автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование и экспериментальные исследования в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками

На правах рукописи

КОВАЛЕВСКИЙ Валерий Викторович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ АКТИВНОЙ СЕЙСМОЛОГИИ С МОЩНЫМИ ВИБРАЦИОННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

05.13.18 — математическое моделирование, численпые методы и комплексы программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск, 2006

Работа выполнена в Институте вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.

Официальные оппоненты: академик РАН, д.ф.-м.н.,

профессор C.B. Гольдип,

член-корреспондент РАН, д.ф.-м.п., профессор, A.B. Николаев,

д.т.н., профессор В.П. Пятыш.

Ведущая организация: Кубанский государственный

университет, г. Краснодар.

Защита состоится 20 июня 2006 года в 15 часов на заседании Специализированного совета Д 003.061.02 по присуждению ученой степени доктора технических наук в конференц-зале Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (630090, г. Новосибирск, проспект акад. Лаврентьева, 6),

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале ИВМиМГ СО РАН.

Автореферат разослан 27 апреля 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета д.ф.-м.н.

С.Б. Сорокин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Последние три десятилетия прошлого века характеризовались активным развитием нового направления в геофизике, получившего в настоящее время название активной сейсмологии, основанного на применении мощных управляемых вибрационных источников сейсмических волн для глубинных исследований Земли. Работы в этом направлении были инициированы созданием метода вибрационной сейсморазведки и сей-сморазведочных вибраторов, показавших возможность эффективного использования невзрывных источников в производственной геофизике. Идея изучения глубинных недр и геодинамических процессов в Земле с использованием вибрационных источников - Вибрационное просвечивание Земли (ВПЗ), была высказана в 1970-х годах (A.B. Николаев, Е.В, Артюшков, И.С.Чичинин, П.А. Троицкий, Й.Н. Галкин).

Использование мощных вибрационных источников низкочастотного диапазона открывает возможность проведения исследований глубинного строения земной коры и верхней мантии, изучения геодинамических процессов в сейсмоопасных и вулканических зонах, исследования взаимосвязи волновых полей, генерируемых вибраторами и физических эффектов, возникающих при вибрационном воздействии на геологическую среду, а также практического применения в прикладных областях.

Практическая реализация метода ВПЗ проводилась в рамках программы АН СССР «Вибрационное просвечивание Земли» (руководитель академик А.С.Алексеев), в выполнении которой участвовали институты Сибирского отделения: ИГД, ИГиЛ, ИГФ, ИВМнМГ (ВЦ), НОМВЭ, СКВ ГИТ, СКВ ПГ, СКБ ВТ, совместно с ИФЗ им. О.Ю. Шмидта и ОНИИП. Была решена сложная комплексная научно-техническая задача, связанная с созданием мощных вибрационных источников низкочастотного диапазона и прецизионных систем управления, систем регистрации и обработки вибрационных сигналов, а также с решением теоретических вопросов вибрационного излучения сейсмических волн, моделирования и расчета вибрационных волновых полей, с разработкой методик вибросейсмических исследований.

Ключевым моментом в становлении нового направления - активной сейсмологии, явилась разработка мощных вибросейсмических источников, работающих в диапазоне частот НО Гц. Решения были найдены на основе разработанных принципов н схем резонансного согласования источника с грунтом и создания колебательных систем с перестраиваемым резонансом для эффективного излучения в области низких частот. Для целей ВПЗ были разработаны стационарные вибраторы ГСВ-100, ЦВ-100, НЦВ, ЦВА, ГРВ-50 и ГРВ-200 с вибрационным усилием на грунт 500-2 ООО кН н передвижной вибратор ЦВ-40 с усилием 400 кН. Были созданы специализированные комплексы цифровой регистрации вибрационных сигналов БЕРЕЗА, КАРС, БИРС, РОСА, ТРАЛ, БАЙКАЛ, ГЕОН (В.В. Войцеховский, A.C. Алексеев, Н.П. Ряшенцев, А.П. Малахов, Н.И. Макарюк, И.С. Чичнннн, В.И. Юшин,

H.И. Геза, D.B. Ковалевский, Б.М. Пушной, JI.B. Бурый, В.Н. Кашун, Б,М. Глинский, М.С. Хайретдинов, М.Н. Шорохов, А.П. Григорюк и др.).

За время становления и развития метода ВПЗ был проведен большой объем теоретических и экспериментальных работ по обоснованию влбросейсмиче-ского метода, по исследованию процессов излучения сейсмических волн вибрационными источниками, характеристик их волновых полей и физических эффектов, возникающих при вибрационном воздействии на геологическую среду (A.C. Алексеев, А.В.Николаев, В.В.Кузнецов, А.С.Алешин, М.В. Невский, И.Н. Галкин, Б.Г. Михайленко, И.С. Чичинин, В.И. Юшин, В.В, Ковалевский, Б.М. Пушной, Б.М. Глинский, М.С. Хайретдинов, B.C. Селезнев, В.М. Соловьев, А.Ф. Емаков, М.В. Курленя, C.B. Сердюков, В.А. Бабешко, Л.Б. Собисевич, А,Л, Собисевич, В.В. Гущин, В.И. Рцдигер, Л.Д. Бабиенко,

A.C. Шагинян, М.Б. Шнеерсон, В.З. Рябой и др.).

При изучении глубинного строения Земли наибольший объем экспериментальных исследований с мощными вибраторами был выполнен в Алтае-Саянском и Охотско-Чукотском регионах, в районе оз. Байкал с общей протяженностью профилей вибро-ГСЗ более 2000 км. В европейской части России методом вибро-ГСЗ был отработан профиль «Уралсейс> протяженностью 500 км. На Новосибирском, Байкальском и Краснодарском вибросейсмических полигонах проводятся работы по методике вибросейсмического мониторинга и изучения геодинамических процессов (B.C. Селезнев, В.М. Соловьев, А.Ф. Бманов, А.К. Сулейманов, Р.Г. Берзин, А.П. Жуков, В.А. Бабешко,

B.И.Юшин, Н.И. Геза, Б.М.Глинский, В.В.Ковалевский, М.С, Хайретданов, Г.И. Татьков и др.).

В настоящее время активно развиваются новые вибрационные геотехнологии с использованием мощных вибраторов: активный вибросейсмический мониторинг сейсмоопасных и вулканических зон; вибросейсмическое воздействие на нефтяные пласты для повышения нефтеотдачи; вибрационное мик-росейсморайонировавие; изучение устойчивости глубинных фундаментов в районах строительства и эксплуатации экологически опасных сооружений; инженерно-сейсмологические исследования зданий, мостов и сооружений; вибросейсмическая калибровка сейсмостанций международной сети IMS; перспективные задачи решения проблемы глобальной томографии Земли. Эти технологии развиваются большими коллективами инженеров и исследователей в ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, ИГД СО РАН, ИГиЛ СО РАН, ИГФ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ГС СО РАН, АСФГС СО РАН, ГИ СО РАН, ИПНГ РАН, КубГУ и других исследовательских организациях.

Из зарубежных исследований с вибрационными источниками можно отметить работы по созданию электромагнитных вибраторов, выполненных в Голландии, работы по вибросейсмическому мониторингу сейсмоопасной зоны разлома Саи-Андреас в США, большой комплекс работ по созданию системы вибросейсмического мониторинга ACROSS и проведению вибросейсмических экспериментов в Японии (Р.Унтер, У.А. Ван Кампен, А.Дж. Веркхоут, Т,В. Мак-Эвили, Р.В. Клаймер, М. Кумазава, Дж. Касахара и др.).

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование принципов создания мощных резонансных вибрационных источников сейсмических волн с нелинейными колебательными системами и процессов прецизионного управления при излучение вибрационных сигналов на основе разработанных моделей и методов математического моделирования; исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга среды; изучение геофизических процессов при вибросейсмических исследованиях; анализ и сравнение результатов математического моделирования с экспериментальными данными; экспериментальные исследования волновых полей в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками сейсмических волн.

Задачи исследований.

1. Разработка принципов создания мощных резонансных вибрационных гидромеханических источников с нелинейной колебательной системой па основе результатов математического моделирования, исследование аналитическими и численными методами амплитудно-частотных, энергетических характеристик источников, процессов управления, разработка технических решений источников, экспериментальные исследования динамики источников и излучаемых вибросейсмических волновых полей.

2. Исследование гидрорезонансных вибрационных источников, математическое моделирование нелинейной колебательной системы источник-грунт, системы возбуждения колебаний и системы управления, разработка алгоритмов управления и программного обеспечения для компьютерной системы управления, разработка технических решений источника, анализ результатов и сравнение с экспериментальными данными, экспериментальные исследования излучаемых вибросейсмических волновых полей.

3. Разработка математических моделей и исследование сверхмощных вибрационных сейсмических источников - шахтного гидрорезонансного источника и морского резонансного источника с газонаполненным излучателем, определение резонансных и энергетических характеристик, параметров излучаемого волнового поля.

4. Исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов, оценка точности определения временных и спектральных характеристик вибросейсмических сигналов, оценка чувствительности метода мониторинга к малым вариациям параметров среды на основе математического моделирования для системы «земная кора-мантия» с изменением параметров во внутренней области, экспериментальные исследования по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами, анализ экспериментальных данных.

5. Математическое моделирование и экспериментальные исследования акустосейсмнческих волновых полей, генерируемых поверхностными сейсми-

ческими вибраторами, исследование на основе разработанных математических моделей процессов излучения акустических волн вибратором, распространения акустических волн в приповерхностном волновом канале и акусто-сейсмической индукции, сравнение с экспериментальными данными.

б. Анализ геотехнологий с использованием мощных вибраторов - вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций; разработка концепций и методик, технических предложений и анализ экспериментальных данных.

Методы исследований и фактический материал. При исследовании резонансных вибрационных источников разрабатывались модели механической колебательной системы вибратор-грунт, учитывающие нелинейность характеристик колебательного контура вибратора, системы возбуждения колебаний и упруго-инерционные характеристики грунта. Система обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, описывающая динамику системы вибратор-грунт, решалась аналитическими и численными методами. Взаимодействие колебательной системы и системы возбуждения колебаний рассматривалось с позиций теории колебаний и теории управления для определения условий существования стационарных режимов колебаний и устойчивости режимов управления.

При моделировании сверхмощного шахтного вибратора рассматривалась комбинированная модель и решались: нелинейная задача конечных колебаний столба сжимаемой жидкости на адиабатическом газовом объеме при учете влияния упругости окружающего полупространства и динамическая задача теории упругости для упругого полупространства с напряжениями на границе цилиндрической полости в качестве граничных условий. Для сверхмощного морского вибратора математическая модель сочетает в себе движение масс оболочек и упрутостей, которое описывается уравнениями механики, и движение жидкости под действием пульсирующего газового объема, которое описывается уравнениями динамики сжимаемой жидкости.

Математическое моделирование вибросейсмического мониторинга изменений упругих характеристик во внутренней области земной коры выполнено в приближении волнового уравнения и модели системы «земная кора-мантия» в виде слоя на полупространстве. Вариации волнового ноля в среде и на свободной поверхности определены в дифракционном приближении путем расчета диаграммы направленности фиктивного объемного источника в области изменений характеристик. При исследовании метрологических характеристик метода использованы статистические методы оценки характеристик микросейсмических шумов.

Математическое моделирование акустосейсмичесхих волновых полей вибраторов выполнено для модели атмосферы, включающей низкоскоростной слой у поверхности. Энергетические оценки сделаны в лучевом приближении, для процесса распространения акустических волн решалось двумерное волновое уравнение. Процесс акустосейсмической индукции рассмотрен для упругого полупространства с решением двумерных уравнений динамической

теории упругости и граничных условий на поверхности нз акустических решений. Выполнены экспериментальные исследования акустосейсмических полей, генерируемых мощными вибраторами, и проведено сравнение с результатами математического моделирования.

В качестве фактического материала использовались данные измерений динамических параметров вибрационных источников, выполненных автором в ИГиЛ СО РАН и ИВМиМГ СО РАН, а также данные экспериментов с мощными вибрационным» источниками, проводившиеся при участии автора в Отделе геофизической информатики ИВМиМГ СО РАН и при проведении совместных экспериментальных работ с ИГФ СО РАН, ГС СО РАН, АСФГС СО РАН, ГИ СО РАН н ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН.

Основные защищаемые результаты. На защиту выносятся принципы создания и результаты исследования резонансных вибрационных источников с нелинейными колебательными системами, гидрорезонансных вибраторов с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний, обоснованные методами математического моделирования на основе разработанных математических моделей, результаты математического моделирования колебательных систем «резонансный источник-грунта*, систем возбуждения колебаний и систем управления, разработанные принципы построения одноконтурной системы управления резонансными вибраторами, алгоритмы и программы для компьютерной системы управления, новые технические решения построения источников, результаты экспериментального определения параметров источников и генерируемых ими вибросейсмических полей.

Математические модели и результаты математического моделирования сверхмощных вибрационных сейсмических источников - шахтного гндрорезо-нансного источника и морского резонансного источника с газонаполненным излучателем, схемы нх построения, определенные частотные н энергетические характеристики источников и излучаемых волновых полей.

Результаты исследования метрологических характеристик метода вибро-сейсмнческого мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов, полученные оценки точности определения характеристик сигналов и аналитические оценки чувствительности метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды. Результаты анализа данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследования процессов излучения акустических волн вибратором, распространения акустических волн в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции.

Разработанные концепции и методики, технические предложения и результаты анализа экспериментальных данных для новых геотехнологий с

использованием мощных вибраторов - активного вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций.

Научная новизна. Впервые выполнены комплексные исследования мощных резонансных вибрационных источников для ВПЗ, включающие создание математических моделей источников, определение на основе математического моделирования параметров основных систем источников, разработку технических решений, создание полномасштабных вибраторов и выполнение экспериментальных исследований. На основе созданных моделей были исследованы резонансные схемы вибрационных источников с нелинейным колебательным контуром и колебательным контуром с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. Разработанные технические решения резонансных вибраторов обладают новизной и защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

При создании вибрационных источников для глубинных исследований Земли ГСВ-ЮО, ГРВ-50 н ГРВ-200 впервые были найдены такие варианты построения колебательной системы к привода, которые позволили объединить в одном контуре системы управления две функции: настройку и поддержание резонанса колебательной системы и синфазно согласованную с ней работу привода. Для мощных резонансных вибраторов впервые был разработан компьютерный программно-аппаратный комплекс системы управления, объединяющий в себе возможности синтеза широкого класса зондирующих сигналов и различных алгоритмов автоматического управления вибратором.

Впервые получены аналитические оценки чувствительности вибросейсмического метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды для гармонических зондирующих сигналов в рамках слоистой модели земная кора-мантия. Выполнен анализ данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами, н показано, что чувствительность метода мониторинга к вариациям скоростей сейсмических волн в земной коре может составлять 10-6-10-е на базах наблюдений 300-400 км.

Математическое моделирование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, выполнено впервые. Исследованы процессы излучения акустических волн вибратором, распространения волн в приповерхностном волновом канале, акустосейсмиче-ской индукции. Экспериментально исследованы поверхностные сейсмические волны, индуцируемые акустическим излучением вибратора.

Новыми в разрабатываемых геотехнологиях с использованием мощных вибраторов являются концепция построения инструментально-информационной системы мониторинга сейсмоопасной зоны и обоснование ее экспериментами «Круг» и «Байкал», показавшими возможность реализации такой системы в области диаметром 300км и 550x250км, соответственно. Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверх-

мощных вибрационных источников, разработаны и промоделированы конструкции шахтного н морского сверхмощных вибраторов. Дня технологии внбросейсмической калибровки сейсмических станций выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов, калибровочных и промышленных взрывов.

Практическая значимость работы определяется, прежде всего, ее направленностью на решение задач, непосредственно связанных с развитием технических и программных средств и методов активных геофизических исследований с мощными вибрационными источниками. Результаты математического моделирования резонансных вибрационных источников позволили определить параметры колебательных систем, систем возбуждения колебаний и систем управления. Эти результаты были реализованы в конструкциях низкочастотных вибраторов ГСВ-100, ГРВ-50 н ГРВ-200, которые используются в опытно-методических работах по развитию активных методов мониторинга, Результаты математического моделирования процессов управления были использованы при создании первой компьютерной системы управления гидрорезонансными вибраторами.

Моделирование активного внбросейсмического мониторинга позволило обосновать методику, получить оценки метрологических характеристик метода, его точности и чувствительности к малым вариациям параметров среды. Математическое моделирование и экспериментальные исследования аку-стосейсмических волновых полей, генерируемых вибраторами, дали возможность внести уточнения в методику вибросейсмического мониторинга с гармоническими сигналами. Эти результаты используются в настоящее время при проведении внбросейсмического мониторинга Байкальской сейсмоопас-ной зоны, выполняемого БФГС СО РАН н ГИ СО РАН.

Результаты анализа геотехнологий с использованием мощных вибраторов — активного вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций, положены в основу разработанных концепций, методик и технических предложений их реализации.

Актуальность результатов. Работа выполнялась в соответствии с планами следующих научно-исследовательских работ, программ и проектов:

- план НИР ИВМиМГ СО РАН по темам «Геофизическая информатика» (№ гос.регистрации 01.9.30002294), «Информационные системы для геофизических исследований" (№ гос.регистрации 01.20.002869), «Исследование и моделирование волновых полей и процессов при вибросейсмическом мониторинге среды» (№ гос.регистрации 01.20.002870), «Математическое моделирование, метод ы и алгоритмы обработки геоинформации в задачах исследования волновых сейсмических полей, вибросейсмического мониторинга и дистанционного зондирования»;

- ГНТП «Перспективные информационные технологии», HIIÏÏ № 661 «Разработка и создание новых геоинформационных технологий для прогноза

землетрясений:», НИП № 1054 «Разработка новых информационных технологий для вибрационного просвечивания земной коры и верхней мантии», ГНТП «Глобальные изменения природной среды и климата», НИП № 2.5.2. «Развитие методов и аппаратных средств решения задач геофизического мониторинга с целью изучения типовых сейсмических регионов России», НИП № 5.1.3 «Теоретическое и экспериментальное исследование возможности глобальной томографии Земля», программы ГКНТ № 024 «Содержание уникальных стендов и установок» «02-09 Вибросейсмический комплекс для глубинных исследований Земли»;

- ФЦП «Интеграция», проект № £ 0121 «Геоэкологическая безопасность и ресурсы Краснодарского края и Юга России»;

- программа Президиума РАН № 13.10 «Разработка теоретических н экспериментальных основ метода мониторинга Байкальской сейсмоопасной зоны с использованием гармонических вибросейсмических полей»;

- проект МНТЦ № 1067 «Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных вибраторов»;

- программа СО РАН «Сибирь», целевое задание «Активное вибросей-смнческое зондирование Земли»;

- интеграционный грант СО РАН № 77 «Стратегия прогноза землетрясений на Южно-Байкальском геодинамическом полигоне», «Исследование и разработка методических и технических средств для мониторинга Байкальской рифтовой зоны с использованием мощного вибратора ЦВ-100»;

- проекты РФФИ 96-05-65600, 98-05-65306, 01-05-74687, 03-05-64614, 0305-78082, 04-05-74745, 04-05-79008, 95-05-15552, 98-05-65210, 00-05-65292, 0005-65323, 01-05-65182, 03-05-65292, 04-05-64177, 05-05-97270-р_байкал.

Личный вклад автора. Всего по теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано более 100 работ, в том числе 2 монографии. Получено 10 авторских свидетельств на изобретения, опубликовано 46 статей, из которых 20 - в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, 26 - в тематических сборниках, 42 доклада - в материалах конференций. Материалы диссертации и основные полученные результаты отражены в работах [1-46]. В монографиях [1, 2] вклад автора в главах по вибрационным источникам, вибросейсмическим исследованиям глубинного строения коры, активному вибросейсмическому мониторингу, моделированию сверхмощных источников, исследованию взаимосвязи волновых полей вибраторов, вибросейсмической калибровке сейсмографе. При разработке конструкций вибрационных источников, выполненных в ИГиЛ СО РАН и защищенных авторскими свидетельствами [3-10], выбор конструктивных схем и основных технических решений принадлежит Б.В. Войцеховскому, автором выполнено теоретическое обоснование, матмоделирование и технические решения систем управления. Автору принадлежит идея и технические решения гидрорезонансных вибраторов, созданных в ИВМиМГ СО РАН и защищенных авторскими свидетельствами [11,12], а также разработка принципов построения одноконтурных систем управления резонансными вибраторами и алгоритмов [16, 17].

Концепция активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками, описанная в работах [23, 25, 31], развита под руководством и с определяющим вкладом Л.С.Алексеева, автором выполнялось решение вопросов создания вибрационных источников и участие в получении и обработке экспериментальных данных. Концепция глобальной томографии Земли, описанная в работах [22, 29] развита совместно с A.C. Алексеевым и Б.М. Глинским, автору принадлежит идея, технические решения и выполнение математического моделирования сверхмощных вибрационных источников {33, 36]. Концепция инструментально-информационной системы мониторинга сейсмо-опасной зоны, описанная в работе [20] развита совместно с А.С, Алексеевым и Б.М.Глинским. В работах по вибросейсмическому мониторингу [18, 30, 31, 42] автором предложена методика вибрационной интерферометрии, выполнена обработка и анализ экспериментальных данных и выявлена коррелиро-ванность вариаций поля с земными приливами. В работах по исследованию акустосейсмических эффектов [21, 27, 45] автором выполнен теоретический анализ, участие в экспериментах и обработка экспериментальных данных, В работах по изучению физических эффектов при работе вибраторов, изучения строения земной коры, калибровке сейсмических трасс и разработке геотехнологий [19, 26, 35, 37, 38, 40, 41] автор участвовал в разработке концепций, обосновании методик, в экспериментах и обработке данных.

Автор является инициатором и участником проведения экспериментов «Круг» и «Байкал» по натурному моделированию систем вибросейсмического мониторинга, организатором и участником создания гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200 на Быстро веком полигоне СО РАМ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных семинарах по проблемам прогнозирования землетрясений (Лагос, Нигерия, 1990; Берлин, Германия, 1991), на международных конференциях Общества разведочной геофизики SEG (Сан-Франциско, США, 1990; Санкт-Петербург, 1995), на Генеральной Ассамблее Европейского геофизического общества EGU (Ницца, Франция, 1998), на международном симпозиуме по теории и технологии мониторинга землетрясений (Токи, Япония, 1998), на Генеральных Ассамблеях Ассоциации сейсмологии и физики Земли IASPEI (Ханой, Вьетнам, 2001; Сантьяго, Чили, 2005), на ежегодных собраниях Американского геофизического союза AGU (Сан-Франциско, США, 2001, 2004), на 1-м международном симпозиуме по прогнозу землетрясений (Афины, Греция, 2003), на 1-м международном симпозиуме по активному мониторингу в геофизике твердой Земли (Мизунами, Япония, 2004), на 2-м международном симпозиуме «Активный геофизический мониторинг литосферы Земли» (Новосибирск, Россия, 2005), на международной конференции по Договору о взаимном запрещении ядерных испытаний (Москва, 1996), на международном семинаре «Мониторинг и обнаружение подземных ядерных взрывов и землетрясений» (Москва, 1997), на 6-м международном семинаре «Распределенная обработка информации-98»

(Новосибирск, 1998), на международной конференции «Методы изучения, строение и мониторинг литосферы» (Новосибирск, 1998), на международной конференции «Сейсмология в Сибири на рубеже тысячелетий» (Новосибирск, 2000), на международных конференциях «Мониторинг ядерных испытаний и их последствий» (Боровое, Казахстан, 2000, 2002, 2004), на Всероссийской конференции «Внутреннее ядро земли. Геофизическая информация о процессах в ядре» (Москва, 2001), на Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (Иркутск, 2002), на 16-м международном симпозиуме по нелинейной акустике (Москва, 2002), на международной конференции «Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия» (Новосибирск, 2003), на международной конференции «Математические методы в геофизике» (Новосибирск, 2003), на международной конференции МНТЦ (Москва, 2003), на 13-й сессии Российского акустического общества (Москва, 2003), на 3-м международном семинаре «Математическое моделирование динамических процессов в атмосфере, океане и твердой Земле» (Новосибирск, 2004), на международной конференции ICCM-2004 (Новосибирск, 2004), на научных семинарах Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта (1984), Института исследования землетрясений Университета ТЪкио, Япония (1999), Университета Нагойя, Япония (2004), Лоренс Ливермор Национальной лаборатории, США (2001), Национальной лаборатории Лоуреис Беркли, США (2001), Сейсмологического бюро провинции ХэбеЙ, Китай (2000), Чунгнамского Университета, Корея, (2002), НИИИТ Минатома РФ (1997), ИГФ СО РАН, ГС СО РАН, ИВМиМГ СО РАН (1995-2005).

Благодарности. Результаты исследований, приведенные в диссертации, были получены автором во время работы в больших коллективах исследователей в Институте гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН и Институте вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН, а также при проведении совместных работ с ИГФ СО РАН, ГС СО РАН, АСФГС СО РАН.

Автор выражает искреннюю благодарность академику A.C. Алексееву за многолетнее руководство и поддержку при проведении исследований. Автор сохранил признательность и память о своем первом руководителе академике Б,В, Войцеховском, во многом повлиявшем на становление и качало научной деятельности. Автор благодарен директору ИВМиМГ СО РАН чл.-корр, РАН Б,Г. Михайленко, своим коллегам Б.М.Глинскому, Б.М. Пушному, М.С.Хай-ретдинову, М.Н. Шорохову, Г.В. Решетовой, Г.А. Фатьянову, В.Н. Мартынову, B.C. Селезневу, В.М. Соловьеву, А.Ф. Емаиову, В.И, Юшину, Н.И, Геза, И.С, Чичинину, В.Н. Кашуну, Л.Е. Собисевичу, Г.И. Татькову и многим другим за творческое сотрудничество, помощь и критику при проведении работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав и заключения. Объем диссертации 336 страниц, включая 186 рисунков и 17 таблиц. Список литературы содержит 373 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность темы диссертации, цель работы, формулируются задачи исследования и применяемые методы, рассматривается практическая значимость работы, приводится общая характеристика проблемы активных вибросейсмических исследований с мощными вибрационными источниками.

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕЗОНАНСНЫХ В ИВ Р О СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ С НЕЛИНЕЙНЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ

Первая глава посвящена анализу резонансных схем вибросейсмических источников, математическому моделированию вибраторов с нелинейным колебательным контуром, в которых реализуется режим автоколебаний, результатам экспериментальных работ.

Рассмотрены вопросы, связанные с характеристиками мощных вибрационных источников для глубинных сейсмических исследований, принципами создания и конструктивными схемами, задачами математического моделирования. Выполнен анализ и обоснование резонансных схем построения источников — поверхностных и объемных для суши и объемных для моря на основе рассмотрения системы вибратор-грунт и учета комплексного сопротивления среды излучению. Показано, что практическая реализация резонансных схем мощных вибраторов связана с необходимостью создания регулируемых упругих элементов, выдерживающих многотонные циклические нагрузки, а также с усложнением системы управления, которая в общем случае становится двухконтурной - с контуром регулирования резонансной частоты системы и контуром управления приводом.

Показано, что упрощение системы управления и сведение ее к одноконтурной возможно при использовании в колебательном контуре нелинейных упругих элементов и реализации режима автоколебаний, а также при создании колебательного контура с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. Эти принципы были реализованы при создании вибрационных источников для глубинных исследований Земли: гидромеханического вибратора ГСВ-100 и гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200 (рис. 1).

Для гидромеханического вибратора ГСВ-100 разработана модель механической колебательной системы вибратор-грунт (рис. 2), которая включает элементы, относящиеся к вибратору: масса платформы, масса рамы и грузов, образующих подвижную инерционную массу, нелинейный силовой упругий элемент (пневмопружнну), упругости крепления грузов и пневмопружнны, а также элементы, учитывающие инерционную, упругую и демпфирующую части импеданса грунта. Рассматривается система уравнений механики — обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, в которых кроме упругих и инерционных сил учтены сила привода и силы трения (1). Сило-

ГСВ-100

Т11К8МППДОГОН*

^ Пшропривод Г"

Паи»™«« масс» 300 т

1Г^Н1 I

ГРВ-М>

=77-

Корпус

Гидросистем» Р » 150 им

.Вода

— * +

* 1

■

Пнеамоснстем р — 6 атм

1 Пневмоктланы - Платформа

ЧЕНЭ)

ГТВ-200

Рис. 1. Резонансные вибрационные источники сейсмических волн: гидромеханический вибратор ГСВ-100, гидрорезонансные вибраторы ГРВ-50 и ГРВ-200

выи упругим элементом является заневоленная пневмопружнна, обладающая существенно нелинейной характеристикой - разрывной функцией с адиабатическим законом связи давления со степенью сжатия. Фрикционная связь переключателя привода с инерционной массой учтена в уравнениях знаковой функцией при силе привода, что обеспечивает ее совпадение по направлению со скоростью колебаний инерционной массы и реализует режим автоколебаний системы.

(М-шр

Т—©т~

л л™ ^Л^VVU

-Цг-С^З-. 1г.

Рис. 2. Механическая и электромеханическая модели резонансного вибрационного источника ГСВ-100

Система уравнений:

(М - тр) = -к3(х1 - х2),

ш/^ = - „) - * (д + д4„_„|)7(а + ВД+

где М — тпр, тплл, тпр — массы грузов, рамы, платформы; т, С? - присоединенная масса, коэффициенты жесткости и демпфирования грунта; , кз - жесткости крепления упругого элемента к платформе и грузов к раме; Ря, ■Ртр1,а, -Рупр ~ силы привода, трения, упругих элементов; к - коэффициент трения; 5 ~ ±1, = ±1) а ~ ±1 - коэффициенты знака относительных скоростей и деформации пневмопружнны; XI, Х2, х$, ач - координаты грузов, рамы, крепления упругого элемента, излучающей платформы; Го - начальная сила пневмопружнны; ро - начальное давление газа; 5, а - площадь, длина хода поршня и величина люфтов; 7 - показатель адиабаты воздуха.

Для решения системы уравнений (1) получены аналитические оценки при больших амплитудах колебаний и аппроксимации характеристики общей

упругости системы кусочно-линейной функцией. Показано, что резонансная частота системы приблизительно обратно пропорциональна корню из амплитуды колебаний /(Л) « 1/1/Л. Это позволяет изменять частоту резонансных колебаний системы без регулирования пиевмопружины, меняя только амплитуду колебаний. При этом амплитуда силы вибрационного воздействия на грунт остается в первом приближении постоянной и определяется давлением воздуха в заневоленной пневмопружине. Функция силы воздействия на грунт от времени представляет собой разрывную периодическую функцию, спектр которой содержит основную и кратные гармоники, причем амплитуда первой гармоники превышает усилие пиевмопружины приблизительно в 1.3 раза.

Для численного решения система дифференциальных уравнений заменялась уравнениями в конечных разностях, решалась задача Копти с начальными условиями. Исследованы режимы стационарных и нестационарных колебаний. Получено семейство амплитудно-частотных характеристик системы в зависимости от начального усилия пиевмопружины, ее объема и величины люфтов. Показано, что минимальная возможная резонансная частота колебаний в наибольшей степени определяется объемом пиевмопружины, максимальная - величиной люфтов. Исследованы энергетические характеристики колебательной системы, получены зависимости от частоты собственной энергии вибратора и потерь энергии в системе. Показано, что энергия колебательной системы приблизительно обратно пропорциональна квадрату частоты £(/) га

Взаимодействие колебательной системы и системы возбуждения колебаний рассматривалось с позиций теории колебаний для определения условий существования стационарных режимов колебаний {предельных циклов). Исследована динамика гидропривода вибратора с фрикционной связью гидропереключателя с инерционной массой и использованием в качестве энергетической установки насоса постоянного давления. Показано, что регулирование давления в гидроприводе путем слива жидкости из напорной магистрали через управляемый регулятор расхода обеспечивает асимптотическую устойчивость режима работы вибратора с постоянной частотой, т. е. предельного цикла. При отклонении системы от стационарного режима частота и амплитуда колебаний возвращаются к стационарным значениям экспоненциально по времени. Изменение рабочей частоты вибратора однозначно связано с изменением его энергии. Максимальная скорость итого изменения при уменьшении частоты определяется мощностью энергетической установки и развиваемым усилием гидропривода, при увеличении частоты - величиной потерь энергии па трение и характерной силой трения.

Динамика вибратора с системой управления описывается системой уравнений, в которую входят: уравнение баланса расходов, характеризующее гидропривод, насос и регулятор расхода, уравнение баланса энергии, связывающее характеристики колебательного контура вибратора и гидропривода, л закон управления, определяющий зависимость изменения параметра гидросистемы от величины рассогласования управляющего параметра. Линеаризация

системы по малым изменениям частоты, фазы и сечений регулятора позволила получить характеристическое уравнение (2). По критерию Гурвица были, наЙА^ны условия отрицательности действительной части корней характеристического уравнения, что является условием устойчивости режима управления. Показано, что система обеспечивает устойчивый режим управления по фазе, если командный сигнал пропорционален линейной комбинации разности фаз и скорости ее изменения к\(<р+к2у>). Условием устойчивости является определенность знака и величины коэффициентов ki и кг:

где F0 - амплитуда силы, М - инерционная масса, / — частота колебаний, Si - площадь поршня гвдроциливдра, р - рабочее давление, р - плотность жидкости, ц - коэффициент гидросопротивления, Ai, кг - коэффициенты.

В главе приведено описание вибрационных источников ГСВ-30 и ГСВ-100, построенных по рассматриваемой схеме с нелинейным колебательным контуром. Приведена схема системы автоматического управления вибратором с электронным командным блоком и гидромеханическим регулятором расхода с электромагнитным клапанным распределителем. Описана методика экспериментальных работ, системы измерения и аппаратура. Приведены результаты измерения динамических характеристик вибратора, которые подтвердили результаты математического моделирования. Разработанная система управления обеспечивала режимы поддержания постоянной частоты и фазы гармонических сигналов в пределах ±5°, а также возможность генерирования фазоманипулированных сигналов.

Сейсмические вибраторы ГСВ-30, ГСВ-100 использовались при проведении первых внбросейсмических экспериментов по программе «Вибрационное просвечивание Земли». Измерения монохроматических сейсмосигналов вибратора были проведены СКВ ВТ СО РАН на расстоянии 12, 25, 50, 100 и 200 км по азимутам 0е, 45е и 90е к оси источника. При длительности накопления 10-i-15 мин характерная амплитуда сигнала на расстоянии 100 км составила 30 А , отношение сигнал/шум 10. Рад экспериментов был поставлен для определения возможной дальности регистрации вибрационного сигнала. Эксперименты были проведены с использованием системы автоматического управления вибратором. Монохроматические сейсмосигналы вибратора на частоте 1.25 Гц были зарегистрированы иа расстояниях 100, 200, 400, 600, 1000 и 2 200 км. Приведены экспериментальные результаты регистрации.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ ГИДРОРЕЗОНАНСНЫХ ВИБР О СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

Во второй главе приведены результаты математического моделирования гидрорезонансных вибросейсмических источников с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. В гидрорезонансных

вибраторах в колебательной системе в качестве инерционной массы используется столб жидкости в вертикальном или горизонтальном корпусе, а в качестве упругих элементов - объемы сжатого воздуха, непосредственно контактирующие с ведой. Приведено описание вибраторов ГРВ-5, ГРВ-50 и ГРВ-200 с вибрационными усилиями 50, 500 и 20ЕЮкН (см. рис. 1).

В математическую модель колебательной системы вибратор-грунт включена масса корпуса с излучающей платформой, подвижная инерционная масса, нелинейный силовые упругие элементы - объемы сжатого воздуха, играющие роль пневмопружин. Грунт характеризуется инерционной, упругой и демпфирующей частью импеданса. Характеристика пневмопружин является нелинейной с адиабатическим законом зависимости давления от степени сжатия объемов воздуха. Механическая и электромеханическая модели гидрорезонансных вибраторов подобны модели, приведенной на рис. 2, при учете особенностей силовых характеристик адиабатических пружин, которые не имеют люфтов и не являются заневоленными. Математические модели рассмотренных вибрационных источников ГРВ-5, ГРВ-50 и ГРВ-200 являются близкими и отличаются характеристиками пневмопружин.

При математическом моделировании гидрорезонансных источников решается система обыкновенных дифференциальных уравнений механики второго порядка, в которых учтены упругие, инерционные силы, сила привода и вязкие силы трения при колебаниях массы жидкости в корпусе:

где М - масса колеблющегося столба жидкости; T7iKopn - масса корпуса; Fynpi и Fynpj - упругие силы нижней и верхней пневмопружин; xi, - координаты столба жидкости и корпуса; к - коэффициент жесткости пружин подвески конструкции подвижной пкевмопружины, а - коэффициент вязкого трения; pi, pi - давление в нижней и верхней пневмопружинах; L\, L? - высоты объемов воздуха в пневмопружинах; Дрвр(() - приращение давления, обеспечиваемое приводом вибратора при периодическом подводе сжатого воздуха в пневмопружину; т, Nt G - упругие, инерционные и демпфирующие характеристики грунта.

При решении системы уравнений получены аналитические оценки резонансных характеристик источников в предположении малых, но конечных

= ~Fynpl" Fimp2" k{xi ~ Хз) ~ " lir)'

(т 4* Шкорп)—j^r = iynpi + -Fynpj + k(xi — ata)+

(3)

pi S ~ Mg + piS,

амплитуд колебаний и низких частот. Упругая характеристика пневмопру-жин аппроксимирована линейным и квадратичным членами степенного ряда. Показано, что резонансная частота системы уменьшается при увеличении амплитуды колебаний по закону ш(А) ss wo(l — et А?), где wo - резонансная частота при малых колебаниях. Все временные функции системы (перемещения, скорости, силы) при конечных амплитудах колебаний имеют кроме основной кратные гармоники, амплитуды которых пропорциональны первой степени амплитуды колебаний инерционной массы А.

А

Рис. 3. Резонансные кривые для амплитуд колебаний инерционной массы и излучающей платформы вибратора ГРВ-50, первая мода колебаний

Показано, что система вибратор-грунт имеет две моды колебаний с разными резонансными частотами, зависящих от объема сжатого воздуха в пнев-мопружине. При работе вибратора на низких частотах реализуется мода колебаний с максимальной амплитудой колебаний инерционной массы (рис. 3), при работе на высоких частотах - мода с максимальной амплитудой колебаний платформы. Получены зависимости резонансных частот мод колебаний от объема воздуха в пневмопружине. Выполнено численное решение системы уравнений динамики. Определены амплитудно-частотные характеристики системы и спектральные характеристики силы воздействия на грунт в зависимости от объема пневмопружины и амплитуды колебаний.

Выполнено моделирование системы возбуждения колебаний, которая является пневматической, т. е. возбуждение колебаний осуществляется периодической подачей сжатого воздуха в пневмопружину источника и сбросом в атмосферу. В систему уравнений, описывающих динамику гидрорезонансного вибратора с пневмоприводом и системой управления кроме уравнений движения масс (3) добавляются уравнения расхода воздуха н закон управления, определяющий зависимость изменения сечений пневмопривода от величины

рассогласования управляющего параметра (4). Рассмотрены режимы автоколебаний и режим вынужденных колебаний, определены балансы расходов воздуха и подводимой энергии и их зависимость от регулируемых сечений в пневмоприводе. Предложен новый принцип автоматической стабилизации фазы колебаний вибратора относительно задающего генератора, реализованный в вибраторе ГРВ-50 и основанный на несимметричности временных промежутков подвода и сброса воздуха за период колебаний. Показано существование стационарных режимов колебаний (предельных циклов) для режима автоколебаний и режима вынужденных колебаний:

йъ ы

= $0+ . г>+(А, ы) - 5о_ . v-(A}Ш)t

4 " <4>

— — и - и*о,

где - статический объем пневмопружины; ЕК - энергия колебаний инерционной массы; £о+, - сечения подвода и сброса воздуха; и-(Л, а») - удельные объемы подводимого и сбрасываемого воздуха, приведенные к единичной площади сечения; е+(А,ы), е-(А,ш) - удельные энергии подвода и сброса воздуха; и> - частота; ф - фаза; Ф — функция управления сечением подвода воздуха; Д5о+> Аф - приращения сечения подвода воздуха, частоты и фазы; к^, к? - коэффициенты.

Для полученной системы уравнений динамики вибратора с системой управления (4) после линеаризация системы по малым изменениям параметров получено характеристическое уравнение аналогичное (2) и найдены условия отрицательности действительной части корней характеристического уравнения - условия устойчивости режима управления. Как и для вибратора с нелинейным колебательным контуром, показано, что система обеспечивает устойчивый режим управления по фазе, если командный сигнал пропорционален линейной комбинации разности фаз и скорости ее изменения + кзф). Найдены ограничения величин коэффициентов и кз.

Рассмотрена компьютерная система управления гидрорезонансными вибраторами, которая представляет собой программно-аппаратный комплекс, выполняющий несколько основных функций: синтез зондирующих сигналов с возможностью изменения их характеристик, синхронизацию излучаемых сипшлов с системой точного времени, собственно управление вибратором при отработке зондирующего сигнала, документирование режима излучения. К аппаратной части программно-аппаратного комплекса относятся: персональный компьютер, блок управления экспериментом, датчики давления и больших перемещений, блок усилителей сигнала и фильтров, силовая электроника, системные часы с автономным питанием и задающим генератором высокостабильной частоты, вР5 - приемник (рис. 4).

Рис. 4. Компьютерная система управления гидрорезонанскым вибратором ГРВ'50

Описаны принципы построения, структура и работа программы управления гидрорезонансным сейсмовибратором ГРВ-50. Созданное программное обеспечение системы управления предназначено для ручного или автоматического вывода вибратора на заданный режим и его дальнейшего точного управления с необходимыми параметрами. В программе управления заложены достаточно широкие возможности непосредственного воздействия на параметры системы возбуждения колебаний в ручном режиме, возможности перехода в автоматический режим л обратно, возможности смены алгоритмов в автоматическом режиме и возможности изменения коэффициентов в расчетных формулах различных алгоритмов управления в режиме автоматического управления. Программа управления поддерживает следующие режимы работы вибратора: монохроматический, ЛЧМ, монохроматический с фазовой модуляцией.

Описана методика и приведены результаты экспериментальных работ с гидрорезонансными вибраторами, которые проводились в двух направлениях: исследовались их .динамические характеристики и проводились эксперименты по вибрационному просвечиванию Земли с их использованием. Приведены спектральные характеристики вибрационной силы и скорости колебаний платформы вибратора ГРВ-50, Экспериментально обнаружено наличие двух мод колебаний, полученное при математическом моделировании. Исследованы также резонансные характеристики для первой и второй гармоник колебаний. Определены характеристики системы управления: точность поддержания амплитуды, частоты и фазы колебаний для монохроматических и

свип-сигналов, возможность управления фазой сигнала при формировании сигналов с фазовой модуляцией. Точность поддержания фазы колебаний лежит в пределах ±1 — 2°.

(V 1 4 А * Ю 12 10 ZO t й

__aJ н

I .!■» Í в 7 * »f-Гп

Рис. 5. Вибрационные сейсмограммы и среднеквадратичные значения амплитуд гармонических сигналов вибратора ГРВ-50, диапазон частот 2-9 Гц, удаление 20 км

В экспериментах по вибрационному просвечиванию Земли определялись уровни сигнала вибратора на различных удалениях от источника, спектральный состав излучаемого сигнала, уровень гармоник и субгармоник. Приведены результаты экспериментальных работ по профильной регистрации сей-смосигналов вибратора, эксперименты с площадными системами наблюдений, эксперименты по разработке методики мониторинга среды, эксперименты, ориентированные на исследования влияния лунно-солнечных приливов на скорости сейсмических волн в земной коре, исследования взаимодействия акустических и сейсмических волновых полей, излучаемых вибратором, а также ряд других работ. Приведены спектры гармонических сигналов вибратора и распределения амплитуд гармоник на частотах 2-14 Гц, на удалениях 20, 100, 356км, а также вибрационные сейсмограммы (рис. 5).

ГЛАВА 3. МОДЕЛИ СВЕРХМОЩНЫХ ВИБРАЦИОННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

Третья глава посвящена моделированию сверхмощных вибрационных сейсмических источников для задач глобального просвечивания Земли. Характеристики таких источников были оценены в работах [A.B. Николаев, 1975, 1977]. Для обеспечения глубинного зондирования Земли и регистрации волн на расстояниях более 1000 км источник должен развивать сейсмическую мощность около 100 кВт, амплитуды вибрационной силы от тысяч до десятков тысяч тонн (104-10*кН) в частотном диапазоне 1-5 Гц. Главной особенностью разработанной гидрорезонапсной схемы вибраторов, рассмотренных в гл. 2, является возможность масштабирования, т. е. увеличение размеров источника и, следовательно, мощностных и силовых параметров. На ее основе разработаны проекты сверхмощного шахтного вибратора и морского резонансного виброисточника с излучаемой мощностью несколько сотен киловатт в низкочастотном диапазоне.

В сверхмощном шахтном вибраторе источником сейсмических волн является резонансно колеблющийся в вертикальной шахте столб жидкости массой несколько десятков тысяч тонн. Для создания вибратора с усилием 1000-^ 10 000 т необходима водозанолвенная шахта диаметром 6-12 м и глубиной 40-100 м. Колебательный контур в таком источнике образуется путем размещения вблизи дна тахты объема сжатого воздуха. Вертикальные колебания столба жидкости на упругом объеме приводят к периодическим изменениям давления в объеме сжатого воздуха у дна шахты и во всем столбе жидкости. При этом: возникают периодические вертикальные усилия, приложенные к дну шахты, и радиальные, приложенные к ее стенкам, что и вызывает излучение сейсмических волн. Частотный диапазон шахтного вибратора для глобальной сейсмологии составляет 0.5-5 Гц,

Р™/"»} ПП

• -........

I .

Ш!

: : ' : . .■

} ::

{'41- -

¡пип I;; Н5п ым4]11К1;1;1! ......■ . '

Ч^ЗТ!

I.

. . 1 : :

и

РГО ' * I (У

Рис. в. Модель шахтного гидрорезонансного источника

Математическая модель шахтного гидрорезонансного источника включает упругое полупространство с вертикальной цилиндрической полостью, столб сжимаемой жидкости и объем идеального газа у дна шахты (рис. б). Общая математическая постановка задачи сводится к объединению трех систем уравнений - динамической теории упругости для упругого полупространства, динамики сжимаемой жидкости для колеблющегося столба жадности и адиабатических характеристик газового объема (5). Граничными условиями являются равенства напряжений и скоростей на общих границах между разными средами. На верхней границе столба жидкости в качестве источника возбуждения колебаний задается периодическое давление:

д2й

{Л + р)ега¿бмв + рДи-р-^ =0;

кьв-(*,-шг = а, г<г0при 0<*<я, (5)

Р =

Р = Р0 = р0$Н,

где А, /I - упругие постоянные Ламе; р - плотность; «(г,я,*) - смещения в упругом полупространстве; го - радиус шахты; Н - глубина шахты; Е/(г, г, () - смещения в столбе жидкости; Р(г, г, 4) - давление; К = ^со - коэффициент сжимаемости жидкости; со - скорость звука в жидкости; ро - плотность жидкости, р(() - давление в воздушном объеме; У{£) - объем газа; Уа ~ начальный объем при давлении, ро - статическое давление.

Выполнено моделирование процесса излучения сейсмических волн на низких частотах, когда характерные длины волн как в упругом полупространстве, так и в жидкости много больше диаметра шахты. В этом случае возможно разделение задачи на две независимых — вначале определяется распределение давления в жидкости из одномерной задачи конечных колебаний столба сжимаемой жидкости на газовом объеме при учете влияния упругости окружающего полупространства, затем решается динамическая задача для упругого полупространства с найденными напряжениями на границе цилиндрической полости в качестве граничных условий.

Резонансные характеристики столба сжимаемой жидкости на адиабатической пневмопружине определены из одномерного уравнения динамики сжимаемой жидкости с двумя граничными условиями - равенством давления нулю на верхней границе жидкости и равенством давления в жидкости и газе у дна шахты. Показано, что решение представляет собой суперпозицию собственных форм колебаний (стоячих волн), для частот которых получено характеристическое уравнение. Получены аналитические оценки частоты первой моды колебаний в зависимости от объема газа. Показано, что в случае малой жесткости упругого объема газа столб жидкости колеблется как единая масса и имеет линейное распределение давления по высоте. При этом нижняя резонансная частота обратно пропорциональна объему газа и величине массы ы„(М, V) и\f\ZM ■ V. При предельно малых объемах газа в столбе жидкости возбуждается упругая стоячая волна вчетверо большей длины, чем глубина шахты с верхней резонансной частотой ив(с, Н) и кс/2Н. Распределение давления описывается четвертью периода синусоиды с максимальным значением у дна шахты. В случае возбуждения верхних мед колебаний с более высокими резонансными частотами распределение давления описывается целым числом периодов плюс четверть периода синусоиды с максимальным значением у дна шахты.

Решена динамическая задача для упругого полупространства с цилиндрической полостью, с найденными напряжениями на границе цилиндрической

полости в качестве граничных условий. Показано, что распределение напряжений можно аппроксимировать линейной цепочкой источников вдоль оси шахты типа «центр давления» и «вертикальная сила» различной интенсивности. Выполнен численный расчет полного волнового поля шахтного источника в однородном упругом полупространстве и в низкоскоростном слое на однородном полупространстве.

Рис. 7. Резонансный морской источник 1 (а) и газонаполненный излучатель 2 с гидроприводом 3 {6)

Выполнено моделирование и определены характеристики морских сверхмощных резонансных источников с газонаполненными излучателями (рис. 7). Газонаполненный излучатель имеет упругую характеристику и образует колебательный контур с окружающей жидкостью, играющей роль инерционной массы. Из-за наличия свободной поверхности эффективное излучение упругих волн морским источником достигается в случае, если источник находится на глубине четверти излучаемой волны. Для источника со сферическим излучателем, колеблющимся по радиусу, получены аналитические оценки резонансной частоты и удельной мощности излучения в зависимости от размера излучателя и глубины погружения. Показано, что для источников с радиусом излучателя 3-5 м возможно резонансное излучение упругих волн в диапазоне частот 2-6 Гц с мощностью излучения более 100 кВт.

Выполнено моделирование для разработатгого проекта сверхмощного морского вибратора с газонаполненным излучателем в виде жестких обо-

лочек, который включает также гидропривод и прдгруз для компенсации выталкивающей силы. В модели вибратора (рис. 8) учтены массы оболочек, масса пригруза, жесткость крепления оболочки к грузу и жесткость подвески всего вибратора.

в б

Рис. 8. Механическая модель резонансного морского источника (а) и резонансные частоты двух мод колебаний (б)

Математическая модель вибратора сочетает в себе как движение твердых тел и упругостей, которое описывается уравнениями механики, так и движение жадности под действием пульсирующего газового объема и колеблющегося груза, которое требует гидродинамического описания. Силы, действующие на оболочки излучателя со стороны жидкости, определяются полем давлений и нолем скоростей, которые в модели сжимаемой жидкости описываются уравнениями акустики (6):

с1

р(г,*М) = Д(г)Р(<?)ехр<-хы(), =

Д(г) = АЗт{кт) + ВЫт{кт), Р(0) = Рт(соя*?), ^

«п — «1п + И2п — сов (3 ■ ехр(—+ и3|со51Э| ■ ехр(—ги^),

и1 = . «ц»^), и2 = . ехр^О,

где Рт(соа«?) - полиномы Лежандра; Nm(kr) - сферические функ-

ции Бесселя и Неймана; р(г,Й,^, — поле давлений и радиальных

скоростей; и, к — частота и волновое число; г, 1? - радиус и полярный угол; р, с - плотность и скорость звука в жидкости; ш - целые числа; Х1, Хз -

скорости оболочек излучателя; величины V1 и С/а, входящие в (6), являются комплексными амплитудами скорости центра сферы и движения оболочек относительно центра сферы.

Для расчета резонансных характеристик источника выбрана модель излучателя в виде двух жестких полусфер, которые могут смещаться относительно друг друга в одном направлении. В приближении безграничной жидкости получено решение волнового уравнения для колебаний сферического излучателя в виде ряда с полиномами Лежаидра и сферическими функциями Бесселя и Неймана (6). Определены распределение давления по поверхности сферического излучателя и силы, действующие на верхнюю н нижнюю полусферы. Показано, что в первом приближении жидкость сопротивляется пульсирующим жестким полусферам как присоединенная масса. Определена матрица присоединенных масс и решены уравнения динамики колебательной системы вибратор-жидкость. Получено характеристическое уравнение для определения резонансных частот в зависимости от инерционных и упругих характеристик системы.

Рассмотрены частные случаи для свободной подвески оболочек излучателя и неподвижности одной оболочки. Показано, что при свободной подвеске жестких оболочек излучателя частота ниже, чем в случае колебмшй сферы по радиусу в приблизительно в 1.35 раза, при жестком креплении одной оболочки уменьшение еще значительнее — в 1,82 раза. Это позволяет эффективно использовать для излучения низкочастотных упругих воли излучатели меньших геометрических размеров. Приведены численные значения характерной частоты, радиуса газового объема и удельных мощностей для вибратора с одномерным движением оболочек излучателя.

Рассмотрены два возможных способа регулирования частотных характеристик морского источника - изменением давления газа при погружении вибратора на различную глубину и изменением объема газа в излучателе при частичным заполнением его окружающей жидкостью. Получены аналитические оценки резонансной частоты колебаний для обоих способов регулирования.

ГЛАВА 4- АКТИВНЫЙ ВИВРОСЕЙСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛИТОСФЕРЫ - ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ

В четвертой главе рассмотрены вопросы, связанные с математическим моделированием и метрологическими аспектами активного вибросейсмического мониторинга среды с использованием мощных вибрационных источников. Исследованы особенности методик мониторинга с использованием гармонических зондирующих сигналов и свип-сигнаяов.

Применение гармонических зондирующих сигналов в методике вибросейсмического мониторинга позволяет использовать принципы сейсмической интерферометрии (аналогичные оптической) для обнаружения малых изменений характеристик среды. В методе сейсмической интерферометрии опреде-

ляются временные изменения стационарных волновых нолей, которые устанавливаются в среде при продолжительном излучении вибратором гармонических сигналов и регистрируются сейсмическими датчиками на поверхности земли. Регистрируемый сигнал в каждой точке является результатом интерференции (суперпозиции) всех волн, приходящих различными путями в точку регистрации с учетом их амплитуд н фаз. В результате на площадной системе регистрации образуется сложная интерференционная «муаровая» картина амплитуд и фаз сигналов, обладающая очень высокой чувствительностью к изменению параметров приходящих волн (рис. 9).

Рис. 9. Распределение амплитуд гармонических сигналов по 5 датчикам трехкомдоиентной сейсмической антенны (слева), вибросейсмическая интер-ферограмма (справа). Вибратор ЦВ-100, удаление 65 км

Моделирование активного мониторинга среды с использованием гармонических сигналов выполнено на модели сейсмогеологической среды, импульсная характеристика которой представляет собой суперпозицию дельта-функций, задержанных на времена пробега волн, соответствующих различным лучам. Рассмотрены характеристики распределения амплитуд и фаз сигналов иа датчиках антенны в предположении достаточно большого числа волн, нерегулярности распределения их амплитуд и времен прихода. Получена оценка среднего значения амплитуд гармонических сигналов на датчиках, пропорциональная корню из суммы квадратов амплитуд отдельных волн Апк « и оценка уровня микросейсмического шума. Исследован ха-

рактер изменения интерференционной картины при изменениях напряженно-деформированного состояния среды, проявляющихся в малых нерегулярных вариациях амплитуд и времен прихода волн. Оценка среднего значения вариаций амплитуд сигналов на интерферограмме пропорциональна корню из суммы квадратов вариаций амплитуд и квадратов вариаций времен прихода всех волн бАпм й; ((^л*)я + что объясняет высокую чувстви-

тельность метода к обнаружению слабых изменений среды распространения сейсмических волн. Проведено численное моделирование и сравнение с данными экспериментальных работ.

Рассмотрены метрологические аспекты измерения параметров узкополос-кых вибросейсмических сигналов. Показано, что наличие малых вариаций амплитуда и фазы излучаемого гармонического сигнала привадит к появлению дополнительных составляющих того же порядка малости в спектре излучаемого сигнала и изменяет амплитуду и фазу основной спектральной линии. Это проявляется в точке регистрации как шумовая составляющая на спектральной линии основной частоты изучения и вне ее. Предложен алгоритм оценки спектральной плотности мощности микросейсмического шума в узкой частотной области вблизи основной частоты с исключением сосредоточенных помех и учетом уровня шума сигнала в случае нестационарности микросейсмического шума и неравномерности уровня по частоте. Приведены экспериментальные данные оценивания параметров сигнала в условиях реальных микросейсмических шумов.

Рис. 10. Модель вибросейсмического мониторинга системы «земная кора-мантия» со сферической областью изменения параметров

Математическим моделированием определена чувствительность метода активного вибросейсмического мониторинга гармоническими сигналами для модели «земная кора-мантия» с изменением параметров во внутренней области (рис. 10). Рассмотрена прямая задача мониторинга изменений упругих характеристик во внутренней области земной коры в приближении волнового уравнения и модели системы «земная кора-мантия» в виде упругого слоя на упругом полупространстве с различными величинами скоростей упругих волн. Вибрационный источник предполагается точечным и работающим в гармоническом режиме с постоянной частотой колебаний. Область изменений характеристик в среде взята сферической с радиусом от долей до нескольких длин волн.

Для изменений волнового поля, вызванного малыми изменениями скоростей сейсмических волн в некоторой области V, рассмотрено волновое уравнение и граничные условия, которые имеют следующий вид с точностью до членов второго порядка:

= " с» ai» <><*<*>

Jc(f) Ф О при г € V, f) I =0

Iw.oi-.-^.eu.. ^Ь'^Ь

где u(r, t), ui(r,t) — функции для перемещений в слое и в полупространстве; с, ci - скорости волн в слое и полупространстве; ÍJ», w - интенсивность и частота точечного гармонического источника; Я - толщина слоя; áu(r, t), (f,t)

- вариации решений для перемещений в слое и в полупространстве; ¿с - вариация скорости волн в области V, находящейся в слое.

Волновое поле в среде рассчитано в лучевом приближении. Вариации волнового поля в среде и на свободной поверхности определены для случая малых изменений скорости в сферической области в дифракционном приближении путем расчета диаграммы направленности фиктивного объемного источника в области изменений характеристик, интенсивность которого пропорциональна вариациям скорости и амплитуде исходного поля. В результате моделирования определена чувствительность метода мониторинга при использовании гармонических зондирующих сигналов (8). Показано, что относительные вариации скорости Sc/с в области изменения параметров, которые могут быть определены методом активного мониторинга с использованием гармонических сигналов, пропорциональны относительным вариациям амплитуд зарегистрированного сигнала Su/и, коэффициенту, связанному с отношением расстояний между источником, приемником и областью изменений параметров Rv-s, Rz~s, Rv-z, а также пропорциональны квадрату отношения длины волны зондирующего сигнала к радиусу области изменения параметров Л/го и коэффициенту отражения на границе кора-мантия а:

= з • ю-3о—ГдГгДг-д1 (-У. (8)

с ы \ Rv-s • го / Vro/

Численные оценки показывают, что при мониторинге на частоте f = 6 Гц (длина волны в коре Л ~ 1 км) и характерных расстояниях источник-регистратор, источник-область изменений 50-100 км возможность определения относительных вариаций скорости сейсмических волн составляет: для области изменений параметров с радиусом 1 км - 6с/с = 10_2-10_3, с радиусом 10км

- ¿с/с в 10~6-10-е, что показывает высокую чувствительность метода активного мониторинга с гармоническими сигналами к вариациям параметров среды.

Приведены результаты экспериментов, целью которых являлось выявление малых вариаций пространственно-временных характеристик волнового

сейсмического поля и установление их связи с деформационными процессами, вызванными земными приливами (рис. 11).

Период, часы Период, часы

Рис. 11. Нормированные спектры вариаций амплитуд и фаз гармонических сигналов (вверху) и усредненный спектр параметров вибросигпалов (I) и спектр приливных вариаций силы тяжести (II) (внизу). Вибратор ЦВ-100, расстояние 356 км, частоты 6.3, 7-0 Гц

В экспериментах использовалась серия сеансов зондирования вибратора ЦВ-100, которые проводились через 3 часа непрерывно в течение 4 суток с гармоническими сигналами частотой 6.3 и 7.0 Гц. Обработка временных рядов вариаций амплитуд и фаз зарегистрированных вибросигналов показала, что в спектре присутствуют максимумы с периодами, близкими к 12 и 24 часам, хорошо коррелированные с периодами приливных вариаций силы тяжести. Влияние земных приливов на скорости сейсмических волн на базах 356-430 км по результатам проведенных экспериментов может характеризоваться величиной относительных изменений скоростей ¿с/с 10-5-10~в. Эти оценки получены впервые с использованием высокостабильных вибросейсмических источников, наиболее точных фазовых методов регистрации. Они показали возможность использования разработанной системы для изучения даже очень слабых проявлений геодинамических процессов, которые могут служить признаками готовящихся землетрясений в сейсмоопасных зонах.

Рассмотрены особенности методики мониторинга с использованием свип-снгналав и, в частности, вопросы точности определения амплитуд и времен вступлений волн на вибрационных сейсмограммах. Исследована взаимосвязь статистических характеристик микросейсмического шума и шумов на вибрационных сейсмограммах. Шумовая составляющая на вибрационной сейсмограмме является результатом свертки реального микросейсмического шума со свип-снгналом, излученным вибратором. Показано, что процедура свертки существенным образом изменяет статистические характеристики микросейсмического шума. В частности, ока приводит к тому, что статистические характеристики шумовой составляющей сейсмограммы становятся близки к нормальному закону распределения. Для стационарного микросейсмического шума это доказывается строго. Для нестационарного микросейсмического шума свойство нормальности его распределения после процедуры свертки со свип-сигналом является следствием предельной теоремы теории вероятностей. Это показано на модели нестационарного микросейсмического шума, представляющего собой последовательность временных реализаций стационарного шума с нормальным распределением с различной дисперсией (удельной энергией) на разных временных промежутках. Приведены экспериментальные данные статистического анализа шумов на вибрационных сейсмограммах, подтверждающие теоретические оценки. Показанное свойство стационарности и нормальности шумовой составляющей сейсмограммы делает корректными применяемые статистические оценки точности определения амплитуд и времен вступлений волн.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТО СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ ПОВЕРХНОСТНЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ ВИБРАТОРАМИ

В пятой главе приведены результаты математического моделирования и экспериментальных исследований взаимодействия сейсмических и акустических полей, генерируемых поверхностными вибраторами. Впервые экспериментально эффект возбуждения акустических волн вибрационным источником и их дальнего распространения был обнаружен в геофизических экспериментах с гидрорезонансным вибратором ГРВ-50, выполненных в ИВМиМГ СО РАН. На расстоянии 20 км от вибратора трехкомпонентными сейсмическими приемниками были зарегистрированы поверхностные сейсмические волны, индуцированные приходящей акустической волной (называемые далее сейсмоахустическими волнами). Позднее этот эффект на&псдался в экспериментах с мощными низкочастотными вибраторами ЦВ-100 и ЦВ-40 на расстояниях до 50 км (рис. 12).

Исследован механизм излучения акустических волн, связанный с колебаниями на ннфразвуковых частотах поверхности грунта вокруг вибратора площадью 100—200 ка.м, играющей роль крупномасштабной мембраны иифразву-кового акустического излучателя. Определены условия дальнего (до 50 км) распространения акустического излучения вибратора благодаря явлению ре-

фракции звуковых волн в атмосфере, связанной с появлением приповерхностного волнового канала при ночном понижении температуры у поверхности.

0902

I I I I I [ I Г I I | 1 I I Г I I I I » | I I ! I I I I 1 I |

зге

Энергия |

л 7 >упп Ч,

/ Г\

7Я \ V

ТА У

И л/ к

«г

Рис. 12. Фрагмент вибрационной сейсмограммы с сейсмоакустнческой волной и графики огибающих. Вибратор ЦВ-100, удаление 28.5 км

Анализ экспериментальных данных показал эллиптический характер поляризации сейсмоакустическнх волн, а также различие фазовой и групповой скоростей в волновом пакете, что указывает на наличие дисперсии и на то, что процесс акустосейсмической индукции имеет двухволновой характер. Приходящая звуковая волна движется вдоль поверхности земли со скоростью звука в воздухе и индуцирует поверхностную сейсмическую волну эллиптической поляризации (типа волны Релея), в которой фазовые характеристики цуга колебаний распространяются со скоростью звука, а перенос энергии цуга осуществляется со скоростью релеевской волны, которая определяется упругими свойствами грунта в верхней части разреза.

В главе приведены результаты математического моделирования процесса излучения гармонической акустической волны вибратором и захвата ее приповерхностным волновым каналом, процесса дальнего распространения низкочастотной акустической волны при наличии волнового канала, процесса индукции поверхностной сейсмической волны приходящей гармонической акустической волной. Показано, что сейсмоакустическая волна, распространяющаяся на границе упругая земля-атмосфера является аналогом волны Стонели, которая реализуется при наличии приповерхностного низкотемпературного слоя в атмосфере.

Математическое моделирование излучения акустических волн вибратором выполнено в лучевом приближении для цилиндрически симметричной ¿одели однородной атмосферы с низкоскоростным слоем у границы. При наличии ннзкоскоростного слоя лучи с углом меньше критического не выходят аз него и испытывают полное внутреннее отражение при распространении. Определена доля IV* излученной акустической энергии №"а, попадающей в волновой канал и сохраняющейся в нем благодаря закритическому характеру отражения от границ. Она пропорциональна корню из разности скоростей звука в слое и полупространстве и Игл<^{о1 — С1 )/сг и не зависит от толщины слоя. Показано, что квадрат амплитуды акустической волны в канале 1обратно пропорционален корню из толщины слоя А и убывает обратно пропорционально корню из расстояния Л, т. е. Л* те Ло\/2(сй — сг)/сгЛЛ.

Математическое моделирование распространения акустических волн в приповерхностном волновом канале выполнено в предположении, что на больших расстояниях от источника поле сферической волны является локально-плоским и допускает использование двумерной модели газового полупространства с низкоскоростным слоем.

Решались волновые уравнения для давления в слое и полупространстве с граничными условиями на скорости и давление на границе слоя и полупространства и на нижней границе. Решением является суперпозиция плоских однородных воли в слое с действительными волновыми векторами и неоднородной волны в верхнем полупространстве с действительным волновым вектором в направлении оси ж и экспоненциальным убыванием амплитуды вдоль оси х.

Получены дисперсионные уравнения (9) связи частоты ы и волновых векторов к, к! в слое и полупространстве, характерные для волновых каналов:

^ « А2 + *г, ^ = Л1 - шЧ%~\Ь-к* = кЪяЧМ), (9)

Определены численные значения волновых чисел и коэффициентов затухания для полупространства и слоя. Количественные оценки показывают, что при перепадах температур 5-10° С и толщине низкотемпературного слоя 10-100 м энергия акустического поля сосредоточена в области 100-200 м над поверхностью земли, в слое и в нижней части полупространства. Максимальная плотность энергии сосредоточена в низкоскоростном слое, максимальная амплитуда давления в акустической волне достигается у нижней границы слоя на поверхности упругого полупространства.

Воздействие звуковой волны в слое на подстилающее упругое полупространство заключается в том, что по границе раздела бежит волна давления, вызывающая волну деформаций. Задача возбуждения поверхностной сейсмической волны в упругом полупространстве под действием акустической волны в воздухе рассмотрена в модели упругого полупространства со свободной границей, на которой заданы нормальные напряжения в виде бегущей со скоростью звука волны давления.

Решаются уравнения Ламе с граничными условиями

д^и

(А + р) ягас! м + рДи - р = О,

( х\ (10)

¿«(»-о = 0, (хг\м=о = роехрш»^-

Решение представимо в виде плоских волн с действительными или мнимыми волновыми числами в зависимости от соотношения скоростей упругих волн Ур, Уд в полупространстве и скорости звука в воздухе с. Рассмотрены три области этих соотношений, определяющих различные типы решений (рис. 13).

Рис, 13. Поляризационные кривые для акустической волны в воздухе с низкоскоростным слоем у поверхности и индуцированной поверхностной волны в упругом полупространстве

В области, где Ур < с, решение представляет собой суперпозицию продольной н поперечной волн постоянной амплитуды, распространяющихся под различными углами к свободной поверхности и переносящими энергию в направлении волновых векторов. Поляризация поля смещений на поверхности полупространства линейная. В области, где Уэ < с < Ур, решение представляет суперпозицию двух волновых процессов: поверхностной волны, распространяющейся со скоростью с вдоль оси х и имеющей экспоненциальное затухание амплитуды с глубиной, и уходящей вниз под углом поперечной волны постоянной амплитуды. Поляризация на поверхности полупространства остается эллиптической с переменным наклоном эллипса. В области, где с < У'з,

в полупространстве индуцируется поверхностная волна, распространяющаяся со скоростью акустической волны. Амплитуды поля смещений экспоненциально убывают при я < 0, поток энергии отсутствует в направлении оси z < О, В этой области параметров находятся значения Vp и Vs, при которых скорость звука совпадает со скоростью поверхностной волны Релея. При приближении параметров полупространства к этим значениям происходит неограниченное увеличение амплитуды поля смещений. Физически это соответствует резонансному возбуждению поверхностной волны с постоянной подкачкой энергии от акустической волны, что наблюдается в экспериментах в районах, где параметры поверхностной зоны малых скоростей удовлетворяют этому условию.

ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ НОВЫХ ГЕОТБХНОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНЫХ ВИБРАТОРОВ

Шестая глава посвящена вопросам развития новых геотехнологий с использованием мощных вибрационных сейсмических источников, к которым относятся активный вибросейсмический мониторинг сейсмоактивных зон, перспективные задачи решения проблемы глобальной томографии Земли и вибросейсмическая калибровка сейсмостанций международной сети IMS.

Разработана концепция инструментально-информационной системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон. Компонентами инструментально-информационной системы активного мониторинга являются: вибрационные источники сейсмических волн с компьютерными системами управления, системы регистрации вибросейсмических сигналов - малые сейсмические группы на базе автономных сейсмических модулей, полевые вычислительные комплексы, осуществляющие сбор данных с модулей, обработку данных, вычисление контролируемых характеристик и их вариаций, средства телекоммуникаций для передачи информации в региональный центр обработки данных. Предложен вариант построения системы мониторинга, состоящей из 4 источников и 16 регистрирующих систем, позволяющий обеспечить мониторинг на площади приблизительно 40 ООО кв.км. В основу системы полажена методология построения малых сейсмических групп (фазированных сейсмических антенн с малой апертурой) и модульный принцип наращивания ее блоков, начиная с минимальной конфигурации с одним источником и четырьмя приемными антеннами с охватываемой площадью около 10 ООО кв. км. Оценены потоки данных при функционировании системы в различных режимах. Предложен новый подход к созданию сети вибрационных источников, когда в пунктах излучения стационарно размещаются только наиболее массивные механические части источников, а компьютерные системы управления и системы энергетики располагаются на транспортном средстве и такая мобильная установка поочередно обслуживает все стационарные пункты возбуждения.

Приведены результаты экспериментального моделирования полномасштабных прототипов системы мониторинга на Быстровском полигоне и в Байкальской сейсмоопасвой зоне (рис. 14). В экспериментах «Крут» и «Круг-2»

проводилась регистрация волнового поля мощных вибраторов по различным азимутальным направлениям на расстояниях 120 и 150 км от вибратора ЦВ-100 (Быстровский полигон). Была реализована минимальная конфигурация системы мониторинга с одним источником и 9 приемными антеннами на базе 15 канальных мобильных регистрирующих комплексов. Показана возможность построения системы мониторинга с использованием ограниченного числа мобильных регистрирующих комплексов для обслуживания нескольких точек регистрации каждым комплексом.

Рис. 14. Схемы экспериментов «Круг» и «Байкал»: Л ~ передвижные регистрирующие комплексы «ВИРС-М>, -«БИРС-К», «РОСА.»; Д - сейсмические сгапции региональной сети; Т — вибратор ЦБ-100

В Байкальской сейсмоопасной зоне реализуется метод мониторинга с использованием стационарных вибросейсмичсских полей и принципов вибросейсмической интерферометрии. Реализована система регистрации гармонических сигналов вибратора с полигона г. Бабушкин как специализированными регистрирующими комплексами, так и постоянно работающими сейсмическими станциями, входящими в региональную сеть, что позволяет организовать непрерывный мониторинг сейсмоопасной зоны Байкала на основе периодических сеансов излучения гармонических сигналов вибратора в районе размером 550 х 250 км.

Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверхмощных вибрационных источников и принципов их создания. На основе анализа экспериментальных данных изменения амплитуд сейсмических волн с расстоянием, а также данных экспериментов со 100-тонными низкочастотными вибраторами получены оценки требуемых амплитуд сил сверхмощных источников. Проведено исследование энергетических характеристик сверхмощных вибраторов, обоснованы принципы построения резо-

нансных схем таких источников, получены численные оценки активных и реактивных мощностей вибраторов с амплитудой силы 10е кН и частотным диапазоном 0.5-Б Гц. Оценки показывают, что в резонансном контуре вибратора может циркулировать реактивная мощность величиной до 100 МВт. Создание механических колебательных систем с такими характеристиками представляет очень сложную задачу. Показано, что для создания сверхмощных вибраторов можно эффективно использовать гидрорезонансную схему, реализованную и испытанную в источниках ГРВ-50 и ГРВ-200, и технологию шахтостроения. Описан проект сверхмощного шахтного гидрорезонансного источника. Обоснованы принципы построения сети сверхмощных источников для глобальной томографии Земли (рис. 15).

Рис. 15. Проект шахтного гидрорезонансного сейсмоисточника и сети сверхмощных сейсмических источников для глобальной томографии Земли

Рассмотрена общая характеристика проблемы вибросейсмической калибровки сейсмостанций Международной системы мониторинга и возможности применения мощных вибраторов для целей калибровки. Выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов и калибровочных и промышленных взрывов, полученных при выполнении проекта МНТД № 1067 «Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов» в 1999-2001 гг. Приведены результаты регистрации сигналов от специальных калибровочных взрывов, проводимых на Семипалатинском полигоне серии ОМЕГА-1, ОМЕГА-2 и ОМЕГА-3. Исследованы их спектрально-временные характеристики и их особенности, связанные с условиями проведения взрывов. Проведен анализ данных по встречной регистрации сигналов калибровочного взрыва и вибратора на профиле Дегелен-Выстровка.

При выполнении проекта МНТЦ № 1067 были поставлены экспериментальные работы, основанные на принципе взаимности в цепи «излучатель-приемник» применительно к карьерным взрывам и 100-тонному вибратору. В первом случае в качестве источников излучения были выбраны карьерные взрывы, которые проводятся на открытых угольных разрезах Кемеровской области. Во втором случае в качестве источника сейсмических колебаний был выбран центробежный вибратор ЦВ-100, базирующийся на полигоне п. Быст-ровка (рис. 16).

С«Пшйгр(миы вивртркирюо, рнимрччнап ^ЕнноЙ(рШ«| КЧЯ4Ш рмтм4 319 кц ■трп^кВШ'СЛ

Рис. 16. Взаимные сейсмограммы профиля Быстровка-карьер

Бачатский

Выполнена обработка большого экспериментального материала по регистрации волновых полей. Подробно исследованы спектрально-временные характеристики карьерных взрывов в зависимости от типов карьеров и технологических схем взрывания. Аналогичный анализ был выполнен для волновых полей мощных вибраторов на различных удалениях. Приведены результаты эксперимента на принципе взаимности по сопоставлению волновых полей взрывов и вибратора на профиле Быстровка-карьер Бачатский. Выполнен-

ный спектрально-временной анализ волновых полей вибратора, калибровочных и карьерных взрывов показал в первом приближении хорошее совпадение основных типов продольных и поперечных волн этих источников, несмотря на различные характеристики излучателей. Таким образом, результаты проведенных исследований позволили сделать вывод об эквивалентности волновых полей па удалениях более 200 км от данных источников, что позволяет использовать мощные низкочастотные вибраторы для калибровки сейсмических трасс и сейсмологических станций. Кратко описана методика калибровки, разработанная при выполнении проекта МНТЦ 1067.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами теоретических и экспериментальных исследований комплекса задач активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками, изложенными в диссертации, являются:

- обоснование физических принципов и моделей резонансных низкочастотных источников дня глубинных исследований Земли, оптимизация их схем и систем управления, исследование методами математического моделирования их характеристик, разработка алгоритмов и программ прецизионного компьютерного управления, экспериментальное определение динамических характеристик источников и излучаемых ими волновых полей;

- разработка моделей сверхмощных вибрационных источников для глобальной томографии Земли на основе гидрорезонансной схемы, моделирование их волновых полей;

- теоретические и экспериментальные исследования метрологических характеристик и чувствительности метода активного вибросейсмического мониторинга к слабым геодинамическим процессам;

- исследование взаимодействия акустических и сейсмических волновых полей, генерируемых при работе мощных вибрационных источников;

- анализ и разработка перспективных геотехнологий на основе использования мощных вибрационных источников для прикладных задач.

На основе созданных моделей и выполненного математического моделирования исследованы резонансные схемы вибрационных источников с нелинейным колебательным контуром, а также с колебательным контуром с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. Показано, что использование в колебательном контуре нелинейных упругих элементов и реализация режима автоколебаний позволяет существенно упростить систему управления и свести ее к одноконтурной с управлением одним из параметров системы возбуждения колебаний. Такие варианты реализованы при создании вибрационных источников для глубинных исследований Земли - гидромеханического вибратора ГСВ-100 и гидрорезон ансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200. Разработаны математические модели механической нелинейной колебательной системы вибратор-грунт, выполнено математическое моделирование, определены амплитудно-частотные, спектральные и энергетические характеристик источников.

Для мощных гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200 впервые разработан компьютерный программно-аппаратный комплекс системы управления, объединяющий в себе возможности компьютерного синтеза широкого класса зондирующих сигналов и различных алгоритмов автоматического управления вибратором. Разработаны алгоритмы и программы прецизионного компьютерного управления. Выполнен большой объем экспериментальных работ по исследованию характеристик созданных резонансных источников и генерируемых ими волновых полей с регистрацией вибрационных сигналов до расстояний 1000 и 2200 км.

Выполнено математическое моделирование сверхмощных резонансных вибрационных источников. Для сверхмощного шахтного вибратора общая математическая постановка задачи сводится к объединению трех систем уравнений - динамической теории упругости для упругого полупространства, динамики сжимаемой жидкости для колеблющегося столба жидкости и адиабатических характеристик газового объема. В результате моделирования определены резонансные характеристики столба сжимаемой жидкости на адиабатической пневмопружине и выполнен численный расчет полного волнового поля шахтного источника в однородном упругом полупространстве и в низкоскоростном слое на однородном полупространстве. Определены энергетические характеристики источника.

Выполнено моделирование сверхмощного морского вибратора с газонаполненным излучателем в виде жестких оболочек. Показало, что для источников с радиусом излучателя 3-5 м возможно резонансное излучение упругих волн в диапазоне частот 2-6 Гц с мощностью излучения более 100 кВт. Математическая модель вибратора сочетает в себе как движение твердых тел и упругостей, которое описывается уравнениями механики, так и движение жидкости под действием пульсирующего газового объема и колеблющегося груза, для которого использовано гидродинамическое описание.

В задаче моделирования активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов получены оценки точности определения временных и спектральных характеристик сигналов. Впервые получены аналитические оценки чувствительности метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды для гармонических зондирующих сигналов в рамках слоистой модели земная кора-мантия и волнового уравнения. Выполнен анализ данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами, и показано, что чувствительность метода мониторинга к относительным вариациям скоростей сейсмических волн в земной коре составляет 10~*-10~в на базах наблюдений 300-400 км.

Выполнено математическое моделирование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследованы процессы излучения акустических воли вибратором, распространения в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции. Пока-

зано, что сейсмоакустическая волна, распространяющаяся на границе упругая земля—атмосфера является аналогом волны Стон ели, которая реализуется при наличии приповерхностного низкотемпературного слоя в атмосфере. Экспериментально исследованы поверхностные сейсмические волны, индуцируемые акустическим излучением вибратора, обнаружено различие фазовой и групповой скоростей в волновом пакете сейсмоакусгической волны, проведено сравнение с результатами моделирования,

В разрабатываемых геотехнологиях с использованием мощных вибраторов предложена концепция построения инструментально-информационной системы мониторинга сейсмоопасной зоны на базе мощных вибрационных источников, цифровых регистрирующих комплексов и систем телекоммуникаций. Возможность практической реализации такой системы с использованием существующих источников и систем регистрации обоснована экспериментами «Круг» и «Байкал» в области диаметром 300 км и 550 x250 км, с площадью области мониторинга 70-100 тыс.кв.км соответственно.

Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверхмощных вибрационных источников и принципов их создания. На основе теоретических оценок, а также данных экспериментов со 100-тонными низкочастотными вибраторами получены оценки требуемых амплитуд сил сверхмощных источников. Показано, что для создания сверхмощных вибраторов можно эффективно использовать гидрореэонансную схему, реализованную и испытанную в источниках ГРВ-50 и ГРВ-200. Описан проект сверхмощного шахтного гидрорезонансного источника и морского резонансного источника. Обоснованы принципы построения сети сверхмощных источников для глобальной томографии Земли.

Рассмотрена общая характеристика проблемы вибросейсмической калибровки сейсмостанций Международной системы мониторинга и возможности применения мощных вибраторов для целей калибровки. Выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов, калибровочных и промышленных взрывов, полученных при выполнении проекта МНТЦ № 1067 «Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов». Результаты проведенных исследований позволили сделать вывод об эквивалентности волновых полей на удалениях более 200 км от данных источников, что позволяет использовать мощные низкочастотные вибраторы для калибровки сейсмических трасс и сейсмологических станций. Кратко описана методика калибровки, разработанная при выполнении проекта.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Алексеев A.C., Глинский В.М., Еманов А.Ф., Кашун В.Н., Ковалевский В.В., Манштейн А.К., Селезнев B.C., Сердюков C.B., Соловьев В.М., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Хайретдинов М.С., Чичинин И.С., ГОшин В.И. Новые геотехнологии и комплексные геофизические методы изучения внутренней структуры и динамики геосфер // Вибрационные геотехнологии. — М.: Региональная общественная организация ученых но проблемам прикладной геофизики, 2002. - 470 с.

2. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Геза H.H., Еманов А.Ф., Кашун В.Н., Ковалевский В.В., Манштейн А.К., Селезнев B.C., Сердюков C.B., Соловьев В.М., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Хайретдинов М.С., Чичинин И.С., Юшин В.И. Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками / Отв. ред. Г.М. Цибульчик. - Новосибирск: ИВМнМГ СО РАН, Филиал «Гео» Изд-ва СО РАН, 2004. - 387 с.

Статьи и авторские свидетельства на изобретения

3. A.c. СССР № 685016 от 14.05.1979. Вибрационный источник сейсмических сигналов. Войцеховскнй В.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Мандрик М.С., Онищенко H.A., Иохимович Я.Б.

4. A.c. СССР № 791013 от 21.08.1980. Источник сейсмических сигналов. Войцеховскнй Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И.

5. A.c. СССР № 894639. от 1.09.1981. Источник сейсмических сигналов. Вой-цеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Мандрик М.С., Онищенко H.A., Иохимович Я.Б.

6. A.c. СССР Л* 864217 от 14.05.1981. Командно-распределительное устройство для гидромеханического источника сейсмических сигналов. Войцеховскнй Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Мандрик М.С.

7. A.c. СССР № 911403 от 9.11.1981. Вибрационный источник сейсмических сигналов. Войцеховскнй Б.В., Ковалевский В.Б., Бутеев А.И., Дубов А.И,

8. A.c. СССР № 915598 от 23.11.1981. Вибрационный источник сейсмических сигналов для акваторий. Ковалевский В.В.

9. A.c. СССР № 159065 от 6.05.1981. Вибросейсмический излучатель. Алексеев A.C., Войцеховскнй Б.В., Горбачев А.Т., Ковалевский В.В., Быков Н.С., Мякин Г.В., Бутеев А.И.

10. A.c. СССР № 1062630 от 22.08.1983. Вибрационный источник сейсмических сигналов для акваторий. Войцеховскнй Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Дубов А.И.

11. A.c. СССР № 1829656 от 13.10.1992. Вибрационный источник сейсмических волн. Алексеев A.C., Ковалевский В.В., Пушной В.М., Босенко П.В., Бурый Л.В.

12. A.c. СССР № 1831127 13.10.1992. Вибрационный источник сейсмических волн. Алексеев A.C., Ковалевский В.В., Пушной Б.М., Матушкин Б.Г., Босенко П.В., Бурый Л.В.

13. Ковалевский B.B. Применение нелинейных упругих элементов в сейсмических вибраторах // Проблемы вибросейсмических методов исследований. - Новосибирск, 1979. - С. 18-24.

14. Ковалевский В.В. Создание мощных сейсмических источников, основанных на использовании колебаний упругого объема в жидкости // Проблемы вибросейсмических методов исследований. - Новосибирск, 1979. -С. 25-31.

15. Ковалевский В.В. Динамика резонансного сейсмовибратора с нелинейными упругими элементами // Вибросейсмические методы исследования. -Новосибирск, 1981. - С. 25-36.

16. Пушной Б.М., Ковалевский В.В., Матушкин Б.Г. Моделирование процесса управления резонансным сейсмическим вибратором // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы. — Новосибирск: Изд. ВЦ, 1988.

17. Пушной Б.М., Ковалевский В.В., Босенко П.В., Карпушин A.A. Вибра- -ционный гцдрорезонансный источник сейсмических волн // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы. — Новосибирск: Изд. ВЦ, 1992.

18. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Пушной Б.М. Метод вибросейсмической интерферометрии для исследования геодинамических процессов // Там же. - С. 205-210.

19. Алексеев A.C., Еманов А.Ф., Глинский В.М., Ковалевский В.В., Мнхай-ленко В.Г., Селезнев B.C., Юпшн В. И., Хайретданов М.С., Касахара Д., Сато Т., Мочизуки К., Шорохов М.Н., Григоркж А.П. Изучение структуры Алтае-Саянского региона с применением мощных вибросейсмическкх источников // Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. моделирование в геофизике. -Новосибирск, 1996. - Вып. 4. - С. 3-17.

20. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Варлаханов A.B., Салаватов P.M. Информационная система для активного мониторинга сейсмоопасных зон //

^ Там же. - С. 30-41.

21\ Алексеев A.C., Дряхлов С.И., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Михай-

^^ленко Б.Г., Шорохов М.Н., Хайретдинов М.С. / Эффект акустосейсмической индукции // Докл. РАН. - 1996. - Т. 346, № 5. - С. 664-667.

22. Алексеев А. С., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Пушной Б.М. Вибросейсмические источники для глобальной томографии земли // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. - М.: ОИФЗ РАН, 1997. - Вып. 2. - С. 142-148.

23. Алексеев А. С., Глинский Б.М., Ковалевский В.В. Активная сейсмология: концепция, средства, задачи // Глобальные изменения природной среды и климата. Избранные труды под ред. акад. Н.П. Лаверова. — М.: Изд. Миннауки и Технологий РФ, 1997. - С. 159-182.

24. Khaidukov V.G., Korneev VJ>., Kostin V.l., Kovalevsky V.V., Malyshkin V.E., Tcbeverda V.A., Vishnevsky D.M. Modelling of Seismic Waves Propagation for 2D Media (Direct and Inverse Problems) in Parallel Comp.

Technologies // Lect. Notes in Comput. Sci. - Springer, 1997. - № 1277. -P. 350-357.

25. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Kovalevsky V.V., Mikhailenko B.G. Problems of Active Seismology // Upper Mantle Heterogeneities from Active and Passive Seismology Nato ASI Series / Ed. K. Fuchs. - 1997. - Vol. 17. - P. 123-130.

26. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Kovalevsky V.V., Emanov A.P., Stolyarov O.A., Khairetdinov M.S. Creation of a tecnology of calibration of seismic ststions and seismic traces using powerful seismic vibrators // Bull. NCC. Ser. Mathematical Modeling in Geophysics. - 1993. - Iss. 3. - P. 10-20.

27. Kovalevsky V.V. Modeling of the acoustoseismic induction process // Ibid, -P. 73-79.

28. Kovalevsky V.V., Salavatov R.M. Using harmonic vibroseismic fields for geodinamic research // Ibid. - P. 80-86.

29. Алексеев А.С,, Авдеев A.B., Глинский B.M., Добринскмй В.И., Лужецкий В.Г., Ковалевский В.В., Кошох Г.В., Хайретдинов М,С., Пушной В.М. Гео-томографня: теория, численные методы, создание эффективных алгоритмов, оценка надежности // Интеграционные программы фундаментальных исследований. - Новосибирск: Изд. СО РАН, 1998. - С. 8-24. Глинский В.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С, Взаимосвязь волновых полей мощных вибраторов с атмосферными и геодииамическими процессами // Геология и геофизика. - 1999. - Т. 40, № 3, - С. 431-441.

ifT?Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Вибросейсмический мониторинг сейсмоопасных зон // Вулканология и сейсмология. - 1999. № 6. - С. 56-66.

32. Kovalevsky V.V. Modeling of Excitation of Surface Seismic Wave by Acoustic Wave // Proc. Fifth Intern. Conf. on Mathematical and Numerical Aspects of Wave Propagation. - Santiago de Compostela, 2000. - P. 86-90.

33. Kovalevsky V.V. Modeling of the hydroacoustic source for Earth's global tomography // Bull. NCC. Ser. Mathematical Modeling in Geophysics. - 2000.

- Iss. 6. - P. 41-48.

34. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский Б.В., Чичинин И.С., Юшин В.И. Вибрационные источники сейсмических волн // Современные математические и геологические модели в задачах прикладной геофизики. Избр. науч. тр. под ред. акад. РАН В.Н.Страхова. - М.; ОИФЗ РАН, 2001.

- С. 129-162.

35. Алексеев А.С., Глинский Б.М., Еманов А.Ф., Ковалевский В.В., Соловьев В.М., Хайретдинов М.С. Мощные вибраторы в проблеме калибровки сейсмических станций сети IMS // Вестник НЯЦ РК. Периодический научно-технический журнал Национального ядерного центра Республики Казахстан «Геофизика и проблемы нераспространения». - 2001. - Вып. 2.

- С. 27-32.

36. Kovalevsky V.V., Reshetova G.V. Simulation of e superpower shaft hydro-resonance vibrational source // Bull. NCC. Ser. Mathematical Modeling in Geophysics. - 2002. - Iss. 7. - P. 45-58.

37- Глинский Б.М., Емавов А.Ф., Ковалевский В.В., Соловьев В.М., Хайрет-динов М.С. Экспериментальные исследования по вибросейсмической калибровке сейсмических трасс // Современные математические и геологические модели природной среды. Сб. науч. тр. ОИФЗ РАН им. Шмидта. - М., 2002. - С. 153-165.

38. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Физические явления в зоне мощных вибраторов // Динамика сплошной среды. Акустика неоднородных сред. - Новосибирск, 2002. - Вып. 121. — С. 74-81.

39. Kovalevsky V.V. Modeling of Stonely wave generated by seismic vibrators // Bull. NCC. Ser. Mathematical Modeling in Geophysics. - 2003. - Iss. 8. -P. 69-78.

40. Алексеев A.C., Глинский B.M., Ковалевский В,В., Хайретдинов М.С. Вибрационные технологии: состояние и перспективы применения // Тр. меж. конф. «Математические методы в геофизике», - Новосибирск: Изд. ИВ-МиМГ СО РАН, 2003. - Ч. II. - С. 499-506.

41. Seleznev V.S., Alekseev A.S., Gol'din S.V., Emanov A.F., Glinskiy B.M., Soloviev V.M., Kovalevskiy V.V., Khairetdiaov M.S., Chichinin I.S., Kashun V.N., Danilov I.A. Vibration Geotechnologies in III Millennium // Proc. 1-st Intern. Workshop on Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics (IWAM04). - Mizunami, 2004. - P. 39-42.

42. Kovalevsky V.V. Modeling of the monitoring of anomalous zones under sounding by harmonic vibrational signals // Ibid. - P. 204-207.

43. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Kovalevsky V.V., Seleznev V.S., Emanov A.F., Soloviev V.M. Active monitoring of the medium with the use of seismic vibrators: experimental systems and the results of works // Ibid. - P. 73-77.

44. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Khairetdinov M.S., Kovalevsky V.V. Nonlinear wave phenomena and vibroseismic monitoring of seismic-prone zones // Ibid.

?. 199-203.

овалевский В.В. Исследование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами // Акустический журнал. - 2005. - Т. 51, Приложение. - С. 104-114.

46, Ковалевский В.В. Оценка чувствительности активного вибросейсмического мониторинга на основе матмоделирования // Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Материалы 2-го меж. снмпоз. 12-16 сентября 2005 г. Академгородок, Новосибирск. — Новосибирск: Изд-во СО

РАН, 2005. - С. 70-75.

КОВАЛЕВСКИЙ Валерий Викторович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ АКТИВНОЙ СЕЙСМОЛОГИИ С МОЩНЫМИ ВИБРАЦИОННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

05.13.18 — математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Лицензия ИД № 02202 от 30 июня 2000 г. Подписано в печать 21.04.2006 г.

Формат бумаги 60 х 84'/1в Объем 2,5 п. л. 2,8 уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ № 48

ООО «Омега Принт», Новосибирск-90, пр. Лаврентьева, б

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕЗОНАНСНЫХ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ С

НЕЛИНЕЙНЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ.

1.1. Принципы построения резонансных вибрационных источников для глубинных исследований Земли.

1.2. Математическая модель вибрационного источника с нелинейным колебательным контуром. Система уравнений.

1.2.1. Аналитические оценки основных динамических характеристик вибратора.

1.2.2. Амплитудно-частотные и спектральные характеристики вибратора (численный расчет).

1.3. Система возбуждения колебаний и система управления.

1.3.1. Динамика гидропривода вибратора с фрикционным управлением.

1.3.2. Энергетика резонансного вибрационного источника.

1.3.3. Управляемость вибратора в динамических режимах. Переходные процессы.

1.3.4. Стабилизация режимов постоянной частоты и фазы. Система управления вибратором.

1.4. Экспериментальное определение характеристик резонансных вибрационных источников.

1.4.1. Низкочастотные гидромеханические вибраторы ГСВ-30, ГСВ-100, ВСВ-20.

1.4.2. Результаты экспериментального определения динамических характеристик, сравнение с расчетами.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ

ГИДРОРЕЗОНАНСНЫХ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ.

2.1. Гидрорезонансная схема вибрационного источника.

2.2. Гидрорезонансный вибратор ГРВ-5.

2.3. Гидрорезонансный вибратор ГРВ-50.

2.3.1 Колебательный контур вибратора ГРВ-50.

2.3.2 Система возбуждения колебаний.

2.3.3 Система управления.

2.4. Гидрорезонансный вибратор ГРВ-200.

2.5. Математические модели гидрорезонансных вибраторов ГРВ-5, ГРВ-50,

ГРВ-200.

2.6. Аналитические оценки резонансных характеристик.

2.7. Модели системы возбуждения колебаний и системы управления.

2.7.1. Режим автоколебаний.

2.7.2. Режим вынужденных колебаний.

2.7.3. Оптимизация процессов управления гидрорезонансными вибраторами.

2.8. Компьютерная система управления гидрорезонансными вибраторами.

2.8.1. Аппаратная часть системы управления.

2.8.2. Временная синхронизация процессов излучения.

2.8.3. Программное обеспечение системы управления вибратора ГРВ-50.

2.9. Экспериментальное определение характеристик гидрорезонансных вибраторов.

2.9.1. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ-5.

2.9.2. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ-50.

2.9.3. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ-200.

Выводы по второй главе.:.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИ СВЕРХМОЩНЫХ ВИБРАЦИОННЫХ

СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ.

3.1 Моделирование сверхмощного шахтного гидрорезонансного вибросейсмического источника.!.

3.1.1. Математическая модель и система уравнений.

3.1.2. Система уравнений.

3.1.3. Граничные условия.

3.1.4. Резонансные колебания столба жидкости.

3.1.5. Динамическая задача для упругого полупространства.

3.2. Моделирование морских резонансных источников с газонаполненными излучателями.

3.2.1. Аналитические оценки динамических характеристик источника с 178 излучателем в виде упругой сферы.

3.2.2. Конструктивная схема морского резонансного источника.

3.2.3. Динамические характеристики морского вибратора с газонаполненным излучателем в виде жестких оболочек.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. АКТИВНЫЙ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛИТОСФЕРЫ - ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ.

4.1. Исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов.

4.1.1. Мониторинг с использование свип-сигналов.

4.1.2. Статистические характеристики микросейсмического шума и шумов на вибрационных сейсмограммах.

4.1.3. Оценки точности определения амплитудных и временных параметров вибрационных сейсмограмм.

4.1.4. Мониторинг с использованием гармонических зондирующих сигналов.

4.1.5. Метрологические аспекты измерения параметров узкополосных вибросейсмических сигналов.

4.2. Оценка чувствительности метода активного мониторинга с гармоническими сигналами.

4.2.1. Модель и система уравнений.

4.2.2. Решение для начального поля в лучевом приближении.

4.2.3. Решение для вариаций волнового поля.

4.2.4. Аналитические оценки чувствительности метода мониторинга со стационарными волновыми полями.

4.3. Экспериментальные работы по методике мониторинга при исследовании взаимосвязи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами.

Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТОСЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ

ПОЛЕЙ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ ПОВЕРХНОСТНЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ

ВИБРАТОРАМИ.

5.1. Экспериментальные исследования акустосейсмических полей вибрационных источников.

5.2. Результаты математического моделирования.

5.2.1. Излучение акустических волн вибратором при наличии приповерхностного низкоскоростного слоя.

5.2.2. Распространение акустических волн в приповерхностном волновом канале.:.

5.2.3. Процесс акустосейсмической индукции.

Выводы по пятой главе.

ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ НОВЫХ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНЫХ ВИБРАТОРОВ.

6.1. Перспективы развития активного вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон.

6.1.1. Общая характеристика проблемы.

6.1.2. Концепция инструментально-информационной системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон.

6.1.3. Экспериментальные работы по созданию полномасштабных прототипов системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон. Эксперименты «Круг» и «Круг-2». Эксперимент «Байкал».

6.2. Проблема глобальной сейсмической томографии Земли.

6.2.1. Общая характеристика проблемы.

6.2.2. Сверхмощные сейсмические источники.

6.2.3. Шахтные гидрорезонансные вибраторы.

6.2.4. Схема глобальной томографии Земли.

6.3. Вибросейсмическая калибровка сейсмических станций международной сети мониторинга.

6.3.1. Общая характеристика проблемы.

6.3.2. Сейсмические исследования на профиле Дегелен-Быстровка.

6.3.3. Спектрально-временные характеристики калибровочных взрывов ОМЕГА.

6.3.4. Экспериментальные исследования эквивалентности волновых полей мощных взрывов и мощных вибраторов.

6.3.5. Методика калибровки с применением мощных вибраторов.

Выводы по шестой главе.

В диссертационной работе изложены результаты исследований автора, выполненных в 1975-2005 гг., посвященных математическому моделированию и экспериментальным исследованиям в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками сейсмических волн.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Последние три десятилетия прошлого века характеризовались активным развитием нового направления в геофизике, получившего в последнее время название активной сейсмологии, основанного на применении мощных управляемых вибрационных источников сейсмических волн для глубинных исследований Земли. Работы в этом направлении были инициированы созданием метода вибрационной сейсморазведки и сейсморазведочных вибраторов, показавших возможность эффективного использования невзрывных источников в производственной геофизике. Идея изучения глубинных недр и геодинамических процессов в Земле с использованием вибрационных источников - Вибрационное просвечивание Земли (ВПЗ), была высказана в 1970-х годах (А.В.Николаев, Е.В.Артюшков, И.С.Чичинин, П.А.Троицкий, И.Н.Галкин).

В активных методах сейсмических исследований проявляются преимущества по сравнению с пассивными методами, связанные с точно определенными координатами и временем работы источника, возможностью возбуждения колебаний заранее заданной формы и многократного воспроизведения идентичных воздействий на изучаемую среду (повторяемость эксперимента); возможностью управления экспериментом на компьютерной основе; повсеместностью применения и экологической безопасностью.

Использование мощных вибрационных источников низкочастотного диапазона открывает возможность проведения исследований глубинного строения земной коры и верхней мантии; изучения геодинамических процессов в сейсмоопасных и вулканических зонах; исследования взаимосвязи волновых полей, генерируемых вибраторами и физических эффектов, возникающих при вибрационном воздействии на геологическую среду, а также практического применения в прикладных областях.

Практическая реализация метода ВПЗ проводилась в рамках программы АН СССР «Вибрационное просвечивание Земли» (руководитель академик А.С.Алексеев), в выполнении которой участвовали институты Сибирского отделения: ИГД, ИГиЛ, ИГФ, ИВМиМГ(ВЦ), НОМВЭ, СКБ ГИТ, СКБ ПГ, СКБ ВТ, совместно с ИФЗ им. О.Ю. Шмидта и ОНИИП. Была решена сложная комплексная научно- техническая задача, связанная с созданием мощных вибрационных источников низкочастотного диапазона и прецизионных систем управления, систем регистрации и обработки вибрационных сигналов, а также с решением теоретических вопросов вибрационного излучения сейсмических волн, моделирования и расчета вибрационных волновых полей, с разработкой методик вибросейсмических исследований.

Ключевым моментом в создании нового направления активной сейсмологии явилась разработка мощных вибросейсмических источников, работающих в диапазоне частот 1-10 Гц. Создание таких источников на принципах сейсморазведочных вибраторов не оказалось эффективным. Решения были найдены на основе разработанных принципов и схем резонансного согласования с грунтом и создания колебательных систем с перестраиваемым резонансом для эффективного излучения в области низких частот. Для целей ВПЗ были разработаны стационарные вибраторы ГСВ-100, ЦВ-100, НЦВ, ЦВА, ГРВ-50 и ГРВ-200 с вибрационным усилием на грунт 500-2000 кН и передвижной вибратор ЦВ-40 с усилием 400 кН. Были созданы также специализированные комплексы цифровой регистрации вибрационных сигналов БЕРЕЗА, КАРС, ВИРС, КРОС-РС, РОСА, ТРАЛ, БАЙКАЛ, ГЕОН с высокими метрологическими характеристиками и системы компьютерной обработки вибросигналов. (Б.В.Войцеховский, А.С.Алексеев, Н.П.Ряшенцев, А.П.Малахов, Н.И.Макарюк, И.С.Чичинин, В.И.Юшин, Н.И.Геза,

В.В.Ковалевский, Б.М.Пушной, Л.В.Бурый, В.Н.Кашун, Б.М.Глинский, М.С.Хайретдинов. М.Н.Шорохов, А.П.Григорюк и др.)

За время становления и развития метода ВПЗ был проведен большой объем теоретических и экспериментальных работ по обоснованию вибросейсмического метода, по исследованию процессов излучения сейсмических волн вибрационными источниками, характеристик их волновых полей и физических эффектов, возникающих при вибрационном воздействии на геологическую среду (А.С.Алексеев, А.В.Николаев, В.В.Кузнецов, А.С.Алешин, М.В.Невский, И.Н.Галкин, Б.Г.Михайленко, И.С.Чичинин, В.И.Юшин, В.В.Ковалевский, Б.М.Пушной, Б.М.Глинский, М.С.Хайретдинов, В.С.Селезнев, В.М.Соловьев, А.Ф.Еманов, М.В.Курленя, C.B.Сердюков, В.А.Бабешко, Л.Е.Собисевич, А.Л.Собисевич, В.В.Гущин, В.И.Ридигер, Л.Д.Бабиенко, А.С.Шагинян, М.Б.Шнеерсон, В.З.Рябой и др.).

При изучении глубинного строения Земли наибольший объем экспериментальных исследований с мощными вибраторами был выполнен в Алтае-Саянском и Охотско-Чукотском регионах, в районе оз. Байкал с общей протяженностью профилей вибро-ГСЗ более 2000 км. В европейской части России методом вибро-ГСЗ был отработан профиль «Уралсейс» протяженностью 500 км. На Новосибирском, Байкальском и Краснодарском вибросейсмических полигонах проводятся работы по методике вибросейсмического мониторинга и изучения геодинамических процессов (В.С.Селезнев, В.М.Соловьев, А.Ф.Еманов, А.К.Сулейманов, Р.Г.Берзин, А.П.Жуков, В.А.Бабешко, В.И.Юшин, Н.И.Геза, Б.М.Глинский, В.В.Ковалевский, М.С.Хайретдинов, Г.И.Татьков и др.).

Созданные мощные вибрационные сейсмические источники для ВПЗ и выполненные исследования показали возможность их практического использования в новых областях геофизических и инженерных приложений. В настоящее время активно развиваются новые вибрационные геотехнологии: активный вибросейсмический мониторинг сейсмоопасных и вулканических зон; вибросейсмическое воздействие на нефтяные пласты для повышения нефтеотдачи; вибрационное микросейсморайонирование; изучение устойчивости глубинных фундаментов в районах строительства и эксплуатации экологически опасных сооружений; инженерно-сейсмологические исследования зданий, мостов и сооружений; вибросейсмическая калибровка сейсмостанций международной сети IMS; перспективные задачи решения проблемы глобальной томографии Земли.

Эти технологии развиваются большими коллективами инженеров и исследователей в ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, ИГД СО РАН, ИГиЛ СО РАН, ИГФ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ГС СО РАН, АСФГС СО РАН, ГИ СО РАН, ИПНГ РАН, КубГУ, отраслевых и других исследовательских организациях.

Из зарубежных исследований с вибрационными источниками можно отметить работы по созданию электромагнитных вибраторов, выполненных в Голландии, работы по вибросейсмическому мониторингу сейсмоопасной зоны разлома Сан-Андреас в США, и большой комплекс работ по созданию системы вибросейсмического мониторинга ACROSS и проведению вибросейсмических экспериментов в Японии (Р.Унгер, У.А.Ван Кампен, А.Дж.Беркхоут, Т.В.Мак-Эвили, Р.В.Клаймер, М.Кумазава, Дж.Касахара и др.).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящей работы является исследование принципов создания мощных резонансных вибрационных источников сейсмических волн с нелинейными колебательными системами и процессов прецизионного управления при излучении вибрационных сигналов на основе разработанных моделей и методов математического моделирования; исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга и геофизических процессов при вибросейсмических исследованиях; анализ и сравнение результатов математического моделирования с экспериментальными данными; экспериментальные исследования волновых полей в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками сейсмических волн.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Разработка принципов создания мощных резонансных вибрационных гидромеханических источников с нелинейной колебательной системой на основе результатов математического моделирования, исследование аналитическими и численными методами амплитудно-частотных, энергетических характеристик источников, процессов управления, разработка технических решений источников, экспериментальные исследования динамики источников и излучаемых вибросейсмических волновых полей.

2. Исследование гидрорезонансных вибрационных источников, математическое моделирование нелинейной колебательной системы источник-грунт, системы возбуждения колебаний и системы управления, разработка алгоритмов управления и программного обеспечения для компьютерной системы управления, разработка технических решений источника, анализ результатов и сравнение с экспериментальными данными, экспериментальные исследования излучаемых вибросейсмических волновых полей.

3. Разработка математических моделей и исследование сверхмощных вибрационных сейсмических источников - шахтного гидрорезонансного источника и морского резонансного источника с газонаполненным излучателем, определение резонансных и энергетических характеристик, параметров излучаемого волнового поля.

4. Исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов, оценка точности определения временных и спектральных характеристик вибросейсмических сигналов, оценка чувствительности метода' мониторинга к малым вариациям параметров среды на основе математического моделирования для системы «земная кора - мантия» с изменением параметров во внутренней области, экспериментальные исследования по определению связи вариаций' параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами, анализ экспериментальных данных.

5. Математическое моделирование и экспериментальные исследования акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследование на основе разработанных математически моделей процессов излучения акустических волн вибратором, распространения акустических волн в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции, сравнение с экспериментальными данными.

6. Анализ геотехнологий с использованием мощных вибраторов - активного вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций, разработка концепций и методик, технических предложений и анализ экспериментальных данных.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ. При исследовании резонансных вибрационных источников разрабатывались модели механической колебательной системы вибратор-грунт, учитывающие нелинейность характеристик колебательного контура вибратора и системы возбуждения колебаний (привода) и связь его с упруго-инерционной моделью грунта. Рассматривалась система обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, описывающая динамику системы. Были получены аналитические оценки решений при вводимых ограничениях на параметры. В общем случае система уравнений решалась численно. Исследование взаимодействия колебательной системы и системы возбуждения колебаний рассматривалось с позиций теории колебаний для определения условий существования стационарных режимов колебаний (предельных циклов). Исследования устойчивости режимов управления и алгоритмов опиралось на теорию устойчивости и теорию управления.

При моделировании сверхмощного шахтного вибратора рассматривалась комбинированная модель и решались две независимые задачи - нелинейная задача конечных колебаний столба сжимаемой жидкости на адиабатическом газовом объеме при учете влияния упругости окружающего полупространства; и динамическая задача теории упругости для упругого полупространства с напряжениями на границе цилиндрической полости в качестве граничных условий. Для сверхмощного морского вибратора математическая модель сочетает в себе движение масс оболочек и упругостей, которое описывается уравнениями механики, и движение жидкости под действием пульсирующего газового объема, которое описывается уравнениями динамики сжимаемой жидкости.

Математического моделирование вибросейсмического мониторинга изменений упругих характеристик во внутренней области земной коры выполнено в приближении волнового уравнения и модели системы «земная кора-мантия» в виде слоя на полупространстве с различными величинами скоростей упругих волн. Волновое поле в среде рассчитано в лучевом приближении. Вариации волнового поля в среде и на свободной поверхности определены в дифракционном приближении путем расчета диаграммы направленности фиктивного объемного источника в области изменений характеристик. При исследовании метрологических характеристик метода использованы статистические методы оценки характеристик микросейсмических шумов. При анализе данных экспериментов по исследованию влияния приливов на вариации вибросейсмических полей использовался спектральный анализ с неравномерными рядами данных.

Математическое моделирование акустосейсмических волновых полей вибраторов выполнено для модели атмосферы, включающей низкоскоростной слой у поверхности. Энергетические оценки сделаны в лучевом приближении, для процесса распространения акустических волн решалось двумерное волновое уравнение. Процесс акустосейсмической индукции рассмотрен для упругого полупространства с решением двумерных уравнений динамической теории упругости и граничных условий на поверхности из акустических решений. Выполнены экспериментальные исследования акустосейсмических полей, генерируемых мощными вибраторами и проведено сравнение с результатами математического моделирования.

В качестве фактического материала использовались данные измерений динамических параметров вибрационных источников, выполненных автором в ИГиЛ СО РАН и ИВМиМГ СО РАН, а также данные экспериментов с мощными вибрационными источниками, проводившиеся при участии автора в Отделе геофизической информатики ИВМиМГ СО РАН, и при проведении совместных экспериментальных работ с ИГФ СО РАН, ГС СО РАН, АСОМСЭ СО РАН и ГИ СО РАН.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. На защиту выносятся принципы создания и результаты исследования резонансных вибрационных источников с нелинейными колебательными системами, гидрорезонансных вибраторов с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний, обоснованные методами математического моделирования на основе разработанных математических моделей, результаты математического моделирования колебательных систем «резонансный источник-грунт», систем возбуждения колебаний и систем управления, разработанные принципы построения одноконтурной системы управления резонансными вибраторами, алгоритмы для компьютерной системы управления, новые технические решения построения источников, результаты экспериментального определения параметров источников и генерируемых ими вибросейсмических полей.

Математические модели и результаты математического моделирования сверхмощных вибрационных сейсмических источников - шахтного гидрорезонансного источника и морского резонансного источника с газонаполненным излучателем, схемы их построения, определенные частотные и энергетические характеристики источников и излучаемых волновых полей.

Результаты исследования метрологических характеристик метода вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов, полученные оценки точности определения характеристик сигналов и аналитические оценки чувствительности метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды. Результаты анализа данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами.

Результаты теоретического и экспериментально исследования акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследования процессов излучения акустических волн вибратором, распространения акустических волн в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции.

Разработанные концепции и методики, технические предложения и результаты анализа экспериментальных данных для новых геотехнологий с использованием мощных вибраторов - активного вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе впервые выполнены комплексные исследования мощных резонансных вибрационных источников для ВПЗ, включающие создание математических моделей источников, определение на основе математического моделирования параметров основных систем источников, разработку технических решений, создание вибраторов и выполнение экспериментальных исследований. На основе созданных моделей были исследованы резонансные схемы вибрационных источников с нелинейным колебательным контуром и колебательным контуром с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. Разработанные технические решения резонансных вибраторов обладают новизной и защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

При создании вибрационных источников для глубинных исследований Земли ГСВ-100, ГРВ-50 и ГРВ-200 впервые были найдены такие варианты построения колебательной системы и привода, которые позволили объединить в одном контуре системы управления две функции: настройку и поддержание резонанса колебательной системы и синфазно согласованную с ней работу привода. Для мощных резонансных вибраторов впервые был разработан компьютерный программно-аппаратный комплекс системы управления, объединяющий в себе возможности синтеза широкого класса зондирующих сигналов и различных алгоритмов автоматического управления вибратором.

В задаче исследования метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов получены оценки точности определения временных и спектральных характеристик сигналов. Впервые получены аналитические оценки чувствительности метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды для гармонических зондирующих сигналов в рамках слоистой модели земная кора-мантия и волнового уравнения. Выполнен анализ данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами и показано, что чувствительность метода мониторинга к вариациям скоростей сейсмических волн в земной коре может составлять 10"5-10~6 на базах наблюдений 300-400 км.

Впервые выполнено математическое моделирование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследованы процессы излучения акустических воли вибратором, распространения в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции. Экспериментально исследованы поверхностные сейсмические волны,, индуцируемые акустическим излучением вибратора, проведено сравнение с результатами моделирования.

Новым в разрабатываемых геотехнологиях с использованием мощных вибраторов является концепция построения инструментально-информационной системы мониторинга сейсмоопасной зоны и обоснование ее экспериментами «Круг» и «Байкал», показавшими возможность реализации такой системы в области диаметром 300км и 550км*250км, соответственно. Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверхмощных вибрационных источников, разработаны и промоделированы конструкции шахтного и морского сверхмощных вибраторов. Для технологии вибросейсмической калибровки. сейсмических станций выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов и калибровочных и промышленных взрывов, необходимый для обоснования методики.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ определяется, прежде всего, ее направленностью на решение задач, непосредственно связанных с развитием технических и программных средств и методов активных геофизических исследований с мощными вибрационными источниками. Результаты математического моделирования резонансных вибрационных источников позволили определить параметры колебательных систем, систем возбуждения колебаний и систем управления, необходимые для обеспечения частотного диапазона, силовых и энергетических параметров создаваемых сейсмических вибраторов. Эти результаты были реализованы в конструкциях низкочастотных вибраторов ГСВ-100, ГРВ-50 и ГРВ-200, которые используются в опытно-методических работах по развитию активных методов мониторинга. В частности, результаты математического моделирования процессов управления были использованы при создании первой компьютерной системы управления гидрорезонансными вибраторами.

Моделирование активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов позволило обосновать методику, получить оценки метрологических характеристик метода, его точности и чувствительности к малым вариациям параметров среды. Математическое моделирование и экспериментальные исследования акустосейсмических волновых полей, генерируемых вибраторами, позволили внести уточнения в методику вибросейсмического мониторинга с гармоническими сигналами. Эти результаты используются в настоящее время при проведении вибросейсмического мониторинга Байкальской сейсмоопасной зоны, выполняемого БФ АСОМСЭ СО РАН и ГИ СО РАН.

Результаты анализа геотехнологий с использованием мощных вибраторов -активного вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, глобальной томографии Земли, вибросейсмической калибровки сейсмостанций, положены в основу разработанных концепций, методик и технических предложений их реализации.

АКТУАЛЬНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. Работа выполнялась в соответствии с планами следующих научно-исследовательских работ, программам и проектов: план научно-исследовательских работ ИВМиМГ СО РАН по темам «Геофизическая информатика» (номер государственной регистрации 01.9.30002294), «Информационные системы для геофизических исследований» (номер государственной регистрации

01.20.002869), «Исследование и моделирование волновых полей и процессов при вибросейсмическом мониторинге среды» (номер государственной регистрации

01.20.002870) «Математическое моделирование, методы и алгоритмы обработки геоинформации в задачах исследования волновых сейсмических полей, вибросейсмического мониторинга и дистанционного зондирования. Теоретические исследования и математическое моделирование вибросейсмического мониторинга среды»; государственные научно-технические программы: ГНТП «Перспективные информационные технологии», НИП № 661 «Разработка и создание новых геоинформационных технологий для прогноза землетряесений» НИП № 1054 «Разработка новых информационных технологий для вибрационного просвечивания земной коры и верхноей мантии», ГНТП «Глобальные изменения природной среды и климата», НИП № 2.5.2. «Развитие методов и аппаратных средств решения задач геофизического мониторинга с целью изучения типовых сейсмических регионов России», НИП № 5.1.3 «Теоретическое и экспериментальное исследование возможности глобальной томографии Земли»; программы Госкомитета по науке и технике № 024 «Содержание уникальных стендов и установок» «02-09 Вибросейсмический комплекс для глубинных исследований Земли. Гидрорезонансные вибросейсмические излучатели»;

Федеральная целевая программа «Интеграция», проект №368 «Учебно-научный комплекс Кубань-Сибирь-Москва на службе стабилизации устойчивого развития двух регионов», проект № Б 0121 «Геоэкологическая безопасность и ресурсы Краснодарского края и Юга России»; программа Президиума РАН № 13.10 «Разработка теоретических и экспериментальных основ метода мониторинга Байкальской сейсмоопасной зоны с использованием гармонических вибросейсмических полей»; проект МНТЦ № 1067 «Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов»; программа СО РАН «Сибирь» «Комплексное исследование региональных и глобальных геологических процессов и ' создание научных основ наращивания минерально-сырьевого потенциала»; программа СО РАН «Математическое моделирование, информационные технологии и вычислительная техника», целевое задание «Активное вибросейсмическое зондирование Земли»; интеграционный грант СО РАН №77 «Стратегия прогноза землетрясений на ЮжноБайкальском геодинамическом полигоне», «Исследование и разработка методических и технических средств для мониторинга Байкальской рифтовой зоны с использованием мощного вибратора ЦВ-100», экспедиционных грантов СО РАН; проекты РФФИ 96-05-65600, 98-05-65306, 01-05-74687, 03-05-64614, 03-05-78082, 0405-74745, 04-05-79008, 95-05-15552,.98-05-65210, 00-05-65292, 00-05-65323, 01-05-65182, 03-05-65292, 04-05-64177, 05-05-97270-рбайкал.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Всего по теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано более 100 работ, в том числе 2 монографии, 10 патентов на изобретения, 46 статей, из которых 20 - в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, 26- в тематических сборниках, 42 - в материалах конференций. Материалы диссертации и основные полученные результаты отражены в работах [1, 2, 6, 12-14, 20-25, 46-55, 97-103, 145-152, 209, 210, 298-302, 335, 340-347, 368]. В монографиях [1,2] вклад автора в главах по вибрационным источникам, вибросейсмическим исследованиям глубинного строения коры, активному вибросейсмическому мониторингу, моделированию сверхмощных источников, исследованию взаимосвязи волновых полей вибраторов, вибросейсмической калибровке сейсмотрасс. При разработке в соавторстве конструкций вибрационных источников, выполненных в ИГиЛ СО РАН и защищенных авторскими свидетельствами [46-53], выбор конструктивных схем и основных технических решений принадлежит Б.В.Войцеховскому, автором выполнено теоретическое обоснование, математическое моделирование и технические решения систем управления. Автору принадлежит идея и основные технические решения гидрорезонансных вибраторов, созданных в ИВМиМГ СО РАН в соавторстве и защищенных авторскими свидетельствами [54, 55], а также разработка принципов построения одноконтурных систем управления резонансными вибраторами и алгоритмов [209,210].

Концепция активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками, описанная в работах [14, 102, 300], развита под руководством и с определяющим вкладом А.С.Алексеева, автором выполнялось решение вопросов создания вибрационных источников и участие в получении и обработке экспериментальных данных. Концепция глобальной томографии Земли, описанная в работах [6, 21] развита совместно с А.С.Алексеевым и Б.М.Глинским, автору принадлежит идея, технические решения и выполнение математического моделирования сверхмощных вибрационных источников [344, 346]. Концепция инструментально-информационной системы мониторинга сейсмоопасной зоны, описанная в работах [99] развита совместно с А.С.Алексеевым и Б.М.Глинским. В работах по вибросейсмическому мониторингу [20, 101, 102, 345] автором предложена методика вибрационной интерферометрии, выполнена обработка и анализ экспериментальных данных и выявлена коррелированность вариаций поля с земными приливами. В работах по исследованию акустосейсмических эффектов [24, 149, 340,] автором выполнен теоретический анализ, участие в экспериментах и обработка экспериментальных данных. В работах по изучению физических эффектов при работе вибраторов, изучения строения земной коры, калибровке сейсмических трасс и разработке геотехнологий [13, 22, 25, 97, 103, 298, 368] автор участвовал в разработке концепций, обосновании методик, в экспериментах и обработке данных.

Автор является инициатором, организатором и участником проведения экспериментов «Круг» и «Байкал» по натурному моделированию систем вибросейсмического мониторинга, организатором и участником создания гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200 на Быстровском полигоне СО РАН.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных семинарах по проблемам прогнозирования землетрясений (Лагос, Нигерия, 1990, Берлин, Германия, 1991), на международных конференциях Общества разведочной геофизики SEG (Сан-Франциско, США, 1990, Санкт-Петербург, 1995), на Генеральной Ассамблее Европейского геофизического общества EGU (Ницца, Франция, 1998), на международном симпозиуме по теории и технологии мониторинга землетрясений (Токи, Япония, 1998), на международном семинаре (Чунгнам, Корея, 2003), на Генеральных Ассамблеях Ассоциации сейсмологии и физики Земли IASPEI (Ханой, Вьетнам, 2001, Сантьяго, Чили, 2005), на ежегодных собраниях Американского геофизического союза AGU (Сан-Франциско, США, 2001, 2004), на 1-ом международном симпозиуме по прогнозу землетрясений (Афины, Греция, 2003), на 17-ом международном симпозиуме по электромагнитной индукции в Земле (Мумбай, Хайдерабад, Индия, 2004), на 1-ом международном симпозиуме по активному мониторингу в геофизике твердой Земли (Мизунами, Япония, 2004), на 2-ом международном симпозиуме «Активный геофизический мониторинг литосферы Земли» (Новосибирск, Россия. 2005), на Выставке научно-технических достижений Сибирского Отделения РАН (Шеньян, Китай, 2002), на международной конференции "Математическое моделирование в экологии" (Новосибирск, 1996), на международной конференции по Договору о взаимном запрещении ядерных испытаний (Москва, 1996), на международном семинаре «Мониторинг и обнаружение подземных ядерных взрывов и землетрясений» (Москва, 1997), на 6-ом международном семинаре «Распределенная обработка информации-98» (Новосибирск, 1998), на международной конференции «Методы изучения, строение и мониторинг литосферы» (Новосибирск, 1998), на международной конференции «Сейсмология в Сибири на рубеже тысячелетий» (Новосибирск, 2000), на международных конференциях «Мониторинг ядерных испытаний и их последствий» (Боровое, Казахстан 2000, 2002, 2004), на Всероссийской конференции «Внутреннее ядро земли. Геофизическая информация о процессах в ядре» (Москва, 2001), на Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований (Иркутск, 2002), на 16-ом международном симпозиуме по нелинейной акустике (Москва, 2002), на международной конференции «Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия» (Новосибирск, 2003),,на международной конференции «Математические методы в геофизике» (Новосибирск, 2003), на международной конференции МНТЦ (Москва, 2003), на 13 сессии Российского акустического общества (Москва, 2003), на 3-ем международном семинаре «Математическое моделирование динамических процессов в атмосфере, океане и твердой Земле» (Новосибирск, 2004), на международной конференции по вычислительной математике ICCM-2004 (Новосибирск, 2004), на научных семинарах Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта (1984), Института исследования землетрясений Университета Токио, Япония (1999), Университета Нагойя, Япония (2004), Лоренс Ливермор Национальной лаборатории, США, (2001), Национальной лаборатории Беркли, США (2001), Сейсмологического бюро провинции Хэбей, Китай (2000), Чунгнамского Университета, Корея, (2002), НИИ Импульсной техники Минатома РФ (1997), Института геофизики СО РАН, Геофизической службы СО РАН, Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (1995-2005).

БЛАГОДАРНОСТИ. Результаты исследований, приведенные в диссертации, были получены автором во время работы в больших коллективах исследователей в Институте гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН и Институте вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН, а также при проведении совместных работ с Институтом геофизики СО РАН, Геофизической службой СО РАН, Алтае-Саянской Опытно-методической Сейсмологической Экспедицией СО РАН.

Автор выражает искреннюю благодарность академику А.С.Алексееву за многолетнее руководство, помощь и поддержку в проведении исследований. Автор сохранил признательность и память о своем первом руководителе академике Б.В.Войцеховском, во многом повлиявшем на становление и начало научной деятельности. Автор благодарен директору ИВМиМГ СО РАН чл.-корр. РАН Б.Г.Михайленко, своим коллегам по институту и Отделу геофизической информатики Б.М.Глинскому, Б.М.Пушному, М.С.Хайретдинову, М.Н.Шорохову, Г.В.Решетовой, Г.А.Фатьянову, В.Н.Мартынову и всем остальным сотрудникам, а также коллегам из институтов РАН В.С.Селезневу, В.М.Соловьеву, А.Ф.Еманову, В.И.Юшину, Н.И.Геза, М. И.С.Чичинину, В.Н.Кашуну, Л.Е. Собисевичу, Г.И.Татькову и многим другим за творческое сотрудничество, помощь и критику при проведении работ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ И КРАТКИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

За последние 30 лет созданы и внедрены в практику геофизических исследований мощные вибрационные источники сейсмических волн. Основной побудительной причиной к их созданию была фундаментальная проблема Наук о Земле - изучение внутреннего строения Земли и геодинамических процессов в ее недрах. В этих задачах традиционно использовались в качестве источников волн землетрясения и взрывы (химические и ядерные). Из-за низкой точности и технологичности исследований на основе использования неконтролируемых, неповторяемых и не повсеместно применимых, источников такого типа в сейсмологии наметилось значительное отставание по точности и надежности результатов от результатов современных методов сейсморазведки.

В 60-х годах прошлого века для геолого-геофизической разведки нефтяных и газовых месторождений была создана технология сейморазведки, использующая механические управляемые сейсмоисточники и на их основе системы наблюдения с многократными перекрытиями. Это позволило применить временное и пространственное накопление идентичных вибросейсмограмм и автоматизировать обработку полей отраженных сейсмических волн от геологических границ (метод отраженных волн с общей глубинной точкой - MOB ОГТ). Новая технология обладала рядом преимуществ по точности, надежности, производительности и наглядности результатов. В это же время в отраслевых институтах и конструкторских бюро выполнялось большое количество разработок вибрационных источников на различных принципах действия, предназначенных для работы на суше и в воде. На их базе были созданы сейсморазведочные комплексы с вибраторами СВ-10/100, комплекс "Вибролокатор", комплексы морской невзрывной сейсморазведки [38, 41, 77, 87, 96, 112, 157, 228, 248, 264, 314].

Параллельно с прикладными работами в 1960-70 гг. в институтах РАН и других исследовательских организациях выполнялись теоретические и экспериментальные работы по обоснованию вибросейсмического метода, по исследованию процессов излучения сейсмических волн вибрационными источниками и физических эффектов, возникающих при вибрационном воздействии на геологическую среду [86, 268, 274, 277, 278, 282,].

Развитие методов и успехи вибрационной сейсморазведки позволили предложить и обосновать возможность глубинных сейсмических исследований (ГСИ) с использованием мощных вибрационных источников, которые обеспечивали бы дальность регистрации 500-1000 км. Такие источники открывали возможность проводить изучение строения Земли, как в сейсмоактивных, так и в асейсмичных и густонаселенных районах, а также исследовать геодинамические процессы в сейсмоактивных зонах, что напрямую связано с проблемой прогноза землетрясений.

В работах [188, 190, 192] были впервые сформулированы и исследованы основные задачи вибрационного просвечивания Земли с помощью управляемых источников и получены оценки их характеристик. Было показано, что по выделяемой сейсмической энергии землетрясение с магнитудой М=5 эквивалентно непрерывной работе вибратора с излучаемой сейсмической мощностью 100 квт в течение 15 часов. Оценка диапазона частот колебаний, необходимых для обеспечения глубинного зондирования Земли и регистрации волн на расстояниях более 1000 км, составляет единицы герц - 1-5 Гц. Было оценено также, что для излучения энергии 100 квт в сейсмические волны на частоте 2 Гц, вибратор, работающий на скальном грунте, должен развивать усилие десятки тысяч тонн. При этом вибратор должен обеспечивать постоянное совпадение фазы излучаемого сейсмосигнала с фазой опорного сигнала с точностью 1-2 градуса за время от десятков минут до нескольких часов работы, что соответствует требуемой стабильности поддержания частоты колебаний 10~6-10~7 и является высоким требованием для механических колебательных систем большой мощности.

Мощные вибрационные источники и системы регистрации вибрационных сигналов. В средине 70-х годов прошлого века несколько институтов и СКБ Сибирского Отделения Российской Академии Наук: Институт горного дела, Институт гидродинамики, Институт Геофизики, Вычислительный центр, СКБ Гидроимпульсной техники, СКБ Прикладной геофизики, СКБ Вычислительной техники, Новосибирская Опытно-Методическая Вибросейсмическая Экспедиция совместно с Институтом Физики Земли РАН и Омским НИИ приборостроения (ОНИИП) начали работы по программе «Вибрационное просвечивание Земли» (руководитель академик Алексеев A.C.).

В этой программе предусматривалось создание всего комплекса технических и программных средств для глубинных вибросейсмических исследований, включающего мощные сейсмические вибраторы с компьютерными системами управления, регистрирующие комплексы, комплексы и программы выделения и обработки вибросейсмических сигналов. Важной составляющей было теоретическое обоснование и сопровождение нового направления - планировалось решение широкого круга задач по созданию математических моделей и развитию методов математического моделирования в задачах вибросейсмических исследований, методов решения динамических задач теории сейсмических волн.

Выполнение программы «Вибрационное просвечивание Земли» обеспечило становление в России нового метода геофизических исследований, который в настоящее время называют методом активной сейсмологии • с мощными вибрационными источниками. Этим термином обозначают все теоретические, экспериментальные методы и технологии, которые используют мощные контролируемые сейсмические вибраторы, способные создать после накопления волновой эффект средних землетрясений, и которые могут быть использованы как для решения классических задач сейсмологии так и для создания новых вибрационных геотехнологий [1,2].

За прошедшее время было создано несколько типов мощных стационарных и передвижных вибрационных источников, прецизионные компьютерные системы управления процессами излучения сейсмических волн и системы регистрации вибросейсмических сигналов с точной временной привязкой по вРБ, а также комплексы обработки на основе длительного (до нескольких часов) накопления слабых вибросигналов с амплитудами меньшими уровня микро сейсмического шума. Теоретически и экспериментально был разработан резонансный метод согласования вибратора с грунтом и созданы вибрационные источники с перестраиваемым резонансным колебательным контуром для эффективного излучения в области низких частот.

Одним из первых мощных вибрационных источников является разработанный в ИГиЛ СО РАН гидромеханический вибратор ГСВ-100. Он построен по резонансной схеме, имеет подвижную инерционную массу величиной 300 тонн и развивает вибрационные усилия на грунт до 100 тонн в диапазоне частот 1-3 Гц. С эти вибратором были впервые поставлены эксперименты по регистрации гармонических сейсмических сигналов герцового диапазона на расстоянии 1000 км и 2000 км [50,146].

В настоящее время разработаны и смонтированы на Быстровском вибросейсмическом полигоне СО РАН под Новосибирском несколько типов излучателей. Из вибрационных источников наиболее мощным является вибратор ЦВ-100, который создает вертикально ориентированную возмущающую силу амплитудой 100 тонн в полосе частот 5 -10 Гц с помощью синхронно вращающихся дебалансов, установленных на платформе. Использование режима излучения вблизи резонансной частоты системы «вибратор-грунт», лежащей в районе 7 Гц, позволяет многократно увеличить мощность излучения. Основанный на этом принципе сборно-разборный источник передвижного типа ЦВ-40 обеспечивает усилия на грунт до 40 тонн в полосе частот от 6 до 12 Гц. Вибраторы типа ЦВ-100 установлены также на Байкальском и Краснодарском прогностических полигонах [1,2, 170].

Гидрорезонансные вибраторы ГРВ-50 и ГРВ-200 с усилием 50 и 200 тонн и частотным диапазоном 2-10 Гц созданы по резонансной схеме. В них в качестве инерционной массы используется столб жидкости, колеблющийся в вертикальном или горизонтальном корпусе между пневматическими пружинами. Возбуждение колебаний осуществляется периодической подачей сжатого воздуха в пневмопружину синфазно с колебаниями инерционной массы с помощью специально разработанных быстродействующих клапанов с гидравлическим приводом и компьютерной системой управления [54, 55, 209].

Гидрорезонансная схема построения вибраторов сделала возможным масштабирование, то есть увеличение размеров источника и, следовательно, мощностных и силовых параметров. Это позволило разработать проект сверхмощных вибраторов для глобальной сейсмологии отказавшись от машиностроительной концепции и используя совершенно иную технологию - шахтостроение. Разработан проект создания водозаполненного шахтного источника на резонансном принципе диаметром 12 м и глубиной 100 м. Такой источник может обеспечить амплитуду силы до 10000 тонн и дальность регистрации до 10 тысяч километров [21].

Другой, не менее важной, составляющей вибросейсмической техники являются специальные системы регистрации полевых данных, которые могут быть удалены на десятки и сотни километров от источника. Методика регистрации вибросейсмических сигналов на больших базах наблюдений отличается от общепринятой в сейсмологии. Измерительная сейсмология ориентирована на обнаружение сейсмических событий. При этом сигналы от мощных взрывов и землетрясений могут превышать уровень сейсмического шума в сотни и тысячи раз. В отличие от импульсных сейсмических событий уровень вибрационных сейсмических сигналов на базах наблюдений более 100 км находится ниже уровня сейсмического шума в 10-100 раз. Поэтому при проведении вибросейсмических экспериментов необходимо обеспечить долговременную регистрацию микросейсмического шума со скрытым под ним полезным сигналом для его последующего выделения. Это требует создания регистрирующей аппаратуры с высокими коэффициентами усиления, фильтрами высоких порядков, в которой обеспечена высокая температурная стабильность параметров.

В СО РАН для крупномасштабных вибросейсмических экспериментов были разработаны многоканальные цифровые регистрирующие комплексы БЕРЕЗА, КАРС, ВИРС, КРОСС-РС, РОСА с высокими метрологическими характеристиками и синхронизацией процессов излучения и регистрации вибрационных сигналов с применением GPS-систем. В настоящее время в вибросейсмических экспериментах используются также современные цифровые сейсмические станции Трал, Альфа- и Дельта-Геон, Байкал, Reftek и др. [2, 111, 266].

Основные задачи активных тбросгйсмических исследований. В активных методах сейсмических исследований отчетливо проявились следующие преимущества по сравнению с пассивными методами: точно определенные координаты источника и времени начала его работы; многократное воспроизведение идентичных воздействий на изучаемую среду (повторяемость эксперимента); возможность возбуждения колебаний заранее заданной формы и поляризации; возможность управления экспериментом на компьютерной основе; повсеместность применения, включая густо заселенные и несейсмоактивные зоны; экологическая безопасность, т.к. регистрируемый сигнал находится на уровне микросейсм, а желаемые соотношения сигнал/шум обеспечиваются методом накопления слабых сигналов.

В настоящее время определились основные фундаментальные и прикладные задачи, которые могут быть решены методами активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками. Практическое использование методов активной сейсмологии в новых областях геофизических и инженерных исследований осуществляется при создании новых геотехнологий с использованием мощных вибрационных сейсмических источников [1, 2]. К таким задачам и технологиям прежде всего относятся: изучение глубинного строения Земли, включающее изучение земной коры и верхней мантии; изучение геодинамических процессов при длительных наблюдениях вариаций вибросейсмических полей; изучение взаимосвязи сейсмических и акустических волновых полей, генерируемых вибраторами; исследование реологического состояния горных пород (трещиноватости и проницаемости) вибросейсмическими методами; изучение физико-механических свойств горных пород (и другого вещества) при вибровоздействиях; исследование нелинейных эффектов и процессов в многофазных геологических средах при вибровоздействиях; активный вибросейсмический мониторинг сейсмоактивных зон; вибросейсмическое воздействие на нефтяные пласты для повышения нефтеотдачи; активное микросейсморайонирование на больших площадях; изучение устойчивости глубинных фундаментов в районах строительства или эксплуатации экологически опасных инженерных сооружений, крупных химических производств, атомных электростанций, плотин в горных местностях и др. объектов; инженерно-сейсмологические исследования зданий и крупных промышленных сооружений; вибросейсмическая калибровка сейсмостанций международной сети IMS;, перспективные задачи решения проблемы глобальной томографии Земли (основным инструментом исследований могут быть современные цифровые сейсмологические сети и мощные вибросейсмические источники, установленные на континентах).

Результаты экспериментальных работ. Геофизические исследования с мощными вибрационными источниками сейсмических волн, созданными в Сибирском отделении РАН, проводятся в течение трех десятилетий в различных районах Сибири и Дальнего востока. Полученные в процессе проведения полевых экспериментов уникальные сейсмические данные положены в основу построения региональных карт сейсмического районирования изучаемых территорий. В проведении широкомасштабных экспериментальных вибросейсмических исследований на территории Сибири участвовали научные коллективы институтов Сибирского отделения РАН - ИГФ, ГС, АСОМСЭ, ИВМиМГ, ИГД,. В ряде экспериментов участвовали ученые ИФЗ РАН им. О.Ю. Шмидта, ИГИ НЯЦ Республики Казахстан, Японии, США, организаций промышленности и Высшей школы [23, 127, 222, 128].

Результаты вибросейсмических исследований в различных регионах Сибири дают представление о строении земной коры и о структуре волнового поля, создаваемого мощными вибросейсмическими источниками на различных удалениях в регионах с различной геологией.

В Алтае-Саянском регионе был выполнен наибольший объем экспериментальных исследований с мощными вибрационными источниками. Изучение строения земной коры и закономерностей вариаций параметров сейсмических волновых полей проводилось вдоль сейсмических профилей различной протяженности и азимутальной направленности. Основные профили, вдоль которых проводились экспериментальные работы: 1) Быстровка-Алейск-Савушки - протяженность 356 км, ориентация север-юг; 2) Быстровка-Маслянино-Прокопьевск - протяженность 200 км, ориентация запад-восток; 3) Быстровка-Малиновое озеро (направление Быстровка-Дегелен, Семипалатинский полигон) -протяженность 372 км, ориентация северо-восток - юго-запад; 4) Быстровка-Барабинск -протяженность 300 км, ориентация запад-восток. [23, 239, 240]

С использованием стационарного виброисточника ЦВО-ЮО и пневмоисточника (на акватории оз. Байкал) отработан субмеридиональный профиль Бугульдейка-Бабушкин-Селенга. Совместный анализ материалов позволил детально охарактеризовать строение верхней части земной коры вкрест простирания Байкальского рифта и получить новое представление о механизме сочленения Сибирского кратона и Хамардабанского складчатого террейна. [223, 238].

Экспериментальные исследования с мощными вибрационными источниками в Нижнеудинском районе Присаянья проводились в 1990-1991 гг. Здесь решались задачи по отработке технологии эксперимента с новым передвижным 40-тонным виброисточником, сопоставления волновых полей от взрывов и вибратора и изучения глубинного строения на 80-километрвом вблизи отработанного 300-километрового профиля ГСЗ с взрывными источниками [2].

В Охотско-Чукотском регионе начаты работы по вибро-ГСЗ на профиле Магадан-О.Врангеля протяженностью 2000 км. Полевые исследования проводились совместно СНИИГИМС и АСОМСЭ на 320 км участке профиля 2-ДВ г.Магадан-п.Усть-Среднекан с использованием передвижного вибросейсмического комплекса на базе вибратора ЦВ-40. В 2005 г. пройденный участок профиля имел протяженность 1250 км. По результатам работ построен обобщенный глубинный сейсмический разрез, представленный из сейсмотомаграфического разреза земной коры по результатам интерпретации волн в первых вступлениях поверхности Мохоровичича, построенной по данным головных и закритических отраженных волн [127, 241].

В европейской части России методом виброТСЗ был отработан профиль «Уралсейс» протяженностью 500 км. В качестве источников использовалась группа из 4-5 излучателей СВ-10/180 с амплитудой вибрационного усилия 10 тонн. Был построен сейсмический разрез до границы Мохо. В результате работы было проведено сравнение разрешенности и детальности разреза по вибросейсмическим и взрывным данным [196, 249].

Из научно-методических работ с мощными вибраторами следует отметить Российско-Японский эксперимент 1995 г., когда был пройден 100 км профиль с расстоянием между регистраторами 5 км и отдельными точками регистрации на расстоянии 160 - 356 км. С высокой детальностью было зарегистрировано волновое поле как продольных, так и поперечных волн до удалений 356км [19]. Для сравнения волновых полей мощных вибрационных источников и 100-тонных химических калибровочных взрывов серии Омега на Семипалатинском полигоне была проведена встречная регистрация волновых полей на 620-км профиле Дегелен-Быстровка [26, 35, 37]. Количественные характеристики волновых полей от вибрационных источников исследовались в ряде экспериментов, результаты которых приведены в [288, 289].

В 1996-1997 гг. ИВМиМГ СО РАН был поставлен ряд экспериментов с использованием высокостабильных вибрационных источников, целью которых являлось выявление малых вариаций пространственно-временных характеристик волнового сейсмического поля и установление их связи с деформационными процессами, вызванными земными приливами. В качестве источника использовался 100 тонный центробежный вибратор ЦВ-100, расположенный на Быстровском полигоне. Сеансы зондирования проводились через три часа непрерывно в течение 4 суток на гармонических сигналах, частотой 6.3 Гц и 7.0 Гц длительностью 20 - 25 мин.

Обработки временных рядов вариаций амплитуд и фаз вибросигналов показала, что в спектре вариаций параметров вибросигналов присутствуют максимумы с периодами близкими к 12 и 24 часам хорошо коррелированные с периодами приливных вариаций силы тяжести. Полученные оценки величин вариаций параметров вибросигналов показали, что влияние земных приливов скорости сейсмических волн на базах 356^130 км по результатам проведенных экспериментов характеризуется величиной 10"5-10"6. Эти оценки получены впервые с использованием высокостабильных вибросейсмических источников и наиболее точных фазовых методов регистрации. Обнаружение столь малых проявлений земных приливов в изменениях сейсмических характеристик среды подтвердило высокие метрологические свойства и чувствительность разработанной системы вибросейсмического мониторинга, и возможность ее использования для изучения даже очень слабых проявлений геодинамических процессов, которые могут служить признаками готовящихся землетрясений в сейсмоопасных зонах [30].

В последние годы значительно расширился круг исследовательских задач, решаемых с помощь вибросейсмических систем.

Ряд работ посвящен изучению взаимосвязи сейсмических и акустических волновых полей, генерируемых мощными вибраторами. Экспериментально было обнаружено, что мощные вибраторы, работающие на поверхности излучают наряду с сейсмическими волнами, акустические волны, распространяющиеся в атмосфере. Исследованы процессы излучения акустических волн вибрационным источником, работающим на свободной поверхности, распространения акустических волн от вибрационного источника на большие расстояния вдоль поверхности земли и возбуждения поверхностных сейсмических волн гармонической акустической волной приходящей в точку регистрации. Проведены эксперименты по регистрации акустосейсмических волн на расстоянии 20, 40 и 50 км от вибратора [21, 30, 39, 43].

Выполнены эксперименты по исследованию нелинейного взаимодействия вибрационных полей низкочастотных и высокочастотных вибраторов [207]. Изучению нелинейных эффектов, возникающих при генерировании вибрационных сигналов и дальнем распространении, посвящены работы [32, 259, 260, 330-333]. Принципиально новые результаты получены в исследовании электромагнитных, акустических и иных геофизических эффектов, возникающих при вибрационной воздействии на геологическую среду [98,281].

Вибрационные геотехнологии. Создание мощных сейсмических вибраторов 100-тонного класса, работающих в низкочастотном диапазоне, разработка перспективных схем сверхмощных вибрационных источников и выполненные экспериментальные исследования показали возможность практического их использования в новых областях геофизических и инженерных исследований - создания новых геотехнологий с использованием мощных вибрационных сейсмических источников.

Активный вибросейсмический мониторинг литосферы относится к числу новых геофизических технологий, включающих методы наблюдения за состоянием земной коры по изменению характеристик распространения сейсмических волн, возбуждаемых наиболее контролируемым среди существующих источников сейсмических колебаний -вибрационным излучателем. Активный вибросейсмический мониторинг может иметь различную целенаправленность, но наиболее важной областью его применения в данное время следует считать проблему изучения вариаций напряженно-деформированного состояния земной коры ориентированную на задачу прогноза землетрясений. Основная задача активного вибросейсмического мониторинга - обнаружение опасных тектонических напряжений и оценка запасенной в них энергии до того, как произойдет быстрое ее высвобождение, сопровождаемое катастрофическими сейсмическими последствиями. Концепция и обобщенная модель информационной системы для активного вибросейсмического мониторинга описана в [100].

Первым опытом масштабных работ по активному вибросейсмическому мониторингу напряженно-деформированного состояния земной коры был двухлетний цикл режимных вибросейсмических просвечиваний в очаговой зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии, США, проведенный в 1976-1978 гг. с использованием сейсморазведочных вибраторов[169, 339].

В России начальный практический опыт активного вибросейсмического мониторинга с целью изучения связи тектонических вариаций с земными приливами был получен в 1991 г в районе Байкальского рифта в вибросейсмических экспериментах на базе наблюдений 125 км, выполненных в ИГФ СО РАН с вибратором ЦВО-ЮО установленным в п. Бабушкин [286]. Регулярные работы по методике мониторинга с использованием этого вибратора продолжаются по настоящее время. С 2003 г. БФ АСОМСЭ СО РАН и ГИ СО РАН (Улан-Удэ) с участием ИВМиМГ СО РАН начал внедрять методику мониторинга с использованием гармонических зондирующих сигналов и принципов вибросейсмической интерферометрии.

Эксперименты по определению чувствительности системы вибросейсмического мониторинга на базе наблюдений 356 км были проведены ИВМиМГ СО РАН в 1997 г. в Алтае-Саянской сейсмоактивной зоне [101, 102]. С 1997 г. в ГС СО РАН и АСОМСЭ СО РАН выполняется непрерывный ряд вибросейсмических наблюдений тектонических и сезонно-климатических вариаций волнового поля в Новосибирской области, который позволяет подробно исследовать сезонные изменения спектров сейсмограмм и вариации времен прихода продольных и поперечных волн [125].

В Японии работы по мониторингу сейсмоопасной зоны в районе о. Авай с использованием вибросейсмического комплекса ACROSS проводятся с 2000 г. [329, 348, 369].

Одним из перспективных методов повышения нефтеотдачи является технология вибросейсмического воздействия на нефтяные пласты поверхностными вибраторами. В экспериментальных работах было выявлено влияние вибросейсмических полей на многофазную среду нефтяной залежи и фильтрационные характеристики нефтеводонасыщенных пластов. Была подтверждена эффективность низкочастотного вибросейсмического воздействия на сильнообводненные нефтяные пласты для снижения их остаточной нефтенасыщенности и увеличения их конечной нефтеотдачи. Опытные работы проводились на месторождениях в Предкарпатьи, Киргизии, Башкортостане, Поволжье и Западной Сибири с различными вибрационными источниками СВ-10/100М, СВ-20/60, ВРП-30/120 и ЦВ-100. Было обнаружено, что эффект увеличения нефтеотдачи в результате вибровоздействия, которое обычно продолжалось от нескольких суток до месяца, сохранялся от нескольких месяцев до двух лет и составлял 10-25%, что характеризует перспективность технологии [34, 162-165, 218, 219, 225-227].

На основе использования вибрационных источников для возбуждения колебаний зданий разработана технология инженерно-сейсмологических исследований зданий и крупных промышленных сооружений. Особенностью технологии является высокая детальность исследования при использовании малоканальной аппаратуры. Технология основывается на выделении и анализе стоячих волн, резонансно возбуждаемых в здании при вибрационном воздействии в широком диапазоне частот. Исследуется многомодовая картина колебаний здания и определяется распределение амплитуд. Оценка сейсмостойкости зданий основана на определении усиления колебаний в зданиях на частотах наиболее интенсивных нормальных мод, поэтому вибрационная технология позволяет определять не только дефектные зоны в здании но повышает уровень точности в оценке сейсмостойкости. Разработанная методика обследования инженерных сооружений нашла применение при обследовании зданий в г.г. Новосибирск и Улан-Удэ, при обследовании автомобильных мостов в г.г. Новосибирск и Тюмень, при исследовании плотин Саяно-Шушенской и Чиркейской ГЭС [2, 122, 124, 275].

Активное микросейсморайонирование вибросейсмическими методами и изучение устойчивости глубинных фундаментов в районах строительства или эксплуатации экологически опасных инженерных сооружений, крупных химических производств, атомных электростанций, плотин в горных местностях и др. объектов являются одним из направлений практического применения методов активной сейсмологии. Контроль состояния горного массива и геодинамики разломов в местах расположения хранилищ ядерных отходов является одной из актуальных задач атомной энергетики и экологии. Работы по вибросейсмическому мониторингу районов захоронений отходов проводятся в Японии в Геофизическом центре Тоно, и Подземном исследовательском центре в Хоноробе с использованием вибросейсмического комплекса ACROSS [329, 348, 369]. Работы этого направления планируются в России в Красноярске в рамках проекта МНТЦ.

В Международной системе мониторинга (ISM) Договора о запрещении испытаний ядерного оружия и при решении других прикладных задач практической сейсмологии существует проблема калибровки сейсмических станций международной и региональных сетей. При проведении калибровки определяются кинематические и динамические поправки для сейсмических станций, позволяющие поднять точность определения времени, координат и мощности взрывов и других сейсмических событий. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования мощных вибраторов для задач калибровки было выполнено в проекте МНТЦ №1067 "Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов" 1999-2001 гг. Мощные сейсмические вибраторы дают возможность определения с повышенной точностью поправок времен пробега и амплитуд волн в результате анализа вибрационных сейсмограмм, получаемых при излучении вибратором колебаний в широком диапазоне частот. Важные метрологические преимущества вибраторов в задачах калибровки- высокая стабильность и идеальная повторяемость излучаемых сигналов, что позволяет получать идентичные сейсмограммы в точке регистрации. Исполнителями проекта были ИВМиМГ СО РАН, ГС СО РАН, АСОМСЭ СО РАН, НИИИТ Мнатома РФ. Результаты работ приведены в [13, 97, 298].

Возможность создания сверхмощных сейсмических вибраторов делает реальной глобальную сейсмическую томографию Земли с использованием управляемых; искусственных источников. Разработана концепция глобальной томографии Земли с сетью сверхмощных шахтных вибрационных источников с усилием 1000-10000 тонн, построенных по гидрорезонансному принципу. Возможность выбора места установки источника делает возможным просвечивание тех зон Земли, которые практически не изучены из-за неравномерного пространственного распределения землетрясений. Предполагается, что из-за значительных затрат на создание источников, цепь сверхмощных вибраторов будет состоять из несколько крупномасштабных установок на земном шаре, с возможно равномерным расположением на континентах и островах. Организация такой сети может быть начата с одиночных источников, которые функционируют в рамках национальных геофизических программ с последующим включением в сеть новых источников. Для регистрации вибросейсмических сигналов предполагается использовать международные и национальные сети сейсмических станций. Реализация предлагаемого метода глобальной томографии Земли с использованием искусственных вибрационных источников сейсмических волн может составить предмет международного научного проекта по изучению строения Земли активными вибросейсмическими методами [14, 21, 269].

Задачи математического моделирования в проблеме активного сейсмического мониторинга. Вибросейсмические системы для глубинных исследований Земли представляют собой сложные комплексы технических и программно-информационных средств, описанные выше. Теоретические исследования и математическое моделирование присутствуют в проблематике активной сейсмологии на всех этапах, начиная от теории метода, проектирования вибросейсмических систем, задач управления, методов обработки вибросейсмических сигналов, заканчивая прямыми и обратными задачами теории сейсмических волн.

Теоретические вопросы излучения сейсмических волн вибрационными источниками рассмотрены в работах [89, 114, 267, 268, 272, 273, 276]. Рассмотрены различные модели сферических источников и решены задачи динамической теории упругости для получения аналитических выражений для волнового поля источника и его энергетических характеристик. Исследования процессов генерирования сейсмических волн поверхностными вибрационными источниками рассмотрены в работах [69, 72, 80, 86, 114, 157]. В ряде работ исследуются вопросы влияния строения среды под источником на формирование волнового поля. Для моделей слоистых сред рассмотрены задачи резонансного характера взаимодействия источника со средой [71, 82,135, 197].

При создании мощных вибрационных источников большое внимание уделялось математическому моделированию механических колебательных систем источников и вопросам согласования со средой. Были исследованы вопросы резонансного согласования вибратора со средой. Выполнено моделирование сверхмощных резонансных источников для суши и акваторий [14,36,135, 267-269].

В конструкциях мощных вибрационных источников важное место занимают прецизионные системы управления, выполняющие задачи синтеза зондирующих сигналов и собственно управления механической колебательной системой и приводом вибратора. Теоретические вопросы синтеза зондирующих сигналов и их математические модели рассмотрены в работах [282]. Ряд работ посвящен возможности использования для вибропросвечивания свип-сигналов с нелинейным законом изменения частоты во времени для коррекции спектра излученного сигнала и сопутствующим математическим задачам [129, 158]. Системы управления вибрационными источниками различных типов рассмотрены в работах [44, 262, 290].

Математическим вопросам обработки вибросейсмических данных посвящено большое количество работ, так как этот раздел вибросейсмического метода является основным при получении данных во всех направлениях исследований как фундаментального, так и прикладного характера. Это работы связанные с корреляционным и спектральным методами выделения вибрационных сигналов. В большой части работ исследуются характеристики шумов и математические методы фильтрации в задачах выделения вибрационных сигналов. В последние годы появились работы связанные с применением вейв-лет анализа в задачах вибросейсмических исследований [1, 2, 87-90, 138-140, 142, 174,175, 205-208, 211, 250-253, 256].

Динамические задачи теории сейсмических волн в проблеме активного сейсмического мониторинга представляют отдельный раздел теоретических исследований, связанный с решением динамических уравнений теории упругости для сложных реалистичных моделей сред и вибрационных источников [3, 5, 153,154, 176-179, 202, 254, 255, 303, 304, 336-338, 358, 362]. Применение вибрационных источников в сейсмологии для изучения строения Земли и мониторинга реологического состояния очаговой зоны дало новые возможности использования динамики волн и полных сейсмических полей. Эти возможности связаны со стабильностью формы сигналов в источнике независимо от точки его приложения и времен начала работы. Реализация этих возможностей связана с решением динамических задач для трехмерных реалистичных моделей среды. Практические приемы количественной обработки и интерпретации материалов наблюдения сейсмических и акустических волн основываются сейчас на физических представлениях и математическом аппарате лучевого метода [7, 9]. В задачах для сложных сред эти физические представления и количественные лучевые формулы имеют часто лишь асимптотический смысл в области достаточно высоких частот. От классического лучевого метода в этих случаях переходят либо к его нетривиальным физико-математическим расширениям [74], либо к использованию общих численных методов решения задач для дифференциальных уравнений [30, 178]. Метод определения формы дифрагирующего тела и его физических характеристик основывается на использовании информации о динамических свойствах волн в точках регистрации. Такие задачи относятся к классу обратных динамических задач дифракции волн [31]. В этих задачах не только строится образ рассеивающего тела, но и изучаются проблемы единственности их решения при разных схемах наблюдения, а также вопросы устойчивости решения при постоянно присутствующем дефиците измерительной информации и существовании ошибок измерения и других шумов. Имеется успешный опыт решения двумерных обратных кинематических задач глобальной сейсмологии, когда был построен двумерный разрез верхней мантии Земли по сейсмологическим измерениям кинематического типа вдоль профиля Памир-Байкал [29], один из первых примеров «сейсмотомографии» - термина который появился позднее [117, 221] и применяется в настоящее время. В задачах активной сейсмологии с управляемыми вибрационными источниками становится возможным решение динамических обратных задач, основываясь на точно известных и контролируемых характеристиках излучаемого волнового поля, т.е. реализация возможностей «динамической томографии» трехмерных объектов в скалярном волновом поле [1, 29, 31].

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ . Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Объем диссертации 336 страниц, включая 186 рисунков и 17 таблиц. Список литературы содержит 373 наименования.

Выводы по шестой главе:

1. Разработана концепция инструментально-информационной системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон. Компонентами инструментально-информационной системы активного мониторинга являются: вибрационные источники сейсмических волн с компьютерными системами управления, системы регистрации вибросейсмических сигналов: малые сейсмические группы на базе автономных сейсмических модулей, полевые вычислительные комплексы, осуществляющие сбор данных с модулей, обработку данных, вычисление контролируемых характеристик и их вариаций, средства телекоммуникаций для передачи информации в региональный центр обработки данных. Предложен вариант построения системы мониторинга, состоящей из 4 источников и 16 регистрирующих систем, позволяющий обеспечить мониторинг на площади приблизительно 40000 кв.км.

2. Приведены результаты экспериментального моделирования полномасштабных прототипов системы мониторинга на Быстровском полигоне и в Байкальской сейсмоопасной зоне. В экспериментах «Круг» и «Круг-2» проводилась регистрация волнового поля мощных вибраторов по различным азимутальным направлениям на расстояниях 120 км и 150 км от вибратора ЦВ-100 (Быстровский полигон). Была реализована минимальная конфигурация системы мониторинга с одним источником и 9 приемными антеннами на базе 15 канальных мобильных регистрирующих комплексов. Показана возможность построения системы мониторинга с использованием ограниченного числа мобильных регистрирующих комплексов для обслуживания нескольких точек регистрации каждым комплексом. Характерный размер области мониторинга, которую могут обеспечить один вибрационный источник с силой Ю6Н(100 тонн) и мобильные регистрирующие комплексы составляет 300 км в диаметре и имеет площадь около 70 тыс. кв. км.

3. В Байкальской сейсмоопасной зоне (эксперимент «Байкал») ИВМиМГ СО РАН совместно с БФ АСОМСЭ СО РАН и ИГ СО РАН организованы эксперименты по методу мониторинга с использованием стационарных вибросейсмических полей и принципов вибросейсмической интерферометрии. Были начаты работы по вибросейсмическому мониторингу в районе 550 км на 250 км (площадь около 100 тыс. кв.км.) с использованием мобильных регистрирующих комплексов и сейсмических станций региональной сети. Использование данных с этих сейсмостанций позволяет организовать непрерывный мониторинг сейсмоопасной зоны Байкала на основе периодических сеансов излучения гармонических сигналов вибратора. Аналогичных работ по этой методике активного мониторинга и масштабам области исследования в других странах нет. Результаты работ имеют практическую направленность для решения задачи среднесрочного прогноза землетрясений в сейсмоактивных районах, и, в частности, в Байкальской сейсмоактивной зоне. В настоящее время проводится непрерывный мониторинг по методике вибросейсмической интерферометрии с использованием сейсмостанций региональной сейсмической сети.

3. Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверхмощных вибрационных источников и принципов их создания. На основе анализа экспериментальных данных изменения амплитуд сейсмических волн с расстоянием, а также данных экспериментов со 100-тонными низкочастотными вибраторами получены оценки требуемых амплитуд сил сверхмощных источников. Показано, что для создания сверхмощных вибраторов можно эффективно использовать гидрорезонансную схему, реализованную и испытанную в источниках ГРВ-50 и ГРВ-200 и технологию шахтостроения. Описан проект сверхмощного шахтного гидрорезонансного источника. Обоснованы принципы построения сети сверхмощных источников для глобальной томографии Земли.

4. Рассмотрена общая характеристика проблемы вибросейсмической калибровки сейсмостанций Международной системы мониторинга и возможности применения мощных вибраторов для целей калибровки. Выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов и калибровочных и промышленных взрывов, полученных при выполнении проекта МНТЦ №1067 "Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов" в 1999-2001 гг. Приведены результаты регистрации сигналов от специальных калибровочных взрывов, проводимых на Семипалатинском полигоне серии ОМЕГА-1, ОМЕГА-2 и ОМЕГА-3. Исследованы их спектрально-временные характеристики и их особенности, связанные с условиями проведения взрывов. Проведен анализ данных по встречной регистрации сигналов калибровочного взрыва и вибратора на профиле Дегелен-Быстровка.

5. При выполнении проекта МНТЦ № 1067 были поставлены экспериментальные работы, основанные на принципе взаимности в цепи «излучатель-приемник» применительно к карьерным взрывам и 100-тонному вибратору. Приведены результаты эксперимента на принципе взаимности по сопоставлению волновых полей взрвов и вибратора на профиле Быстровка - карьер Бачатский. Выполненный спектрально-временной анализ волновых полей вибратора, калибровочных и карьерных взрывов показал в первом приближении хорошее совпадение основных типов продольных и поперечных волн этих источников, не смотря на различные характеристики излучателей. Результаты проведенных исследований позволили сделать вывод об эквивалентности волновых полей на удалениях более 200км от данных источников, что позволяет использовать мощные низкочастотные вибраторы для калибровки сейсмических трасс и сейсмологических станций. Кратко описана методика калибровки, разработанная при выполнении проекта МНТЦ 1067.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований комплекса задач активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками, к которым относятся: обоснование физических принципов и моделей резонансных низкочастотных источников для глубинных исследований Земли, оптимизация их схем и систем управления, исследование методами математического моделирования их характеристик, разработка алгоритмов и программ прецизионного компьютерного управления, экспериментальное определение динамических характеристик источников и излучаемых ими волновых полей; разработка моделей сверхмощных вибрационных источников для глобальной томографии Земли на основе гидрорезонансной схемы, моделирование их волновых полей; теоретическое и экспериментальное исследование метрологических характеристик и чувствительности метода активного вибросейсмического мониторинга к слабым геодинамическим процессам; исследование взаимодействия акустических и сейсмических волновых полей, генерируемых при работе мощных вибрационных источников; анализ и разработка перспективных геотехнологий на основе использования мощных вибрационных источников для прикладных задач.

На основе созданных моделей и выполненного математического моделирования были исследованы резонансные схемы вибрационных источников с нелинейным колебательным контуром, а также с колебательным контуром с перестраиваемым резонансом и параметрическим возбуждением колебаний. Использование в колебательном контуре нелинейных упругих элементов и реализация режима автоколебаний позволяет существенно упростить систему управления и свести ее к одноконтурной с управлением одним из параметров системы возбуждения колебаний. Такие варианты реализованы при создании вибрационных источников для глубинных исследований Земли -гидромеханического вибратора ГСВ-100, и гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200. Разработаны математические модели механической колебательной системы вибратор-грунт, выполнено математическое моделирование, определены амплитудно-частотные, спектральные и энергетические характеристик источников.

Для мощных гидрорезонансных вибраторов ГРВ-50 и ГРВ-200 впервые разработан компьютерный программно-аппаратный комплекс системы управления, объединяющий в себе возможности синтеза широкого класса зондирующих сигналов и различных алгоритмов автоматического управления вибратором. Разработаны алгоритмы и программы прецизионного компьютерного управления Выполнен большой объем экспериментальных работ по исследованию характеристик созданных резонансных источников и генерируемых ими волновых полей, с регистрацией вибрационных сигналов до расстояний 1000 и 2200 км.

Выполнено математическое моделирование сверхмощных резонансных вибрационных источников. Для сверхмощного шахтного вибратора общая математическая постановка задачи сводится к объединению трех систем уравнений -динамической теории упругости для упругого полупространства, динамики сжимаемой жидкости для колеблющегося столба жидкости и адиабатических характеристик газового объема. В результате моделирования определены резонансные характеристики столба сжимаемой жидкости на адиабатической пневмопружин'е и выполнен численный расчет полного волнового поля шахтного источника в однородном упругом полупространстве и в низкоскоростном слое на однородном полупространстве.

Выполнено моделирование сверхмощного морского вибратора с газонаполненным излучателем в виде жестких оболочек. Показано, что для источников с радиусом излучателя 3-5 м возможно резонансное излучение упругих волн в диапазоне частот 2-6 Гц с мощностью излучения боле 100 кВт. Математическая модель вибратора сочетает в себе как движение твердых тел, и упрутостей, которое описывается уравнениями механики, так и движение жидкости под действием пульсирующего газового объема и колеблющегося груза, для которого использовано гидродинамического описание.

В задаче моделирования активного вибросейсмического мониторинга при использовании свип-сигналов и гармонических зондирующих сигналов получены оценки точности определения временных и спектральных характеристик сигналов. Впервые получены аналитические оценки чувствительности метода к малым вариациям параметров во внутренних областях среды для гармонических зондирующих сигналов в рамках слоистой модели земная кора-мантия и волнового уравнения. Выполнен анализ данных экспериментов по определению связи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами и показано, что чувствительность метода мониторинга к вариациям скоростей сейсмических волн в земной коре составляет на базах наблюдений 300-400 км.

Выполнено математическое моделирование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами, исследованы процессы излучения акустических волн вибратором, распространения в приповерхностном волновом канале, акустосейсмической индукции, Экспериментально исследованы поверхностные сейсмические волны, индуцируемые акустическим излучением вибратора, проведено сравнение с результатами моделирования.

В разрабатываемых геотехнологиях с использованием мощных вибраторов предложена концепция построения инструментально-информационной системы мониторинга сейсмоопасной зоны на базе мощных вибрационных источников, цифровых регистрирующих комплексов и ситем телекоммуникаций. Возможность практической реализации такой системы с использованием существующих источников и систем регистрации обоснована экспериментами «Круг» и «Байкал в области диаметром 300км и 550км*250км, с площадью области мониторинга 70-100 тыс. кв.км. соответственно.

Для глобальной томографии Земли предложена концепция организации сети сверхмощных вибрационных источников и принципов их создания. На основе теоретических оценок, а также данных экспериментов со 100-тонными низкочастотными вибраторами получены оценки требуемых амплитуд сил сверхмощных источников. Показано, что для создания сверхмощных вибраторов можно эффективно использовать гидрорезонансную схему, реализованную и испытанную в источниках ГРВ-50 и ГРВ-200. Описан проект сверхмощного шахтного гидрорезонансного источника и морского резонансного источника. Обоснованы принципы построения сети сверхмощных источников для глобальной томографии Земли.

Рассмотрена общая характеристика проблемы вибросейсмической калибровки сейсмостанций Международной системы мониторинга и возможности применения мощных вибраторов для целей калибровки. Выполнен анализ экспериментальных данных по сопоставлению волновых полей вибраторов и калибровочных и промышленных взрывов, полученных при выполнении проекта МНТЦ №1067 "Создание технологии калибровки сейсмических станций и сейсмических трасс с использованием мощных сейсмических вибраторов". Результаты проведенных исследований позволили сделать вывод об эквивалентности волновых полей на удалениях более 200км от данных источников, что позволяет использовать мощные низкочастотные вибраторы для калибровки сейсмических трасс и сейсмологических станций. Кратко описана методика калибровки, разработанная при выполнении проекта.

1. Алексеев A.C. Некоторые обратные задачи теории распространения волн. I, II // Изв. АН СССР. Сер. Геофизика, 1962.-Т. 11.-С. 1515-1531.

2. Алексеев A.C. О кинематических и динамических свойствах основных глубинных волн в некоторых моделях земной коры. // Глубинное сейсмическое зондирование в СССР. Л.: Гостоптехиздат, 1962. - С. 320-334.

3. Алексеев A.C. Обратные динамические задачи сейсмики // Некоторые методы и алгоритмы интерпретации геофизических данных. М.: Наука, 1967. - С. 9-84.

4. Алексеев A.C., Бабич В.М., Гельчинский Б.Я. Лучевой метод вычисления интенсивности волновых фронтов // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Л., 1961. - N 5. - С. 3-24.

5. Алексеев A.C., Белоносов A.C., Петренко В.Е. О концепции многодисциплинарного прогноза землетрясений с использованием интегрального предвестника // Проблемы динамики литосферы и сейсмичности: Сб. научн. тр. М.: ГЕОС, 2001. С. 81-97.

6. Алексеев A.C., Гельчинский Б.Я. Лучевой метод вычисления головных волн // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Л.: Изд. ЛГУ, 1961.-N 5.-С. 54-72.

7. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Еманов А.Ф. и др. Изучение структуры вибросейсмического поля мощных источников // Проблемы геоакустики: методы и средства. М.: Изд. МГУ, 1996. - С. 155-160.

8. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В. Активная сейсмология: концепция, средства, задачи // Глобальные изменения природной среды и климата / Избр. тр. под ред. акад. Н.П. Лаверова. М.: Изд. Миннауки и технологий РФ, 1997. - С. 159-188.

9. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Пушной Б.М. Вибросейсмические источники для глобальной томографии Земли // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. М.: ОИФЗ РАН, 1997. - Вып. 2. - С. 142-148.

10. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В. и др. Взаимодействие акустических и сейсмических волн при вибросейсмическом зондировании // Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1994. - Вып. 3. - С. 3-11.

11. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В. Мощные вибраторы в задачах активной сейсмологии // Распределенная обработка информации: Тр. VI Междунар. семинара. Новосибирск: ИФП СО РАН, 1998. - С. 28-31.

12. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Пушной Б.М., Салаватов P.M. Возможности метода вибросейсмической интерферометрии // Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1996. - Вып. 4. - С. 42-59.

13. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Пушной Б.М. Метод вибросейсмической интерферометрии для исследования геодинамических процессов // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. М.: ОИФЗ РАН, 1997. -Вып. 2.-С. 205-210.

14. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Селезнев B.C. и др. Вибросейсмические исследования Алтае-Саянского региона // Геофизические методы изучения земной коры. -Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998. С. 33-40.

15. Алексеев A.C., С.И. Дряхлов, Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Б.Г. Михайленко, М.Н. Шорохов, М.С. Хайретдинов Эффект акустосейсмической индукции Докл. РАН, 1996, Т. 346, № 5. С. 664-667.

16. Алексеев A.C., А.Ф.Еманов, Б.М.Глинский, В.В-.Ковалевский, Б.Г. Михайленко,

17. B.С.Селезнёв, В.И.Юшин, Хайретдинов М.С., Д. Касахара, Т. Сато, К. Мочизуки Изучение структуры вибросейсмического поля мощных источников Сб. Трудов "Проблемы геоакустики: методы и средства" М. Изд. Моск.Госуд. горн. Унив-19961. C. 155-160.

18. Алексеев A.C., Зейгарник В.А. Комплексный мониторинг сейсмоопасных зон // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы. Новосибирск, 1992. - С. 3-12.

19. Алексеев A.C., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г. и др. Численный метод определения структуры верхней мантии Земли // Математические проблемы геофизики. 1971. - Вып. 2. - С. 143-165.

20. Алексеев A.C., Михайленко Б.Г. Решение задач Лэмба для вертикально-неоднородного полупространства // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1976. - N 12.-С. 11-25.

21. Алексеев A.C., Цибульчик Г.М. Обратные динамические задачи дифракции волн в проблеме сейсмического мониторинга // Вибропросвечивание Земли. М.: Наука, 1996.- Т. 3,-С. 22-25.

22. Алексеев A.C., Михайленко Б.Г. Численное моделирование распространения сейсмических волн в радиально-неоднородной модели Земли // Докл. АН СССР. -1977.-Т. 235,N 1. С. 46-49

23. Алексеев H.A., Рахматуллин Х.А., Сагателян А.Я. Об основных уравнениях динамики грунтов // ПМТФ, 1963, № 2, с. 15-19

24. Алелюхин Н.П., Асан-Джалалов А.Г., Барабанов В.Л., Лавров B.C., Николаев A.B. Повышение нефтеотдачи сейсмическим воздействием на пласт. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 39-41.

25. Алешин A.C. Вибрационное просвечивание Земли: достижения и перспективы. // Физические основы сейсмического метода. М.: Наука, 1991. - с. 202-209.

26. Алешин A.C., Кузнецов В.В., Циммерман В.В. О взаимодействии сейсмических вибраторов // Разработка и исследование источников сейсмических исгналов и методов невзрывной сейсморазведки. М.: ВНИИОЭНГ, 1986. с.38-45.

27. Алешин A.C. Использование вибраторов для режимных наблюдений. // Сейсмическое просвечивание очаговых зон. М.: ИФЗ АН СССР, 1983. с. 39-44.

28. Авербух А.Г., Крылов И.Б., Лугинец А.И. и др. Сейсморазведка на нефть и газ с вибрационными источниками колебаний. В кн.: Нефтегазовая геология и геофизика: Научно-техн. обзор. - М.: ВНИИОЭБГ, 1977, с. 14-21.

29. Амосов С.М., Войтов Г.И., Кузнецов В.В. Физико-химические процессы в сейсмическом поле вибратора. // Физические основы сейсмического метода. М.: Наука, 1991.-с. 221-230.

30. Амосов С.М., Войтов Г.И., Кузнецов В.В., Николаев A.B. Некоторые физико-химические процессы в пластовом коллекторе в поле сейсмической энергии // Сейсмическое вибровоздействие на нефтяную залежь. М.: ИФЗ РАН, 1993.

31. Антонов В.Н., Солодппов Л.Н., Солодова Е.П. Источники сейсмических сигналов (по патентным данным США). Обзор. Сер. Регион, развед. промысл, геофизика. - М.: ВИЭМС, 1973.-218 с.

32. АНЧАР новый метод обнаружения нефтегазовых залежей // Геофизический вестник. - 1996. -N5,- С. 15-17.

33. Арутюнов C.JL, Кузнецов О.Л., Карнаухов С.М. и др. Опыт низкочастотной разведки в газоносных районах Оренбургской области // Геология нефти и газа. 1994. -N11. - С. 33-34.

34. Асан-Джалалов O.A., Гридин П.А. Совершенствование систем управления и контроля электрогидравлических вибрационных источников сейсмических сигналов // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 31-35.

35. Алелюхин Н.П., Насыбулин Е.Х., Базылев A.A. Пути повышения качества в изготовлении вибрационных источников сейсмических сигналов. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 46.

36. A.c. СССР № 685016 от 14.05.1979 Вибрационный источник сейсмических сигналов Войцеховский Б.В. Ковалевский В.В. Бутеев А.И. Мандрик М.С. Онищенко H.A. Иохимович Я.Б.

37. A.c. СССР № 791013 от 21.08.1980 Источник сейсмических сигналов Войцеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И.

38. A.c. СССР № 894639. от 1.09.1981 Источник сейсмических сигналов Войцеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Мандрик М.С., Онищенко H.A., Иохимович Я.Б.

39. A.c. СССР № 864217 от 14.05.1981 Командно-распределительное устройство для гидромеханического источника сейсмических сигналов Войцеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Мандрик М.С.

40. A.c. СССР № 911403 от 9.11.1981 Вибрационный источник сейсмических сигналов Войцеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Дубов А.И.

41. A.c. СССР № 915598 от 23.11.1981 Вибрационный источник сейсмических сигналов для акваторий. Ковалевский В.В.:

42. A.c. СССР № 159065 от 6.05.1981 Вибросейсмический излучатель Алексеев A.C., Войцеховский Б.В., Горбачев А.Т., Ковалевский В.В., Быков Н.С., Мякин Г.В., Бутеев А.И.

43. A.c. СССР № 1062630 от 22.08.1983 Вибрационный источник сейсмических сигналов для акваторий. Войцеховский Б.В., Ковалевский В.В., Бутеев А.И., Дубов А.И.

44. A.c. СССР № 1829656 от 13.10.1992. Вибрационный источник сейсмических волн: Алексеев A.C., Ковалевский В.В., Пушной Б.М.и др.

45. A.c. СССР № 1831127 от 13.10.1992 Вибрационный источник сейсмических волн. Алексеев A.C., Ковалевский В.В., Пушной Б.М. и др.

46. A.c. СССР 894634. Способ вибропросвечивания Земли. А.С.Алешин, В.Б.Гущин. -Опубл. в Б.И., 1981, №48.

47. A.c. СССР 289374 . Гидравлический вибратор. Б.В.Войцеховский, А.А.Зуев, Е.Н.Кондратенко и др. Опубл. в Б.И., 1971, № I.

48. A.c. СССР 913297 . Вибрационный источник сейсмических сигналов. А.С.Шагинян, А.Г.Асан-Джалалов, И.С.Чичинин, В.В. Циммерман, Опубл. в Б.И., 1982, № 10.

49. A.c. СССР 898362 . Источник поперечных сейсмических волн. Л.И.Иванов, А.С.Шагинян, А.Г.Асан-Джалалов, А.И.Бугаец. Опубл. в Б.И., 1982, № 2.

50. A.c. СССР 845I3I . Электрогидравпнческий вибрационный источник сейсмических сигналов. Б.Я.Кулебякин, В.А.Красюков» Л.Г. Козлов, В.И.Недавний, Опубл. в Б.И., 1981, №25.

51. A.c. СССР 890302 . Устройство дая ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине. Д.С.Подозерский, С.А.Козырев. Опубл. в Б.И., 1981, №46.

52. A.c. СССР 911402 . Способ генерирования сейсмических волн. А.А.Зуев, Н.П.Ряшенцев, И.С.Чичинин. Опубл. в Б.И., 1982, № 9.

53. A.c. СССР 911403 . Вибрационный источник сейсмических сигналов. Б.В.Войцеховский, А.И.Бутеев, В.В.Ковалевский, А.И. Дубов. Опубл. в Б.И., 1982, №9.

54. A.c. СССР 894634 Способ вибропросвечивания Земли A.C. Алешин, В.В. Гущин. -Опубл. ВБ.И., 1981, №48

55. Бабаев Д.Х., Гамбаров Ю.Г., Шихалиев Ю.А., Чичинин И.С. Теоретическая модель источника сейсмических волн для морской сейсморазведки и некоторые результаты экспериментальных исследований // Геология и геофизика. 1980. - N 3. - С. 100-117.

56. Бухгольц Г. Сейсмические исследования трехмерной модели. // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981. - С. 280-295.

57. Бабаков И.М. Теория колебаний. Изд. "Наука", М., 1968, с.513

58. Бабешко В.А., Бабешко О.М., Собисевич А.Л. Исследование поведения вязкой жидкости при вибровоздействии //Докл. РАН. 1993. - Т. 336, N 6. - С. 760-762.

59. Бабешко В.А., Селезнев М.Г., Шагинян A.C. Способ определения параметров смещения упругой среды при гармоническом воздействии // Прикладная геофизика. -1983.-Вып. 106. С. 32-39.

60. Бабешко В.А., Ткачев Г.В. Вибрация круглой трещины при трехкомпонентной нагрузке // Прикл. мат. и мех. 1980. - Т. 44, вып. 5. - С. 857-866.

61. Бабешко В.А., Шошина С.Ю., Собисевич А.Л. Исследование условий возникновения резонансов на неоднородностях в неограниченной среде // Докл. РАН. 1993. - Т. 335, N6.- С. 716-718.

62. Бабешко В.А., Калинчук В.В., Селезнев М.Г. Обзор методов изучения волновых полей, возбуждаемых в упругих средах вибрирующими штампами. В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. - М.: Наука, 1981, с.126-132

63. Бабешко В.А., Бяков А.Ю., Шереметьев В.М., Круглякова Р.П., Шестопалов В.Л. Перспективы прогноза землетрясений по комплексу геофизических, геохимических и астрономо-геодезических методов. // Геофизика, №5. 2005 с. 65-68.

64. Бабич В.М., Булдырев B.C., Молотков И.А. Пространственно-временной лучевой метод,- Л:ЛГУ.-1985,- 271 с.

65. Баишев Б.Т., Евченко B.C., Сургучев М.Л., Усенко В.Ф. Состояние и развитие гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи в стране // Современные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Наука, 1992.

66. Балашканд М.И., Ловля С.А. Источники возбуждения упругих волн для сейсмической разведке на акваториях. М.: Недра, 1977. - 129 с.

67. Белов Г.В. Новые источники сейсмической энергии за рубежом, Региональная разведочная геофизика. - М.: ОНТЙ ВИЭМС, 1969, вьш.22, с.132-138.

68. Берзон И.С, Епинатьева A.M., Парийская Г.Ц., Стародубровская С.П. Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах. М.: АН СССР, 1962. - 511 с.

69. Бородачев Н.М. Динамическая контактная задача для штампа с плоским круглым основанием, лежащего на упругом полупространстве. // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение, 1964, & 2, с.43.

70. Бородачев Н.М. Вынужденные колебания жестких плит и массивов, лежащих на упругом полупространстве. // Основания» фундаменты и механика грунтов, 1966, № I, с.8-10.

71. Бреховских JIM. Волны в слоистых средах. М., 1957. - 502 с.

72. Бунгум X., Хьортенберг Э., Рисбо Т. Использование сейсмических колебаний, генерируемых плотиной гидроэлектростанции, для изучения вариаций сейсмических скоростей // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981.-С. 248-259.

73. Бурлаков В.Н., Евчатов Г.П., Кулаков В.Ф. и др. Алгоритмы и некоторые результаты обработки данных площадной съемки вибросейсмического поля. В кн.: Вибросейсмические методы исследования: Тез. Всес. конф. 28 сент.1981 г, -Новосибирск, 1981,с.55-56.

74. Бяков Ю.А., Бяков А.Ю., Костяшкин С.И. Круглякова Р.П., Шестопалов B.JI. Система для прогнозирования землетрясений: Патент 35445 от 29.10.2003,

75. Вибрационная сейсморазведка на продольных и поперечных волнах // Тр. СНИИГИМСа и ИГГ СО АН СССР. Новосибирск, 1975, вып.219. -138 с.

76. Вибросейсмические методы исследования, Новосибирск, 1981

77. Вопросы возбуждения сейсмических волн вибрационными источниками // Тр. Сб.науч.тр. ИГГ СО АН СССР. Новосибирск, 1976. - 128 с.

78. Вопросы вибрационного сейсмического зондирования. Новосибирск: Наука, 1981. 124 с.

79. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М.: Наука,- 1971.- 512 с.

80. Гальперин Е.И., Винник Л.П., Петерсен Н.В. О модуляции высокочастотного сейсмического шума приливными деформациями литосферы // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1987. -N 12. - С. 102-109.

81. Гамбурцев А.Г. Сейсмический мониторинг литосферы. М.: Наука, 1992.•94. Гамбурцев Г.А. Избранные труды. М.: Наука, 1960. - 461 с.

82. Геза Н.И., Юшин В.И. О некоторых особенностях корреляционного накопления слабых вибросейсмических сигналов // Вопросы вибрационного сейсмического зондирования. Новосибирск, 1981. - С. 99-111.

83. Геллер PJL Развитие вибросейсмических методов в США. // Экспресс-информация, Сер. Регион, развед. и промысл, геофизика. М.: ОНТИ ВИЭМС, 1974, вып.4. - 32 с.

84. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Варлаханов A.B., Салаватов P.M. Информационная система для активного мониторинга сейсмоопасных зон. // Тр. Вычислительного центра СО РАН. Серия Математ. Модел. в Геофизике. Вып. 4 Новосибирск, 1996 С.30-41

85. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Назаров A.B. Система активного вибросейсмического мониторинга. // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы, Новосибирск, ВЦ СО РАН, 1991, стр. 3-16.

86. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Взаимосвязь волновых полей мощных вибраторов с атмосферными и геодинамическими процессами // Геология и геофизика. 1999. - Т. 40, N 3. - С. 431-441.

87. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Вибросейсмический мониторинг сейсмоопасных зон // Вулканология и сейсмология. 1999. - N 6. - С. 5666.

88. Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Физические явления в зоне мощных вибраторов. // Динамика сплошной среды. Вып. 121. Акустика неоднородных сред. Новосибирск, 2002, с. 74-81.

89. Глубинные сейсмические исследования в Западной Сибири. М.: Наука, 1970 - 128 с.

90. Голыдтейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Изд. лит. по строит., 1971. -368 с.

91. Гольдин C.B., Дядьков П.Г. Дашевский Ю.А. Стратегия прогноза землетрясений на Южно-Байкальском геодинамическом полигоне.// Геология и геофизика, 2001., т. 42, № 10, с. 1484-1496.

92. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи, сигналы, системы. М.: Сов. радио, 1964. - 695 с.

93. Графов Б.М., Арутюнов C.JL, Казаринов В.Е., Кузнецов O.JL, Сиротинский Ю.В., Сунцов А.Е. Анализ геоакустического излучения нефтегазовой залежи при использовании технологии АНЧАР // Геофизика. 1998. - N 5. - С. 24-28.

94. Григорюк А. П., Салаватов P.M. Системы регистрации вибросейсмической информации. // Методы изучения, строение и мониторинг литосферы. Новосибирск, НИЦ ОИГГМ, 1998, стр. 55-60.

95. Гродзянская Т.М., Лукашин Ю.П. Сейсморазведка на непрерывных волнах. Обзор зарубежной литературы. М.: ВНИИОЭНГ, 1969. - 79 с.

96. Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. М.: Недра, 1970.

97. Гущин В.В., Докучаев, Заславский Ю.М., Конюхова И.Д. О распределении мощности между различными типами излучаемых волн в полубезграничной упругой среде. В кн. Исследование Земли невзрывными сейсмическим источниками. Изд. «Наука», М. 1981. С. 113-118.

98. Данилов И.А., Кузьменко А.П. Определение характеристик вибратора, возбуждающая сила которого превышает его вес // Исследование Земли вибрационными источниками. Новосибирск, 1990. - Вып. 1. - С. 77-83.

99. Дзевонский А., Андерсон Д. Сейсмическая томография // В мире науки. 1984. - N 12.-С. 16-25.

100. Довжок Е.М., Балакирев Ю.А., Мирзоян Л.Э. Регулирование разработки и увеличение нефтеотдачи пластов. Киев: Техника, 1984.

101. Евчатов Т.П., Сагайдачная О.М., Сагайдачный В.К. Система машинной обработки данных «Вибролокатора» на основе ЭВМ БЭСМ-6. -В кн.: Вибросейсмические метода исследования: Тез. Всес. конф, 28 сент. 1981 г, Новосибирск, 1981, с.54-55.

102. Егоров Г.В., Зуев A.A., Чичинин И.С. Морской вибрационный источник сейсмических волн для региональных работ // Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов. Новосибирск: Изд. ИГиГ СО АН СССР, 1986 - с.3-12.

103. Егоров Г.В., Комлягин А.Г., Михаэлис Ю.В. и др. Вибровозбудитель: A.c. 848076. Открытия. Изобр. -1981. N 27.

104. Еманов А.Ф. О применении вибраторов для определения сейсмостойкости зданий и в микросейсморайонировании // Геология и геофизика. 1995. - N 7. - С. 87-92.

105. Еманов А.Ф., Селезнев B.C., Кузьменко А.П. и др. Детальные инженерно-сейсмологические исследования зданий и сооружений // Методы изучения, строение и мониторинг литосферы: Мат. Междунар. конф. Новосибирск, 1998. - С. 61-72.

106. Еманов А.Ф., Селезнев B.C., Соловьев В.М. и др. Исследование динамических особенностей сезонных изменений волновых полей при вибросейсмическом мониторинге среды // Геология и геофизика. 1999. - Т. 40, N 3. - С. 474-486.

107. Еманов А.Ф., Кузьменко А.П., Селезнев B.C. Результаты изучения волнового поля от мощного центробежного виброисточника. В кн. Изучение и регистрация вибросейсмических сигналов; Новосибирск, 1986 г., с.105 120.

108. Еманов А.Ф., Соловьев В.М., Кузнецов B.JL, Сагайдачная О.М., Сальников A.C. Технология региональных исследований методом ГСЗ с вибрационным источником // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 25-30.

109. Жуков А.П., Шнеерсон М.В. Адаптивные нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. М. ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, 156 с.

110. Зарембо JI.K., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. М.: Наука, 1966.

111. Заславский Ю.М. К оценке мощности инфразвука, побочно излучаемого в атмосферу при вибрационном просвечивании Земли // Известия АН СССР. Сер. Физика Земли. -1982.-N9.-С. 86-89.

112. Золотарев A.A., Пряхина О.Д., Селезнев М.Г., Смирнова A.B.О возбуждении волн в слоистых средах осциллирующей нагрузкой. В кн.; Проблемы вибрационного просвечивания Земли. - М.: Наука, 1977, с.75-79.

113. Зуев A.A., Малахов А.П., Ряшенцев Н.П. Сквалшныш. Источник сейсмических волн для вибрационного просвечивания Земли. В кн.: Вопросы вибрационного сейсмического зондирования: Сб. научн. тр. ИГГ СО АН СССР. - Новосибирск, 1981, с.58-64.

114. Зуев A.A. Взаимодействие штампа с грунтом. В кн.: Вопросы вибрационного сейсмического зондирования: Сб.науч.тр. ИГГ СО АН СССР. - Новосибирск, 1981, с.79-92.

115. Ивашин В.В., Милорадов И.А., Симкин С.А., Чичинин И.С. Резонансные схемы согласования вибратора с грунтом // Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977. - С. 115-128.

116. Игнатьев A.B., Комлягин А.Г., Кулаков В.Ф. и др. Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн: A.c. 1291915. Открытия. Изобрет. 1987. -N 7.

117. Игнатьев A.B., Кулаков В.Ф., Сипайлов Г.А. Электромашинные вибраторы для сейсмической разведки // Вопросы возбуждения сейсмических волн вибрационным источником. Новосибирск, 1976. - С. 115-128.

118. Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. Изд. ИАиЭ СО АН СССР Новосибирск, 1973. С. 244 с.

119. Излучение и прием вибросейсмических сигналов. Новосибирск, 1990. - 185 с.

120. Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов: Сб. науч. тр. ИГГ СО АН СССР. Новосибирск, 1986. -140 с.

121. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973.

122. Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками / Отв.ред. А.В.Николаев, И.Н.Галкин. М.: Наука, 1981, - 336 с.

123. Карус Е.В. Развитие метода стационарных сейсмических колебаний // Сейсмические методы исследований. М.: Наука, 1966. с. 114-139. (гармонич)

124. Кейлис-Борок В.И., Молчан Г.М. Вычислительная сейсмология. М.: Геос, 1968.

125. Ковалевский В.В. Создание мощных сейсмических источников, основанных на использовании колебаний упругого объема в жидкости // Проблемы вибросейсмических методов исследований. Новосибирск, 1979.С.25-31

126. Ковалевский В.В. Применение нелинейных упругих элементов в сейсмических вибраторах // Проблемы вибросейсмических методов исследований. Новосибирск, 1979. с. 18-24

127. Ковалевский В.В. Динамика резонансного сейсмовибратора с нелинейными упругими элементами. // Вибросейсмические методы исследования, Новосибирск, 1981, с. 25-36

128. Ковалевский В.В. Моделирование процесса акустосейсмической индукции // Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1994. - Вып. 3. - С. 12-18.

129. Ковалевский В.В. Исследование акустосейсмических волновых полей, генерируемых поверхностными сейсмическими вибраторами // Акустический Журнал, 2005, том 51, Приложение, с. 104-114

130. Ковалевский В.В., Конюх Г.В. Моделирование сверхмощного шахтного гидрорезонансного виброисточника // Тр. Междунар. конф. «Внутреннее ядро 2000» -М., 2001.

131. Ковалевский В.В., Пушной Б.М., Салаватов P.M. Оценки погрешности измерения вибросейсмических сигналов // Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. -1996.-Вып. 4.-С. 80-93.

132. Конюх Г.В., Михайленко Б.Г. Комплексирование метода прямых и конечных интегральных преобразований Фурье при решении прямых динамических задач сейсмики // Тр. ИВМиМГ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. 1998. - Вып. 5. -С. 79-90.

133. Конюх Г.В., Михайленко Б.Г. Применение интегрального преобразования Лагерра при решении динамических задач сейсмики // Там же. С. 31-51.

134. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1973. -С. 151,707.

135. Косминская И.П. Метод глубинного сейсмического зондирования земной коры и верхней мантии. М.: Наука, 1968.

136. Косов В.М., Линчевский Д.Ф. Результаты опробования вибросейсмического комплекса аппаратуры и оборудования. // Развед.геофизика. -М.: Недра, 1979, вьш.87, с.49-55.

137. Кострыгин Ю.П., Барулин Д.А. О целесообразности применения комбинированных сигналов в современной вибросейсморазведке // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 36-38.

138. Красников Н.Д. Динамические свойства грунтов и методы их определения. JL: Стройиздат» 1970. - 239 с.

139. Крылов C.B., Мишенькина З.Р., Мишенькин Б.П. и др. Детальные сейсмические исследования литосферы наР- и S-волнах. Новосибирск: Наука, 1993. - 199 с.

140. Куликов В.А., Лебедев К.А., Яковлев A.A. Возбуждение поперечных волн скважинным пневматическим источником. // Геология и геофизика» 1977, № 6, с.137-145.

141. Курленя М.В., Сердюков C.B. Исследование процессов становления и релаксации сейсмической люминесценции горных пород в вибросейсмическом поле малой энергии//ФТПРПИ. 1999.-N 1.

142. Курленя М.В., Сердюков C.B. Определение области вибросейсмического воздействия на месторождение нефти с дневной поверхности. // ФТПРПИ. 1999. -N4.

143. Курленя М.В., Сердюков C.B. Реакция флюидов нефтепродуктивного пласта на вибросейсмическое воздействие малой интенсивности // ФТПРПИ. 1999. - N 2.

144. Кучумов Р.Я. Применение метода вибровоздействия в нефтедобыче. Уфа: Башкирское кн. изд., 1988.

145. Лепендин Л.Ф. Акустика. M.: Высш. шк., 1978. - 448 е.

146. Ляпин A.A., Собисевич А.Л. Об особенностях формирования пограничного слоя дилатансии в многослойном полупространстве с заглубленной полостью // Докл. РАН.- 1999.-Т. 367,N1.

147. Мак Эвили. Глубинное зондирование методом «Вибросейс» в центральной Калифорнии. // Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977. -С.152-162.

148. Макарюк Н.В., Малахов А.П., Ряшенцев Н.П. Обоснование конструктивной схемы источника вибросейсмических колебаний для вибрационного просвечивания Земли. -В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М-.: Наука, 1981, с.161-168

149. Манштейн А.К., Эпов М.И., Куликов В.А. и др. Управляемые динамические процессы в водонасыщенных терригенных породах // Геодинамика и эволюция Земли: Мат. науч. конф. РФФИ. Новосибирск, 1996. - С. 252.

150. Мартынов В.Н., Михайленко Б.Г. Численное моделирование распространения упругих волн в анизотропных неоднородных средах (случай полупространства и сферы) // Математические методы интерпретации геофизических наблюдений. -Новосибирск, 1979. С, 85-113.

151. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968.

152. Марпл-Мл.С.П. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. М.: Мир, 1990.- 584 с.

153. Методы расширения частотного диапазона .вибросейсмических колебаний. Новосибирск: Наука, 1987. 146 с

154. Михайленко Б.Г. Метод решения динамических задач сейсмики для двумерно-неоднородных моделей сред // Докл. АН СССР. 1979. - Т. 246, N 1. - С. 47-51.

155. Михайленко Б.Г. Расчет теоретических сейсмограмм для многомерно-неоднородных моделей сред // Условно-корректные задачи математической физики в-интерпретации геофизических наблюдений. Новосибирск, 1978. - С. 75-88.

156. Михайленко Б.Г. Сейсмические поля в сложнопостроенных средах. Новосибирск: Изд. СО РАН, 1988.- 311

157. Михаэлис Ю.В., Комлягин А.Г., Кулаков В.Ф. Вибратор: A.c. 620285. Открытия. Изобр. 1978. -N31.

158. Морз Ф. Колебания и звук. М.,-Л.: ГИТТЛ, 1949. - 496 с.

159. Мячкин В.И., Костров Б.В., Соболев Г.А., Шамина О.Г. Основы физики очага и предвестники землетрясений // Физика очага землетрясений. М.: Наука, 1975. - С. 629.

160. Невский М.В., Николаев A.B., Ризниченко Ю.Ю. Рассеяние и поглощение продольных сейсмических волн в земной коре. // Изв. АН СССР. Физика Земли, 1982, № 10, с.20-30.

161. Недра Байкала по сейсмическим данным. Новосибирск: Наука, 1981. - 105 с.

162. Нерсесов И.Л., Раутиан Т.Г. Кинематика и динамика сейсмических волн на расстояниях до 3500 км от эпицентра // Экспериментальная сейсмика. М.: Наука, 1964.

163. Нерсесов И.Л., Семенов А.Н., Симбирева И.Г. Пространственно-временное распределение времен пробега поперечных и продольных волн в Гармском районе // Экспериментальная сейсмология. М.: Наука, 1971. - С. 334-345.

164. Николаев A.B. Сейсмический метод изучения вариаций скоростей упругих волн. // Изв. АН СССР. Физика Земли, 1970, № 5, С. 5-12 .

165. Николаев A.B., Артюшков Е.В., Чичинин И.С. и др. Вибрационное просвечивание Земли. М.: ВИНИТИ, 1974. Деп. N 2549-74.

166. Николаев A.B. Возможность вибрационного просвечивания Земди. // Изв.АН СССР. Физика Земли, 1975, №4, с. 10-21.

167. Николаев A.B. Вибрационное просвечивание метод исследования Земли // Проблемы вибрационного просвечивания Земли. - М.: Наука, 1977. - С. 5-14.

168. Николаев A.B. Сейсмика неоднородных и мутных сред. М„: Наука, 1977. - 173 с.

169. Николаев A.B. Изучение Земли невзрывными сейсмическими источниками // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981. -С. 5-29.

170. Николаев A.B. Проблемы нелинейной сейсмики // Проблемы нелинейной сейсмики. -М.: Наука, 1987. -С. 5-20.

171. Николаев A.B., Ряшенцев Н.П., Чичинин .И.С. Техника вибрационного просвечивания Земли. // Вестн. АН СССР, 1980, № 7, с.28- 36.

172. Николаевский В.Н. Обзор: земная кора, дилатансия и землетрясения // Успехи науки и техники.-М.: Мир, 1982.-С. 133-215.

173. Обработка близвертикальных данных МОВ-ОГТ, А.К. Сулейманов, Р.Г. Берзин, Т.В. Давыдова, А.П. Жуков. В сб. «Глубинное строение и геодинамика Южного Урала (проект Уралсейс)», Тверь: Гере, 2001, с.22-30.

174. Огурцов К.И. О расчете волновых полей в упругих однородных средах с плоскопараллельными границами раздела. // ПММ, 1962, т.26, № 2, с.350-355.

175. Пат. СССР 598577 . Гидравлический вибратор дая возбуждения сейсмических сигналов / Д.В.Фяейр, Д.Х.Миллер. Опубл. в Б.И., 1978, № 10

176. Пат. СССР 412695 . Источник поперечных волн в грунте / М. Лявернь. Опубл. в Б.И., 1974, № 3.

177. Павленкова Н.И. О региональной сейсмической границе в самых верхах мантии // Физика Земли. 1995. -N 12. - С. 58-71.

178. Пейн Г. Физика колебаний и волн. М.: Мир, 1979. - 387 с.

179. Петрашень Г.И. Основы математической теории распространения упругих волн // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. 1978. - Вып. 18.-С. 227-235.

180. Попандопуло Г.А. Влияние сейсмических приливов на скорости сейсмических волн //Докл. АН СССР. 1982. - Т. 262,N 3. - С. 580-583.

181. Проблемы нелинейной сейсмики / Под ред. А.В.Николаева. М.: Наука, 1987. - 288 с.

182. Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы, Новосибирск, ВЦ,1988

183. Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы, Новосибирск, ВЦ, 1992

184. Проблемы вибрационного просвечивания Земли / Отв.ред. A.B. Николаев, И.Н.Галкин М.: Наука, 1977, - 240 с.

185. Проблемы вибросейсмических методов исследований, Новосибирск, 1979,

186. Б.М.Пушной, В.В.Ковалевский и др. Вибрационный гидрорезонансный источник сейсмических волн. // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы. Новосибирск, 1992, с.39 44.

187. Пушной Б.М., Ковалевский В.В., Б.Г.Матушкин Моделирование процесса управления резонансным сейсмическим вибратором. // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы, Новосибирск, ВЦ, 1988

188. Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. Вып.2. М.: ОИФЗ РАН

189. Разин A.B. Об излучении волн Стонели нормальным к границе газ-твердое тело гармоническим силовым источником // Известия АН СССР. Сер. Физика Земли. -1991. № 12.-С. 100-104.

190. Разин A.B. Распространение сферического акустического дельта-импульса вдоль границы раздела газ-твердое тело // Физика Земли. 1993. - № 2. - С. 73-77.

191. Ридигер В.И. Бабиенко Л.Д. Амплитудно-фазовый метод вибросейсмических исследований.// Сейсмическое просвечивание очаговых зон. М.: ИФЗ АН СССР, 1983. с. 23-27.

192. Романов В.Г. Некоторые обратные задачи для уравнений гиперболического типа.-Новосибирск: Наука,- Сиб.отд. 1969.- 196 с.

193. Руденко О.В., Собисевич A.JI. О влиянии резонансных структур геофизической среды на режим работы геоакустической антенны (вибратора) // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. М.; ОИФЗ РАН, 1996. - Вып. 2. - С. 209-219.

194. Рябой В.З. Структура верхней мантии территории СССР по сейсмическим данным. -М.: Недра, 1979.

195. Садовский М.А., Абасов М.Т., Николаев A.B. Перспективы вибрационного воздействия на нефтяную залежь с целью повышения нефтеотдачи // Вестник АН СССР. 1986.-№9. с. 95-99.

196. Статистическая радиотехника. / Под ред. В.И. Тихонова. М.: Советское радио, 1966. 432 с.

197. Сейсмическая томография / Пер. с англ. под ред. Нолета. М.: Мир, 1990. - 416 с.

198. Селезнев B.C., Соловьев В.М. Отзыв-комментарий на статью А.Н. Булгатова. Вероятная тектоническая природа докайнозойского осадочного комплекса южной котловины оз. Байкал // Геология и геофизика. 1999. - Т. 40, N 10. - С. 1513-1516.

199. Селезнев B.C., Еманов А.Ф., Соловьев В.М., Алексеев A.C. Глинский Б.М., Ковалевский В.В. Исследование земной коры и верхней мантии территории Сибири с использованием мощных вибрационных источников. // Вестник НЯЦ PK, выпуск 2, 2004, с. 154-159.

200. Сердюков C.B. Методика оценки эффективности вибросейсмического воздействия на нефтепродуктивные пласты с дневной поверхности. Новосибирск, 1998. 36 с.-(Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИГД; 1).

201. Сердюков C.B., Кривопуцкий B.C., Гамзатов С.М. Исследования сейсмических и акустических полей при низкочастотном вибрационном воздействии на нефтяной пласт. Новосибирск, 1991. 42 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИГД; 43).

202. Сердюков C.B., Симонов Б.Ф., Чередников E.H. Патент РФ N 2078913. Способ разработки нефтегазового месторождения БИ. - 1997. - N 13.

203. Силонов С.Ю, .Алелюхин Н.П. Опыт применения виброисточников СВ-27/150-362 (ЗАО «ГЕОСВИП») в ОАО «Самаранефтегеофизика» // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 43-45.

204. Смирнов В.П. Электромагнитные источники сейсмических колебаний ряда «Енисей СЭМ, КЭМ» // Приборы и системы разведочной геофизики. 2003. - № 1. - С. 21-25.

205. Собисевич А.Л. Математические модели активного мониторинга геофизической среды // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. М.: ОИФЗ РАН, 1996. -Вып. 2.-С. 116-130.

206. Собисевич A.JI. О некоторых аномальных явлениях, возникающих при активном воздействии на реальную геофизическую среду // Развитие методов и средств экспериментальной геофизики. М.: ОИФЗ РАН, 1996. - Вып. 2. - С. 164-173.

207. Собисевич Л.Е., Собисевич А.Л. Моделирование сейсмических полей в геофизической среде с учетом наличия локальных резонансных структур // Геофизика на рубеже веков: Избр. тр. ученых ОИФЗ РАН. М.: ОИФЗ РАН, 1999. -С.170-193.

208. Собисевич Л.Е., Шумейко В.И., Селезнев М.Г. и др. Локальные резонансы в слоистых средах. М.: ОИФЗ РАН, Московский филиал ГНИЦ ПГК при КубГУ Министерства образования РФ, 2000. - 178 с.

209. Соболев Г.А. Изучение образования предвестников разрыва сдвигового типа в лабораторных условиях // Поиск предвестников землетрясений. М., 1978. С. 86-99.

210. Соболев Г.А. Парадигма процесса подготовки землетрясения и стратегия прогноза // Опыт комплексного изучения геофизических полей для целей сейсмопрогноза. Материалы конференции. М. 1998. С. 5-7.

211. Соловьев В.М., Селезнев B.C., Еманов А.Ф. К обоснованию постановки вибросейсмического мониторинга юго-западной части Байкальской рифтовой зоны. -Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998. С. 105-111.

212. Сенин А.Г. Адаптивное обнаружение неизвестного сигнала.// Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы, Новосибирск, ВЦ СО РАН, 1988. с. 109-118.

213. Солодовников B.B. Статистическая динамика систем автоматического управления. -М.: Физматгиз, 1960. 266 с.

214. Справочник по средствам автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 386.

215. Ставницер Л.Р. Исследование динамической сжимаемости грунтов // Основания и фундаменты, 1966, № 56, с.25-46.

216. Страхов В.Н. Как геофизики должны осуществлять краткосрочный прогноз землетрясений. // Геофизика, № 6, 2003, с. 54-57.

217. Суетин П.К. Классические ортогональные многочлены. М.: Наука, 1974. - 280 с.

218. Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки / Под ред. М.Б. Шнеерсона,- М.: Изд. «Недра», 1998,248 с.

219. Теория и практика полевого эксперимента Уралсейс, Р.Г.Берзин, А.К. Сулейманов, Н.К. Юнусов, С.Н. Кашубин. В сб. «Глубинное строение и геодинамика Южного Урала (проект Уралсейс)», Тверь: Гере, 2001, с.13-21.

220. Техника и методика вибрационного возбуждения и регистрации сейсмических волн. Новосибирск: Наука, 1987. 172 с

221. Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1994. - Вып. 3.

222. Тр. ВЦ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1996. - Вып. 4.

223. Тр. ИВМиМГ СО РАН. Сер. Мат. модел. в геофизике. Новосибирск, 1998. - Вып. 5.

224. Фатьянов А.Г., Михайленко Б.Г. Метод расчета нестационарных волновых полей в неупругих слоисто-неоднородных средах // Докл. АН СССР. 1988. - Т. 301, N 4. - С. 1024-1027.

225. Фатьянов А.Г., Михайленко Б.Г. Полуаналитический метод расчета нестационарных волновых полей для слоисто-однородных моделей сред // Математические методы решения прямых и обратных задач геофизики. Новосибирск, 1981. - С. 92-104.

226. Физические основы сейсмического метода. М.: Наука, 1991. -240 с.

227. Хаврошкин О.Б. Сейсмическая нелинейность в волновых полях, процессах и среде: Дис. док. физ.-мат. наук. М.: ИФЗ РАН, 1998.

228. Хайретдинов М.С., Григоркж А.П., Дворецкая Л.Г. Частотно-временные характеристики вибросейсмических полей // Мат. междунар. конф. «Методы изучения, строение и мониторинг литосферы». Новосибирск: Изд. НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998.-С. 111-116.

229. Хайретдинов М.С. Нелинейные физические явления в смежных геофизических полях. // Матер, межд. конф. «Математические методы в геофизике», ИВМиМГ, Новосибирск, ч.2, С.541-546

230. Хайретдинов М.С. Численные характеристики физической нелинейности в вибрационной сейсмике. // Труды межд. конф. по вычисл. математике, ч.П, Новосибирск, 2004, С. 740-746

231. Хелгасон С. Преобразование Радона. М.: Мир.-198

232. Шагинян A.C. Создание вибрационных источников большой мощности дая глубинного зондирования Земли. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. - М.: Наука, 1977, с. 128-136.

233. Шестопалов В.Л., Бяков Ю.А., Кордзадзе Г.А., Баханов О.Н. Глумов В.П. Котяшкин С.И., 2001, Геодинамический полигон многоцелевого назначения: Свидетельство на полезную модель № 18314 от 10.06.2001

234. Шнеерсон М.Б., Жуков А.П. Наземная невзрывная, сейсморазведка сейсморазведка XXI века, // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 5-8.

235. Шнеерсон М.Б. К вопросу определения уровней воздействия наземных невзрывных источников сейсмических колебаний на наземные и подземные сооружения. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 42.

236. Шорохов М.Н. Система измерения и экспресс-обработки вибросейсмических сигналов. // Труды ВЦ СО РАН. Математическое моделирование в геофизике. 1996, Выпуск 4, стр. 128-146

237. Чичинин И.С. Вибрационное излучение сейсмических волн. М.: Недра, 1984. - 224 с.

238. Чичинин И.С. Вопросы теории сейсмического виброзондирования // Методика сейсморазведки. М.: Наука, 1965. - С. 147-163.

239. Чичинин И.С. О путях создания виброисточников для сейсмических исследований Земли на больших (2-3 тыс. км) глубинах // Излучение и прием вибросейсмических сигналов. Новосибирск, 1990. - С. 5-40.

240. Чичинин И.С. Решение задачи о взаимодействии в жидкой среде близкорасположенных сейсмических источников типа пульсирующего газового шара. Новосибирск, 1988. - 49 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИГиГ, 19).

241. Чичинин И.С. Частотный метод вибрационной сейсмики // Теория и практика наземной сейсморазведки. М.: Недра, 1998. - С. 307-320.

242. Чичинин И.С. Исследование механизма формирования продольных и поперечных сейсмических волн источником, заданным в виде осциллирующего шара. В кн.: Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. - Новосибирск, 1973, с.45-79.

243. Чичинин И.С. Теоретические исследования вибрационного излучения сейсмических волн с заданным спектром. // Геология и геофизика, 1978, № 8, с.85-96.

244. Чичинин И.О. О методике испытаний невзрывных источников сейсмических сигналов. В кн.: Вибрационная сейсморазведка на продольных и поперечных волнах: Тр. СНИИ ГгиМСа и ИГГ СО АН СССР. - Новосибирск, 1975, вьш.219, с.118-133.

245. Чичинин И.С. Об одной возможности применения мощных низкочастотных сейсмических вибраторов для диагностики физического состояния зданий и сооружений. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 22-24.

246. Чичинин И.С., Кузьменко А.П. Теоретические модели сферических источников сейсмических волн // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981. - С. 94-112.

247. Чичинин И.С., Юшин В.И. Преобразования сигналов в вибрационной сейсморазведке // Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. -Новосибирск: Изд. ИАиЭ СО АН СССР, 1973. С. 3-20.

248. Чичинин И.С., Юшин В.И. Частотный метод вибросейсмических исследований // Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977. - С. 14-31.

249. Циммерман В.В. Качество вибрационного излучения. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 19-21.

250. Эпов М.И., Манштейн А.К., Сухорукова Н.В. и др. Изменение электропроводности терригенных пород, вызванное вибросейсмическим воздействием // Тр. Междунар. геофиз. конф. SEG-95. Санкт-Петербург, 1995. - Т. 2. - докл. 3.04.

251. Юшин В.И. О фильтрующей функции в частотном методе вибрационной сейсморазведки // Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. -Новосибирск: Изд. ИАиЭ СО АН СССР, 1973. С. 21-30.

252. Юшин В.И. Об особенностях нелинейного взаимодействия поверхностного сейсмического виброисточника с грунтом // Геология и геофизика. 1994. - Т. 33, N 5.-С. 161-166.

253. Юшин В.И. Техническое устройство и результаты применения сейсморазведочного комплекса «Вибролокатор» // Развитие сейсмических методов исследований земной коры и верхней мантии в Сибири. Новосибирск, 1981. - С. 94-106.

254. Юшин В.И. Об амплитудной и энергетической эквивалентности вибрационной и импульсной сейсморазведки. // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 12-17.

255. Юшин В.И., Велинский В.В., Геза Н.И., Савиных B.C. Экспериментальная оценка тензочувствительности коры в районе Байкала по данным активного вибросейсмического мониторинга и упругого прилива // Геология и геофизика. -1999.-Т. 40, N3,-С. 395-408.

256. Юшин В.И., Геза Н.И. О помехоустойчивости корреляционного накопления вибросейсмических сигналов при широкополосном и монохроматическом излучении // Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов: Сб. науч. тр. ИГиГ СО АН СССР. Новосибирск, 1968.

257. Юшин В.И., Геза Н.И., Юн Ен Дин. Об экспериментальной оценке возможности корреляционного накопления вибросейсмических сигналов для целей глубинного сейсмического зондирования // Геология и геофизика. 1980. -N11.

258. Юшин В.И., Старков М.А., Чичинин И.С. Цифровой генератор гармонического сигнала с линейным законом изменения частоты: А.с. 239655. ИПОТЗ. 1969. - N 11.

259. Aki К., Fazio T.De., Reasenberg P., Nur A. An active experiment with earthquake fault for an estimation of the in situ stress // Bull. Seism. Sos. Amer. 1970. - Vol. 60. - P. 13151335. (приливы)

260. Alekseev A.S. A multidisciplinary mathematical model of combined foreshock for earthquake prediction research // J. Earthq. Predic. Res. 1993. - Vol. 2, N 2. - P. 137-151.

261. Alekseev A.S. Complementary features of geophysical methods and the computational aspect of joint data inversion // 54th Meeting of European Association of Exploration Geophys. Paris, 1992. - P. 750-751.

262. Alekseev A.S., Belonosov V.S. The scattering of plane wales in inhomogecons half-space // App. Math. Lett. 1995. - Vol. 8, N 2. - P. 13-19.

263. Alekseev A.S., Belonosov A.S., Petrenko V.E. A mathematical model of determining the stress field and dilatant zones by geodetic data // Bull. NCC. Ser. Math. Model, in Geophys. 1998. - Iss. 4. - P. 15-22.219.

264. Alekseev A.S., Belonosov A.S., Petrenko V.E. On the multidisciplinary approach to determination of an integral earthquake precoursor // J. Earthq. Predic. Studies. 1999. -Vol. 10,N8.-P. 462-471.

265. Alekseev A.S., Dorovskiy V.N., Belonosov V.S., Serdyukov S.V. at all. A model of vibrostimulation of oil deposits: Final report on grant CRDF N RGO-680. Novosibirsk, 2000,- 168 p.

266. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Kovalevsky V.V., Mikhailenko B.G. Problems of active seismology // Upper Mantle Heterogeneities from Active and Passive Seismology: Nato ASI Series Vol. / Ed. K.Fuchs. ARW96/044sDIS 5730m-m, 1997.

267. Alekseev A.S., Glinsky B.M., Kovalevsky V.V., Mikhailenko B.G. The problems of active seismology // Trans. 2nd Int. Conf. "The Structure of Upper Mantle". Moscow, 1997. - P. 1-8.

268. Alekseev A.S., Kovalevsky V.V. Powerful vibrator for deep Earth interior investigations // LX Ann. Int. Meeting Soc. of Exploration Geophys. San-Francisco, 1990. - P. 956-957.

269. Alekseev A.S., Mikhailenko B.G. Mathematical models of elastic wave processes in seismology and seismic prospecting // J. Simulation Practice and Theory. 1999. - P. 125151.

270. Alekseev A.S., Mikhailenko B.G. The solution of dynamic problems of elastic wave propagation in inhomogeneous media by a combination of partial separation of variables and finite-difference method// J. Geophysics. 1980. - Vol. 48. P. 161-172.

271. Biot M.A. Propagation of elastic waves in a cylindrical bore containing a fluid // J. Appl. Phys. 1952. - Vol. 23, N 9. - P. 997-1005.

272. Brevet d 'invention №1.54-3683* Perfectionnements apportes aux moyens pour effectuer une prospection sismique souse- marine, J.H.Cole, F.Clinch. Patented Sept.16. 1968,

273. Brevet d'invention №1.598521. Source d'enerqie pour 1'exploration sismique. H.D.Coburn, K.C.Johnson, G.H.Kelly. 6.7.1970

274. Bungum H., Risbo T., Hjortenberg E. Precise continuoous monitoring of seismic velocity variations and their possible connection to solid earth tides // J. Geophys. Res. 1977. -Vol.' 82. - P. 5365.

275. Burridge R., Knopoff L. Model and theoretical seismicity // Bull. Seism. Soc. Amer. -1967.-Vol. 57, N3,-P. 341-372.

276. Cerveny V., Molotkov I.A., Psencik I. Ray method.in seismology. Prague: Varlovar. Univ., 1977.-281 p.

277. Cerveny V., Ravindra R. Theory of seismic head waves. Toronto: Toronto Univ. Press, 1971.-250 p.

278. Cole J.H. "Vibroseis" effective, harmless seismic exploration tool. // Oil and gas, Oct. 1967.

279. Denis Mougenot Высокопроизводительный ВиброСейс // Приборы и системы разведочной геофизики, №3, 2004, с. 9-11.

280. Eisler J.D. Investigation of a method for determining stress accumulation at depth // Bull. Seism. Soc. Amer. 1967. - Vol. 57. - P. 891-911.

281. Fazio T.De., Aki K., Alba I. Solid earth tide and observed change in the in situ seismic velocity//J. Geophys. Res. 1973. - Vol. 78. - P. 1319-1322.

282. Fuchs K., Muller G. Computation of synthetic seismograms with the reflectivity method and comparison with observations // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1971. - Vol. 23. - P. 417-433.

283. Geyer R.L. The Vibroseis system of seismic mapping. // J.Canad.Soc.Sxplorat.Geophys. 1970, 6, №1,

284. Glinskii B.M., Kovalevskii V.V., Khairetdinov M.S. Vibroseismic monitoring of Earthquake-Prone Areas. // Vol. Seis. 2000. - Vol. 21. - P. 723-730.

285. Glinsky B.M., Khairetdinov M.S., Kovalevsky V.V. Nonlinear wave effects in the powerful seismic vibrators zones // 16-th Intern. Symp. on Nonlinear Acoustics, Fasilty of Physics. Moscow, 2002. - P. 327-330.

286. Gupta I.N., Hartenberger R.A. Seismic phases and scaling associated with smal highexplosive surface shots//Bull. Seism. Soc. Amer. 1981. - Vol. 71, N 6. - P. 1731-1741.

287. Haskell N.A. The dispersion of surface waves in multi-layered media // Bull. Seism. Soc. Amer. 1953. - Vol. 43. - P. 17-43.254.

288. Herrin E., Taggart Y. Regional variationbi in Pn velicity and their effect on the location of epicenters // Bull. Seism. Soc. Amer. 1962. - Vol. 52, N 5. - P. 1037-1046.

289. Hodgson R.N., Ross R.C. // Oil and Ges. J. 1983. - N 5. - P. 115-126.

290. Holdberg O. Computational aspects of the choice of operator and sampling interval for numerical differentiation in large-scale simulation of wave phenomena // Geophys. Prosp. -1987.-Vol.35.-P. 629-655.

291. Hron F. introduction to the ray theory in a broader sense: application to seismology. // Text-book of Laboratorie de Physique de l'Ecola Normale Superieure. Paris: Universite de Paris, 1968. - 180 p.

292. Hron F., Mikhailenko B.G. Numerical modeling of nongeometrical effects by the Alekseev-Mikhailenko method // Bull. Seism. Soc. Amer. 1981. - Vol. 71, N 4. - P. 10111099.

293. Karal F.C., Keller J.B. Elastic wave propagation in homogeneous and inhomogeneous media// J. Acoust. Soc. Amer. 1959. - Vol. 31. - P. 694-705.

294. Khairetdinov M.S. Optimization problem in vibroseismic // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. 1999. - Iss. 3. - P. 131-139.

295. Khairetdinov M.S. The nonlinear wave effects in vibroseismic // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. 2003. - Iss. 8. - P. 59-69.

296. Khairetdinov M.S., Rodugin R.V. Influence of sounding nonlinearity effects on characteristics of a vibroseismic waves // 16-th Intern. Symp. on Nonlinear Acoustics, Fasilty of Physics. Moscow, 2002. - P. 284-286.

297. Khairetdinov M.S., Rodionov Y.I., Sedukhina G.F. Nonlinear wave phenomena and data processing. // The Proceedings of 8-th Korea-Russia Int. Symposium (KORUS-2004), v.2, p.80-84, 2004

298. Konyukh G.V., Krivtsov Y.V., Mikhailenko B.G. Numerical-analytical algorithm of seismic wave propagation in inhomogeneous media // Appl. Math. Lett. 1998. - Vol. 11, N1,-P. 23-29.

299. Konyukh G.V., Mikhailenko B.G. Forward seismic modeling based on combination of finite Fourier transforms with matrix decomposition method // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. 1998. - Iss. 4. - P. 93-102.

300. Konyukh G.V., Mikhailenko B.G., Mikhailov A.A. Application of the integral Laguerre transforms for forward seismic modeling // J. Computat. Acoustics. 2001. - Vol. 9, N 3. -P. 1-19.

301. Korneev V., Nadeau R., Vibroseismic monitoring of San Andreas Fault in California. // The Proceedings of 1st International Workshop on Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics (IWAM04) Mizunami, Japan, 2004 - p. 88-95.

302. Kovalevsky V.V. Modeling of the acoustoseismic induction process. // The Proceedings of 1st International Workshop on Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics (IWAM04) Mizunami, Japan, 2004 -. P. 73-79.

303. Kovalevsky V.V. Modeling of the acoustoseismic induction process. // Bull. NCC, Ser. Mathematical Modeling in Geophysics -1998. Iss. 3. P. 73-79.

304. Kovalevsky V.V., Modeling of Stonely wave generated by seismic vibrators. // Bull. NCC, Ser. Mathematical Modeling in Geophysics -2003 Iss. 8 - P. 69-78.

305. Kovalevsky V.V. Modeling of the hydroacoustic source for Earth's global tomography. // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center. Ser.: Mathematical Modeling in Geophysics. Issue:6(2000), pp.41-48.

306. Kovalevsky V.V., Reshetova G.V. Simulation of e superpower shaft hydroresonance vibrational source. // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. Iss. 7, 2002. P. 45-58.

307. Kovalevsky V.V. R.M. Salavatov. Using harmonic vibroseismic fields for geodinamic research. // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. Iss. 7, 2002 P. 80-86.

308. Kunitomo T., Kumazawa M. Active monitoring of the earth's structure by the seismic ACROSS. // The Proceedings of 1st International Workshop on Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics (IWAM04) Mizunami, Japan, 2004 - p. 218-222/

309. Laing W.E. Some basies and applications of the "Vibroseis" system of exploration. 1972. SPE AIMS, №157, pp. 222-234.

310. Lamb H. On the velocity of sound in a tube as affected by the elasticity of the walls // Mem. Proc. Manchester Lt. and Phil. Soc. 1898. - Vol. 13, N 9.

311. Ma Li, Chen Jianmin, Chen Qifu, Liu Guiping. Features of precursor fields before and after the Datong-Yanggao Earthquake swarm // J. Earthq. Predic. Res. 1995. - Vol. 4. - P. 1-30.

312. Marfurt K.J. Accuracy of finite-difference and finite-element modeling of the scalar and elastic wave equations // Geophysics. 1984. - Vol. 49. - P. 533-549.

313. Marfurt K.J., Shin C.S. The future of iterative modeling in geophysical exploration // Handbook of geophysical exploration: Seismic exploration, supercomputers in seismic exploration / Ed. E. Eisner. Pergamon Press, 1989. - Vol. 21. - P. 203-228.

314. Martynov V.N., Mikhailenko B.G. Numerical modeling of propagation of elastic waves in anisotropic inhomogeneous media for the half-space and the sphere // Geophys. Roy. Astron. Soc. 1984. - Vol. 76. - P. 53-63.

315. Martynov V.N., Mikhailenko B.G. Two algorithms for calculation of theoretical seismograms for anisotropic media // Bull. NCC. Ser. Math. Modell. in Geophys. 1999. -Iss. 5.-P. 105-115.

316. Mei Shirong. Progress in earthquake prediction in China during the 80ies // J. Earthq. Predic. Res. 1992. - Vol. 1,N 1. - P. 43-57.

317. Miao Liangtian. Monitoring and prediction of the Datong earthquake // J. Earthq. Predic. Res.- 1993.-N2.-P. 299-310.

318. Mikhailenko B.G. Numerical experiments in seismic investigations // J. Geophys. 1985. -Vol. 58.-P. 101-124.

319. Mikhailenko B.G. Seismic modeling by the spectral-finite difference method // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2000. - Vol. 119. - P. 133-147.

320. Mikhailenko B.G. Spectral Laguerre method for the approximate solution of time dependent problems // Appl. Math. Lett. 1999. - Vol. 12. - P. 105-110.

321. Mikhailenko B.G. Synthetic seismograms for complex 3D geometries using an analytical-numerical algorithm // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1984. - Vol. 79, N 3. - P. 963-986.

322. Mikhailenko B.G., Mikhailov A.A., Reshetova G.V. Numerical viscoelastic modeling by the spectral Laguerre method // J. Geophys. Prosp. 2003. - Vol. 51. - P. 37-48.

323. Miller G.F., Persey H. The field and radiation impedance of mechanical radiators on the fre surface of a semi-infinite isotropic solid // Proc. Roy. Soc. London A. 1954. Vol. 223, N 1154. P. 521-541

324. Mindlin R., Cheng D. The unit force in elastic half-space // J. Appl: Phys. 1950. - Vol. 21, N9.-P. 118-133.

325. Patent USA №3.363.720. Seismic vibrator, J.F.Mifsud et al. Patented Jan.16.1968.

326. Patent USA X23.578.102. Seismic generator. F.W.Hoss, P.Y.H. Serrell, H.L.Shatto. Patented May 11. 1971.

327. The Proceedings of 1st International Workshop on Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics (IWAM04) Mizunami, Japan, 2004 - 3 54 p.

328. Unger R., van Kampen W.A., Berkhout A.J. et al. New possibilities in controlled-source seismology with a magnetic levitation vibrator. // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1987. Vol. 89, N 1. P. 41-46.

329. Ward R.W., Hewitt M.R. Monofrequency borehole traveltime survey // Geophysics. 1977. Vol. 42. N6. P. 1137-1145.

330. Yushin V.I., Geza N.I., Velinsky V.V., Mishurov V.V., Speransky N.F., Savvinikh V.S., Astafiev V.N. Vibro-seismic monitoring in the Baikal Region // J. Earthq. Predic. Res. -1994.-P. 119-134.

331. Zhang Guomin, Zhang Zhaocheng. The study of multidisciplinary earthquake prediction in China // J. Earthq. Pred. Res. 1992. - Vol. 1, N 1. - P. 71-85.