10.1785/BSSA0880061511
  23. Kim, K., & Pasyanos, M. E. (2022). Yield estimation of the August 2020 beirut explosion by using physics‐based propagation simulations of regional infrasound. Geophysical Research Letters, 49(23), e2022GL101118. https://doi.org/10.1029/2022GL101118 .
  24. Mărmureanu, A., Ionescu, C., Grecu, B., Toma-Danila, D., Tiganescu, A., Dragomir, C.S., Toader, V.E., Craifaleanu, I.G., Neagoe, C., Mei, V., Liashchuk, O., & Dimitrova, L. (2021). From National to Transnational Seismic Monitoring Products and Services in the Republic of Bulgaria, Republic of Moldova, Romania, and Ukraine. Seismological Research Letters, 3(92), 1703-2021. https://doi.org/10.1785/0220200393
  25. Pilger, C., Gaebler, P., Hupe, P., Kalia, A. C., Schneider, F. M., Steinberg, A., ... & Ceranna, L. (2021). Yield estimation of the 2020 Beirut explosion using open access waveform and remote sensing data. Scientific reports, 11(1), 14144. https://doi.org/10.1038/s41598-021-93690-y
  26. Richter, C. (1958). Elementary Seismology. W. H. Freeman, San Francisco, Calf., 1958. 578 р. 
  27. ReVelle, D. O. (1997). Historical detection of atmospheric impacts by large bolides using acoustic-gravity waves. Ann. N. Y. Acad. Sci. 822, 284-302. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1997.tb48347.x
  28. Seismic Network Main Center of Special Monitoring. (2010). International Federation of Digital Seismograph etworks. https://doi.org/10.7914/SN/UD.
  29. Vergoz, J., Hupe, P., Listowski, C., Le Pichon, A., Garcés, M. A., Marchetti, E., ... & Mialle, P. (2022). IMS observations of infrasound and acoustic-gravity waves produced by the January 2022 volcanic eruption of Hunga, Tonga: A global analysis. Earth and Planetary Science Letters591, 117639.