Використання даних інфразвукових вимірювань в Україні для ідентифікації вибухів та землетрусів

2015;
: pp. 36 - 44
https://doi.org/10.23939/jgd2015.01.036
Надіслано: Квітень 07, 2015
1
Головний центр спеціального контролю НЦУВКЗ ДКА України

Мета. Метою досліджень є визначення можливості використання інфразвукових вимірювань, що проводяться в Україні для верифікації зареєстрованих сейсмічних подій, та застосування інфразвукового методу як одного з критеріїв їх ідентифікації. Методика. Реєстрація сейсмічних та інфразвукових сигналів проводилася за допомогою геофізичної мережі Головного центру спеціального контролю (ГЦСК). Для реєстрації інфразвуку використовувалися малоапертурні акустичні системи групування, що дозволяють проводити направлений моніторинг явищ. Обробка сейсмічних сигналів велася із застосуванням стандартних процедур, прийнятих у сейсмології для визначення параметрів джерела сигналу. Для оброблення інфразвукових сигналів використовувався метод прогресивної мультиканальної кореляції. Зарахування сейсмічного та інфразвукового сигналу до одного явища проводилося на основі розрахованих за допомогою сейсмічних даних параметрів джерела сигналу, часу поширення від нього інфразвукових хвиль, азимуту на джерело та форми інфразвукових сигналів. У разі реєстрації інфразвукових сигналів двома акустичними групами, порівнявши визначні координати та час в джерелі з даним сейсмічного моніторингу. Результати. Отримано дані про параметри 699 сейсмічних подій – промислових вибухів, що відбулися впродовж серпня 2014 – березня 2015 року на території України. Зареєстровано 124 інфразвукових відгуків на зазначені події. Виявлено межі чутливості та дальності застосування інфразвукового методу для такого типу подій. Показано можливість застосування двох і більше малоапертурних акустичних груп для локації джерела сигналу, коли сейсмічної інформації недостатньо для оцінки його параметрів. Визначено відмінності у формі інфразвукового сигналу від промислового вибуху та землетрусу. Наукова новизна. На базі наявних технічних засобів ГЦСК запропоновано нову технологію реєстрації сигналів від сейсмічних подій сейсмо-акустичним комплексом, що дає змогу реєструвати наземні промислові вибухи на відстані до 200 кілометрів, виявлено характеристики основних джерел збурень, що дають можливість класифікувати ці збурення. Практична значущість. Інфразвукові спостереження разом зі сейсмічними дають змогу ідентифікувати подію, а у низці випадків додатково визначити параметри джерела сигналу. Використання даних інфразвукових вимірювань у режимі, близькому до реального часу, дає змогу застосовувати метод для моніторингу навколишнього середовища, оперативної оцінки події, що відбулася, надання інформації у випадку надзвичайних подій (вибухів складів, газопроводів тощо) для служб швидкого реагування. Пізніше планують оцінити енергію події інфразвуковим методом, визначити особливості поширення інфразвуку, визначити амплітудно-частотні характеристики інфразвукових та сейсмічних сигналів.

  1. Асминг В. Э. Анализ инфразвуковых сигна­лов, генерируемых техногенными источниками /
    В. Э. Асминг, З. А. Евтюгина, Ю. А. Ви­ноградов, Федоров А. В.  // Вестник МГТУ. – 2009. – Т. 12, № 2. – C. 300–307.
  2. Борисенко Л. С. Сейсмогенные зоны платфор­менной части Украины и Азово-Черно­морского региона / Л. С. Борисенко, О. Н. Саф­ронов, Б. Г. Пустовитенко // Геодинамика и сейсмопрогностические исследования на Украине. – К. : Наук.думка, 1992. – С. 31–41.
  3. Виноградов Ю. А. Комплексное применение сей­смического и инфразвукового методов регис­трации волновых полей для выделения сигна­лов от наземных взрывов в процессе монито­ринга природной среды в Евро-Арктическом регионе : автореф. дисс. … канд. техн. наук / Ю. А. Виноградов. – М. : Ин-т динамики геосфер РАН. – 2004. – 26 с.
  4. Гордиенко Ю. А. Построение систем акусти­ческого группирования для реализации инфра­звуково­го мониторинга / Ю. А. Гордиенко,
    Е. В. Карягин, А. И. Лящук, А. И. Со­лонец // Зб. наук. пр. “Системи обробки інформації”. – Харків : ХУПС. – 2006. – Вип. 3(52). –
    С. 36–42.
  5. Дубровин В. И. Совместное использование инф­развуковых и сейсмических данных для по­вышения точности локализации / В. И. Дуб­ровин, А. А. Смирнов // Вестник НЯЦ РК. – 2011. – Вып. 3. – С. 140–144.
  6. Евсеев С. В. Интенсивность землетрясений Украи­ны. Сейсмичность Украины / С. В. Евсеев. – К. : Наук. думка, 1969. – 120 с.
  7. Золотов А. В. Проблема Тунгусской катастрофы 1908 г. / А. В. Золотов. – Минск : Наука и техника, 1969. – 204 с.
  8. Лящук А. И. Использование систем группи­рования акустического метода для обна­ру­жения техногенных звуковых источников /
    А. И. Лящук, Е. В. Карягин // Матеріали XV науково-технічної конференції “Наукові проблеми розробки, модернізації та засто­сування інформаційно-вимірювальних сис­тем космічного і наземного базування”. – Жи­томир. – 2006a. – С. 85.
  9. Лящук О. І. Результати досліджень інфразвукових явищ на українській антарктичній станції “Академік Вернадський” / О. И. Лящук, Є. В. Ка­рягін, І. Г. Качалін // Матеріали ІІІ Міжна­родної наукової конферен­ції “Наукові дослідження в Антарктиці”. – К., 2006. – С. 50.
  10. Лящук А. И. Применение инфразвуковых и элек­тромагнитных методов для мониторинга зе­млетрясений региона Вранча / А. И. Лящук // Геодинаміка. – 2011. – № 2(11) – С. 178–180.
  11. Рибачук О. І. Методика розпізнавання джерел збу­рень у ближній зоні при використанні акус­тичної системи геофізичного моніторингу /
    О. І. Рибачук, В. А. Кирилюк, В. В. Стрінада, О. І. Ля­щук, С. І. Клівець // Зб. наук. пр.  “Системи обробки інформації”. – Харків : ХУПС. – 2008. – Вип. 1(68).
  12. Сащук И. Н. Использование мало­апертурной акус­тической группы в составе Международной системы мониторинга / И. Н. Сащук,
    В. В. Стри­нада, И. Г. Качалин, А. И.Ля­щук,
    Е. В. Карягин // Жи­томир : Зб. наук. пр.  
    ЖВІ НAУ. – 2010. – Вип. 4. –
    С. 115–122.
  13. Харитонов О. М. Сейсмичность территории Украины / О. М. Харитонов // Геофиз. журн. – 1996. – Т. 18, № 1. – С. 3–15.
  14. Arrowsmith, S. J. Arrowsmith M. D., Hedlin M. A. H., and Stump B.W. Infrasonic Signals from Large Mining Explosions. Bulletin of the Seismological Society of America, 2008, Vol. 98, No. 2,
    pp. 768–777.
  15. Cansi, Y. An automated seismic event processing for detection andlocation : the P.M.C.C. method. Geo­phys. Res. Lett., 1995, 22, pp. 1021–1024.
  16. Gibbons S. J., Ringdal F. and Kværna T. Joint seismic-infrasonic processing of recordings from a repeating source of atmospheric explosions.
    J. Acoust. Soc. Am., 2007, 122 (5), DOI : 10.1121 / 1.2784533.
  17. Hagerty, M. T., Kim W.-Y. and Martysevich P. Infra­sound detection of large mining blasts in
    Kazak­stan. Pure Appl. Geophys., 2002, 159,
    pp. 1063–0179.
  18. Le Pichon A., Blanc E., Hauchecorne A. Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies. Springer editions, 2009, 739 р. DOI 10.1007/978-1-4020-9508-5.
  19. Le Pichon A.,. Ceranna L., Pilger C., Mialle P., Brown D., Herry P., Brachet N. The 2013 Russian Fireball largest ever detected by CTBTO infra­sound sensors. Geophys. Res. Let., 2013, 40 (14) : 3732. DOI :10.1002/grl.50619.
  20. McKenna M. H., Stump B. W., Hayek S., McKenna J.R. and Stanton T.R Tele-infrasonic studies of hard-rock mining explosions. J. Acoust. Soc. Am., 2007, 122, pp. 97–106.
  21. Mutschlecner, J. P., Whitaker R. W. Infrasound from earthquakes. J. Geophys. Res. 2005, 110, D01108, doi 10.1029/2004JD005067.
  22. Self S. & Rampino M. R. The 1883 eruption of Kra­katau. Nature, 1981, 294 (5843) : pp. 699–704. doi :10.1038/294699a0.
  23. Stump, B. W., Hedlin M. A. H., Pearson D. C. and Hsu V. Characterization of mining explosions at regional distances : implications with the interna­tional monitoring system. Rev. Geophys, 2002, 40, 1011, doi 10.1029/1998RG000048.
  24. Whipple F. J. W. The great Siberian meteor and the waves, seismic and arial, which it produced. Q J R Meteorol. Soc. 1930. 56 : pp. 287–304.
  25. Young C., Jun M.-S., Joen J.-S. and Min, K.D. Ana­lysis of local seismo-acoustic events in the Korean Peninsula. Geophys. Res. Lett. 2002, 29, 29–1, 10.1029/2001GL014060.
  26. Zoltan A. D., Shumway R.H., Herrin E.T. Monitoring the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty : Da­ta Processing and Infrasound. Springer, 2002, 278 p. DOI 10.1007/978-3-0348-8144-9