Важнейшие достижения Лаборатории геофизической информатики

Важнейшие достижения

Лаборатории геофизической информатики

2010 год

Разработана полномасштабная математическая 3-D модель грязевого вулкана, учитывающая его геологическое строение, созданы параллельные программы расчета полного волнового поля при вибросейсмическом зондировании вулкана. Проведены численные эксперименты на вычислительных комплексах ССКЦ ИВМиМГ СО РАН (кластер НКС-30Т) по построению математических моделей строения верхней части грязевого вулкана и по изучению волнового поля для такого типа упругих сред, получены синтетические сейсмограммы для различных профилей наблюдения. Объяснены экспериментальные данные, когда на профиле, пересекающем вулкан гора Карабетова, над грязевой трубкой в сейсмограммах был обнаружен узкий спектральный пик, предположительно, обусловленный геометрическими характеристиками вулкана. На синтетических сейсмограммах на профиле, пересекающем вулкан, отчетливо просматривается грязевая трубка. В динамике видно, что поле как бы «задерживается» в этой трубке, что и подтверждает гипотезу о резонансе колебаний в центральном канале вулкана.

Авторы: д. т.н. , д. т.н. , ,

2011 год

Для реализации активного мониторинга зон подготовки природных катастроф (землетрясений, вулканических процессов, оползней и др.), связанного с необходимостью просвечивания областей земной коры с линейными размерами в сотни километров, разработана геоинформационная технология вибросейсмической нанометрии, основанная на использовании мощных сейсмических вибраторов с прецизионными частотно-временными и силовыми характеристиками, высокочувствительных полевых систем регистрации и применении алгоритмов обнаружения и измерения параметров сейсмических волн нанометрового уровня на фоне многократно превосходящих микросейсм. С использованием созданной геотехнологии в Алтае-Саянском, Байкальском и других регионах проведены многочисленные эксперименты по измерению нанометровых уровней сейсмических волн от центробежных вибратов типов ЦВ-100, ЦВ-40 на удалениях до 500 км.

По собранной базе данных регистрации вибросигналов впервые получены зависимости амплитуд волн от расстояния до вибрационных источников различных классов. Показано, что по энергетической эффективности вибраторы класса 40-100 тонн превосходят взрывы с тротиловым эквивалентом в 1т, что позволяет их эффективно использовать в качестве экологически безопасного инструмента в любых сейсмоактивных районах при проведении вибросейсмического мониторинга.

Авторы: д. т.н. , д. т.н. , д. т.н., , д. т.н.

2012 год

Впервые проведены экспериментальные исследования вибросейсмического поля мощного виброисточника ЦВО-100, установленного на Южнобайкальском геодинамическом полигоне СО РАН, для целей вибросейсмического зондирования глубинных структур Монголо-Сибирского региона с применением трехкомпонентной регистрации колебаний на 500 км профиле Байкал – Улан-Батор, Монголия. Работа выполнена совместно с ГИН СО РАН, БурФ ГС СО РАН и ИЦАиГ МАН. Получены новые данные о формировании и распространении сейсмических волн от управляемого вибрационного источника в зоне Байкальского рифта и континентальной коры Северной Монголии. Результаты имеют важное значение для задач исследования строения земной коры в регионе и верификации существующих скоростных моделей.

Авторы: д. т.н. , к. т.н. , ,

2013 год

Разработана новая технология прогнозирования метеозависимых геоэкологических рисков для окружающей социальной среды от энергетического воздействия инфразвуковых колебаний, порождаемых мощными техногенными и природными взрывами.

Технология базируется на разработанном авторами оригинальном экологически безопасном методе, предусматривающем  применение сейсмических вибраторов в качестве источников, имитирующих взрывы, но обладающих в сравнении ними намного меньшей мощностью. На основе численного моделирования и экспериментальных исследований с применением вибратора ЦВ-40 (Быстровский полигон), использованием полигонных взрывов (Шилово), а также  карьерных взрывов Кузбасса  выделены основные метеофакторы, определяющие закономерности направленного распространения инфразвука и распределение его энергетических характеристики в пространстве. Доказана резковыраженная ветрозависимая концентрация их максимумов на определенных азимутальных направлениях, потенциально опасных для окружающей среды.

Авторы: д. т.н. , д. т.н , к. т.н. , ,

2014 год

Исследована скоростная модель земной коры для 500 км профиля Бабушкин, Байкал – Улан-Батор, Монголия, построенная по результатам эксперимента BEST, выполненного по методике ГСЗ. Для моделирования полного волнового поля в слоистой модели среды применялся аналитический (без использования сеток) метод расчёта сейсмических волновых полей в блоково-неоднородных средах, который позволил получить точное аналитическое решение для больших размеров расчетной области. Для верификации модели проведено сравнение рассчитанных теоретических сейсмограмм с реально регистрируемыми сейсмограммами, полученными методами активной сейсмологии и данными вибросейсмических зондирований, выполненных ИВМиМГ СО РАН и ГИН СО РАН. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных сейсмограмм позволили скорректировать существующую скоростную модель в нижних слоях земной коры, контактирующих с мантией.

 

Рис. 1. Вибрационная сейсмограмма, группа Р волн на расстоянии 241 км от источника – слева. Теоретические сейсмограммы для 500 км профиля в 5-слойной модели земной коры и экспериментальные данные времен вступлений волн – справа.

Авторы: д. т.н. , д. ф.-м. н. , к. т.н. , , к. т.н.

2015 год

Выполнено численное моделирование волновых полей при сейсмическом зондировании кавернозных полостей подземных ядерных взрывов (ПЯВ), для разработанной модели области взрыва, включающей камуфлетную полость (2); зону смятия горных пород (3); зону дробления горных пород (4); зону интенсивной трещиноватости (5); зону откольного разрушения (6); вмещающую среду (1) в рамках упругого приближения. Разработаны численные алгоритмы и программное обеспечение, адаптированное для многоядерных гибридных архитектур, и выполнены расчеты на кластере ССКЦ. На синтетических сейсмограммах выделены информативные группы волн и времена вступлений для определения границ зон ПЯВ при решении экологически важной задачи прогнозирования путей миграции радионуклеотидов из области взрыва в окружающую геологическую среду.

Авторы: д. т.н. к. т.н. , к. ф.-м. н. , д. т.н.

 

Рис.1 Модель центральной зоны подземного ядерного взрыва – слева. Рассчитанные синтетические сейсмограммы при вибросейсмическом зондировании зоны взрыва – справа.

2016 год

Разработка и исследование лазерно-информационной технологии дальней регистрации инфранизкочастотных акустических колебаний с применением прецизионных сейсмических вибраторов и лазерных измерительных линий.

Компоненты акустооптической системы

Совместно с Институтом лазерной физики СО РАН создан макет и проведены испытания лазерно-информационной системы регистрации низкочастотных акустических колебаний сейсмических вибраторов с использованием лазерной измерительной линии. Разработана методика проведения экспериментальных работ и программы анализа данных. Проведены оригинальные натурные эксперименты совместно с ИЛФ СО РАН с помощью акустических датчиков и измерительной лазерной линии по одновременной регистрации акустических колебаний от вибратора ЦВ-40 (вибросейсмический полигон «Быстровка»), а также мощных динамиков (лазерный полигон «Кайтанак», республика Горный Алтай). Оценены параметры процессов акустооптического волнового преобразования, помехоустойчивость алгоритмов и программ лучевого приема акустических колебаний.

Д. т.н. , д. т.н.  , к. т.н. ,

Результаты исследований опубликованы в работах:

, , . Акустооптическая информационная система инфранизких частот = Acousto-optical infra-low frequency information system. // Мат. 12 междунар. науч. конгр. "Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016", Новосибирск, 18–22 апр. 2016 г. Т. 2. С. 8-13. , , . Оценивание метеозависимых геоэкологических рисков от взрывов с помощью сейсмических вибраторов. // Технологии сейсморазведки. № 3. 2016. С. 132-138.