авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

«Горный институт Уральского отделения Российской академии наук Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук Геофизическая служба Российской академии наук ...»

-- [ Страница 4 ] --

«Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 8348, интеграционного проекта Президиума УрО РАН № 12-И-5-2050» и при частичной поддержке гранта УрО РАН, молодежный проект № 13-5-НП- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упруго сти. Основные уравнения. Плоская теория упругости. Кручение и изгиб. / Н.И. Мусхелишвили. – М.: Наука, 1966. – 707 с.

2. Влох Н.П. Исследование остаточных напряжений в крепких горных породах / Н.

П. Влох, Я.И. Липин, А.Д. Сашурин // Современные проблемы механики горных пород: материалы 4 Всесоюз. конф. по механике горных пород. – Л.: Наука, 1972. – С. 186-189.

3. Влох Н.П. Определение напряженного состояния горных пород / Н. П. Влох [и др.] // Устойчивость бортов карьеров и управление горным давлением. Труды. МЧМ СССР. – № 37– Свердловск, 1972. – С. 105-122.

4. Панжин А.А. Применение Спутниковых систем в маркшейдерском деле / А.А. Панжин, Б.П. Голубко //Изв. УГГГА. Сер. Горное дело. – 2000. – Вып. 11. – С.

183-195.

5. Рац М.В. Неоднородность горных пород и их физических свойств / М.В. Рац. – М.:

Наука, 1968. – 110 с.

6. Сашурин А.Д. Исследования по совершенствованию методов измерения напряже ния в крепких горных породах: дис. канд. техн. наук / А.Д. Сашурин;

ИГД МЧМ СССР. – Свердловск, 1969. – 175 с.

А.С. Заклюковская, М.А. Ефременко, Р.С. Пивоваров Геофизическая служба РАН ЛСМ ВКМ, г. Воронеж ВЛИЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В РАЙОНЕ УСТАНОВКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ НА ЗАПИСЬ ТЕЛЕСЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ Характер записи телесейсмических землетрясений, в основном, определяется механизмом очага, геологическим строением земной коры и верхней мантии на пути распространения сейсмических волн от источника к приемнику и особенностями геоло гического разреза в месте установки сейсмических станций. В работе [1] показано, что геологическая среда обладает частотно-избирательными и резонансными свойствами.

Это находит отражение в записях телесейсмических землетрясений на станциях, распо © ГИ УрО РАН, ложенных на территории с различным строением кристаллической коры и осадочного чехла. Неясным остается вопрос, какие именно горизонты геологической среды и какой глубинности существенно влияют на волновые формы телесейсмических землетрясе ний.

В настоящей работе изложены результаты анализа записей телесейсмических событий, зарегистрированных Воронежской локальной сетью сейсмических станций, расположенных на расстоянии не более 10 км друг от друга. Для изучения были взяты записи станций: «Сторожевое» (VSR), «Каменно-Верховка» (AUB1) и «Осинки»

(AUB2). Строение земной коры, эрозионного среза и нижней части осадочного чехла в месте расположения сейсмических станций одинаково. Однако различия наблюдаются в верхней части геологического разреза (рис.1).

Рис.1. Схема установки (а) и геологический разрез в районе размещения сейсмических станций локальной сети (б) Сейсмостанция «Сторожевое» расположена в пределах Среднерусской возвы шенности на правом берегу р. Дон. Правобережье Дона характеризуется как возвышен ная и среднерасчлененная эрозионно-денудационная равнина [2]. Абсолютная отметка залегания кристаллического фундамента составляет +25 м, отметка дневного рельефа +180 м. Осадочный чехол мощностью 150-160 м сложен отложениями девона, мела и четвертичной системы. Большую часть разреза занимают отложения девона и мела, мощностью около 100 м. По инженерным исследованиям верхней части разреза (ВЧР) породы представлены песчаниками, аргиллитами, мергелями, мелом и известняковыми массивными структурами [3, 4].

Территория размещения сейсмостанции «Осинки» относится к Окско-Донской впадине, расположенной на левом берегу р. Дон, и представляет собой пониженную и слаборасчлененную поверхность. Породы осадочного чехла представлены водноледни ковыми пластичными и спрессованными глинами и суглинками [3, 4].

Сейсмостанция «Каменно-Верховка» расположена на территории, приуроченной к Кривоборскому прогибу, являющемуся частью Окско-Донской впадины. Данная зона занимает пограничное положение между двумя современными неотектоническими структурами: Среднерусской возвышенностью и Окско-Донской впадиной. Структуры находятся в постоянном движении: Среднерусская возвышенность имеет тенденцию к поднятию, а Окско-Донская впадина к погружению [2]. Кривоборский прогиб пред XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике ставляет собой цепочку локальных впадин, вытянутых по простиранию прогиба. Он характеризуется повышенной мощностью новейших отложений. Инженерные данные о ВЧР свидетельствуют, что породы представлены покровными суглинками на водораз делах. Из трех станций локальной сети геологический разрез территории местоположе ния сейсмостанции «Каменно-Верховка» имеет наименьшую мощность осадочного чехла, а породы наименьшие значения деформационно-прочностных свойств. Также невысокие значения имеет коэффициент величины сцепления рыхлых пород [3, 4].

При изучении влияния геологических условий территории размещения сейсми ческих станций на записи телесейсмических землетрясений был выполнен анализ вол нового поля группы P-волн. Для этого использовались записи телесейсмических земле трясений с эпицентрами в районе Японских островов (65°), с глубинами гипоцен тров 10 км и магнитудами от 6,0 до 7,5. В результате было установлено, что записи на станциях локальной сети отличны друг от друга (рис.2).

Рис.2. Запись группы Р-волн телесейсмических землетрясений на открытом канале и в различных диапазонах частот на сейсмических станциях локальной сети.

а – волновые формы;

б – спектры землетрясения (1) и микросейсмического фона (2) Для детального анализа была применена процедура фильтрации в диапазонах частот 0,4-0,8 Гц, 0,6-1,9 Гц. На фильтрованных записях всех станций в указанных диа пазонах частот выделяется группа колебаний, содержащая одинаковое количество им пульсов с близким значением по амплитуде.

Сейсмостанция «Сторожевое» была выбрана базовой, поскольку является ча стью федеральной сети ГС РАН, и ее записи имеют минимальный уровень микросей смического шума [5]. Был изучен спектральный состав удаленных землетрясений для записей всех сейсмостанций и отношения амплитудных спектров относительно базовой станции (рис.3). В результате исследования было получено, что спектральные амплиту ды записей до частоты 2,0 Гц близки по интенсивности. В высокочастотной области, начиная с 6,0 Гц, спектральные амплитуды записей станции «Каменно-Верховка» зна чительно выше, чем на базовой станции. На сейсмостанции «Осинки» в данной области частот значения отношения спектральных амплитуд к базовой станции минимальны. В частотном диапазоне 2,0-6,0 Гц спектральные амплитуды на записях рассматриваемых станций относительно станции «Сторожевое» завышены.

© ГИ УрО РАН, а б Рис.3. Амплитудные спектры Р-волны телесейсмических землетрясений (а) и отноше ния спектральных амплитуд на станциях локальной сети относительно базовой станции (б). 1 – «Сторожевое»;

2 – «Каменно-Верховка»;

3 – «Осинки»

Очевидно, указанные особенности в частотных диапазонах анализируемых вол новых полей отражают влияние геологического строения местоположения сейсмиче ских станций. Минимальные различия записей волновых полей в частотном составе ниже 2,0 Гц могут быть объяснены сходным строением фундамента и нижней части осадочного чехла территории расположения сейсмических станций локальной сети.

Верхняя часть осадочного чехла, в отличие от нижней, имеет значительные геологиче ские различия в точках размещения сейсмостанций. Эти различия вызваны тем, что территории расположения станций относятся к разным неотектоническим структурам:

«Сторожевое» к Среднерусской возвышенности, «Осинки» к Окско-Донской впа дине, а «Каменно-Верховка» к зоне их сочленения [5]. Значительное превышение спектральных амплитуд на станции «Каменно-Верховка», начиная с частоты 6,0 Гц, может быть обусловлено ее расположением на аллювиальных отложениях р. Дон, ко торые представлены рыхлыми породами с большой степенью обводнения. Верхняя часть разреза в районе станции «Сторожевое» представлена более плотными породами (суглинки, глины).

Таким образом, полученные результаты по изучению влияния геологических условий размещения сейсмических станций локальной сети на запись волнового поля XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике телесейсмических землетрясений показывают, что существенные различия наблюдают ся в спектральном составе, начиная с частоты 2,0 Гц. Это может быть связано с геоло гическими и гидрогеологическими особенностями верхней части осадочного чехла в данном районе. Изучение высокочастотной составляющей спектрального состава зем летрясений может быть использовано при изучении стабильности геологического стро ения и грунтовых условий территорий расположения станций.

Авторы выражают благодарность за консультации и полезные советы в напи сании статьи Надежка Л.И. и Пивоварову С.П.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Надежка Л.И. Особенности записи телесейсмических событий региональной воро нежской сетью / Л.И. Надежка, М.А. Ефременко, И.Н. Сафронич // Матер. Пятой Межд. сейсмологической школы. – Обнинск: ГС РАН, 2010. – С. 120-124.

2. Трегуб А.И. Неотектоника территории Воронежского кристаллического массива / А.И. Трегуб // Труды научно-исследовательского института геологии Воронежско го государственного университета. – Вып. 9. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. – 220 с.

3. Тарков А.П. Тектонические аспекты интерпретации разрезов ОГТ на примере Во ронежской антеклизы / А.П. Тарков, К.Ю. Силкин // Вестник ВГУ: Сер. Геология. – Вып. 5(10). – С. 165-177.

4. Тарков А.П. Результаты микросейсмокаротажных работ в ближней зоне НВ АЭС / А.П. Тарков, К.Ю. Силкин // Вестник ВГУ: Сер. Геология, 2000. – Вып. 9. – С. 197 205.

5. Пивоваров Р.С. Особенность характера записи сейсмических событий в зависимо сти от района размещения сейсмической станции / Р.С. Пивоваров, М.А. Ефременко, А.Е. Семенов // XI Уральская молодежная научная школа по гео физике: сб. докл. – Екатеринбург, 2010. – С. 179-181.

А.Л. Замятин Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ОТВАЛА КАРЬЕРА МАЛЫЙ КУЙБАС Развитие технического прогресса и ускоренное потребление ресурсов приводит к увеличению размеров отработки месторождений полезных ископаемых. К настояще му времени большинство карьеров и шахт отработали свои верхние горизонты, и неиз бежно встает вопрос об их углублении. При углубке карьеров разносятся борта, и воз никает необходимость складирования вскрыши и пустой породы карьера. Нередко складирование происходит в рамках действующего земельного отвода, что приводит к повышенной нагрузке на основание отвала горных пород.

На карьере Малый Куйбас такое складирование привело к деформации земной поверхности и образовании оползня на северо-западном участке карьера. Для изучения сложившейся ситуации были поставлены следующие цели:

оценка геомеханических условий на площадках, планируемых под склади рование отвалов пород вскрыши карьера Малый Куйбас;

уточнение геомеханических условий на площадках геофизическими мето дами;

анализ ранее проведенных исследований по устойчивости отвалов и факти ческой их реализации;

© ГИ УрО РАН, Для решения поставленных задач в процессе реализации проекта проведены следующие работы:

анализ и обобщение определенных физико-механических свойств пород ос нования отвалов и отвальных массивов по имеющимся источникам;

инженерно-геофизические полевые работы для уточнения структурно тектонического строения площадок отвалообразования;

анализ материалов ранее произведенных исследований по расчету устойчи вости бортов отвалов на руднике Малый Куйбас;

анализ современного напряженного состояния отвального массива;

оценка устойчивости отвалов;

разработка противооползневых мероприятий.

Исходя из основной задачи, поставленной перед работой, – исследование геоме ханических условий и разработка противооползневых мероприятий при складировании пород вскрыши на рыхлое основание с обоснованием устойчивости северо-западного отвала карьера Малый Куйбас – была составлена программа полевых и камеральных геофизических исследований.

Основной задачей геофизических исследований является изучение распределе ния грунтов в основании будущего отвала. Для оценки геомеханических условий пло щадок разработки противооползневых мероприятий и обоснования устойчивости отва ла необходимо определить распространение рыхлой части грунтов основания по пло щади и по глубине на исследуемых площадках.

Для получения наиболее полной информации об исследуемом массиве проведе ны полевые инженерно-геофизические работы по уточнению структурно тектонического строения массива горных пород на площадках планируемого отвалооб разования до глубины 73 м методами электроразведки в вариантах метода срединного градиента (МСГ) и вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), а также мето дом спектрального сейсмопрофилирования (ССП) до глубины 120 м.

Каждый исследовательский метод по-своему уникален, поскольку позволяет по лучать информацию, которую нельзя получить с помощью других методов.

Электроразведочные методы позволяют определять электропроводность горных пород, чего нельзя выявить никакими другими геофизическими методами.

Метод ССП заключается в том, что с его помощью можно выявлять зоны с по вышенным уровнем нарушенности пород. Эта информация позволяет оценить и спро гнозировать несущую способность грунта, и, следовательно, спрогнозировать разного рода аварии и разрушения инженерных сооружений.

Комплексирование методов позволяет повысить достоверность полученных ре зультатов путем их сравнения. В данной работе в качестве основного метода выступает метод МСГ, т.к. он дает более точную картину распределения пород по площади иссле дуемых площадок, метод спектрального сейсмопрофилирования в данном случае ис пользуется для определения мощности рыхлых отложений, ориентировочной глубины выхода скальных пород и структурного строения исследуемых площадок.

По результатам геофизических исследований, проведенных в рамках данной ра боты, установлено, что породы основания отвала делятся на две группы: скальное ос нование с небольшой мощностью коры выветривания, имеющее высокие прочностные характеристики, и рыхлое основание, представленное глинами и суглинками, имеющее слабые прочностные характеристики. Основание северо-западной площадки (участок №1) сложено крепкими скальными породами, основание северной (участок №2) и севе ро-восточной (участок №3) площадок полностью слабыми рыхлыми отложениями на разведанную глубину до 50-70 м (рис.1).

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.1. Геомеханическая модель участка Результаты расчета устойчивости отвала в северо-западной части показывают, что насыпаемый на жесткое основание отвал является устойчивым при любых пара метрах отвала. Кроме того, отвал должен находиться в устойчивом состоянии при лю бой высоте уступа, до 140 м включительно. Для приведения отвала в конечное положе ние при его отсыпке уступами, предохранительные бермы можно не оставлять, т.к. по результатам расчетов поверхность скольжения не образуется.

Результаты же расчета устойчивости отвала в северной и северо-восточной ча стях показывают, что отвал на слабом основании неустойчив, даже при высоте одиноч ного уступа 10 м, образуется вал выпирания пород основания отвала.

На основании проделанной работы для предотвращения оползневых явлений в отвале и образования вала выпирания в основании отвала можно порекомендовать про изводить организацию отвала только на северо-западной площадке. Организация отва ла на северной и северо-восточной площадках, при высоте одиночного уступа менее 10 м, не имеет особого смысла, а при высоте 10 и более метров, отвал будет находится в неустойчивом состоянии.

По результатам визуальных наблюдений установлено, что несмотря на соблюде ние рекомендаций, организацию предотвала, отсыпку отвала в несколько ярусов, на всем протяжении подошвы отвала в северной и северо-восточной частях образовался вал выпирания рыхлых пород основания, высотой до 5 м, и шириной от 75 до 120 м. По результатам геофизических исследований, проведенных в рамках данной работы, уста новлено, что основание отвала в северо-западной его части сложено скальными поро дами различной трещиноватости, с небольшой по площади и мощности корой выветри вания, мощность коры выветривания в центральной части исследуемой площадки око ло 0,5-3,0 м. Основания северной и северо-восточной площадок, по данным геофизиче ских исследований, полностью представлены рыхлыми отложениями, прослеженная глубина при настоящих изысканиях составляет более 50-70 м. В северной и северо восточной части основанием отвала являются слабые рыхлые грунты, в данных услови © ГИ УрО РАН, ях поверхность скольжения заглубляется в основание и выходит за нижнюю кромку отвала на некоторое расстояние.

Исследования выполнены при поддержке министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 8348 и интеграционного проекта Президиума УрО РАН № 12-И-5-2050.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сашурин А.Д. Диагностика геодинамической активности с целью обеспечения без опасности объектов недропользования / А.Д. Сашурин // Горный информационно аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2008. – №6. – С. 274 278.

2. Мельник В.В. Исследование и создание геолого-структурной и геомеханической модели участка недропользования / В.В. Мельник А.Л. Замятин // Горный инфор мационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2005. – №4. – С. 226-230.

3. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способности отвалов.

– Л.: ВНИМИ, 1987. – 127 с.

4. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. – СПб., 1998. – 208 с.

5. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов / Г.Л. Фисенко. – М.: Недра, 1965. – 378 с.

А.Л. Замятин, В.В. Мельник, А.Л. Пустуев Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОГНОЗА И СНИЖЕНИЯ РИСКА АВАРИЙ И КАТАСТРОФ ПРИ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИИ Выявление причин аварий и катастроф, происходящих при недропользовании, является одной из главных задач при их своевременном прогнозе и предотвращении.

Только в России ежегодно возникает около 1000 чрезвычайных ситуаций природно техногенного характера, от которых гибнут тысячи граждан страны, а ежегодный ущерб составляет 10-15% ВВП. Тенденции в этой области представляют серьезную угрозу безопасности личности, общества, окружающей среды и стабильности развития экономики страны.

Развитие технического прогресса и ускоренное нарастание опасностей в при родно-техногенной сфере деятельности существенно превышают возможности защиты от аварий и катастроф, вызываемых этими действиями. Поэтому изучение природы аварий, происходящих в процессе эксплуатации опасных объектов, разработка техно логий прогноза, снижения риска и тяжести последствий проявления аварийных ситуа ций являются важнейшими и первостепенными задачами современных фундаменталь ных и прикладных научных исследований.

На протяжении последних 10 лет специалистами отдела геомеханики проводятся исследования в области обеспечения безопасности строительства и эксплуатации объ ектов горно-металлургического и энергетического комплексов, а также зданий и со оружений городской инфраструктуры. Особое место в снижении аварийности занимает своевременный прогноз природно-техногенного влияния окружающей среды на осно вания зданий и сооружений.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Взаимосвязь гидрогеологических, структурно-тектонических и геодинамических характеристик массива горных пород имеет большое значение при прогнозировании развития опасных геотехногенных процессов. Фильтрационные свойства горного мас сива полностью зависят от степени его трещиноватости и тектонической нарушенно сти. Современная геодинамическая активность тектонических нарушений провоцирует активизацию развития трещиноватости и переход массива в дезинтегрированное состо яние, предопределяя образование зон критических деформаций массива горных пород, залегающего в основании инженерных сооружений, и вызывая их разрушение.

Требования к учету геодинамической активности и параметров современных движений земной коры при проведении инженерных изысканий на промплощадках строительства объектов I и II уровней ответственности сформулированы в СНиП и сво дах правил по инженерным изысканиям для строительства. Сложность, многогранность проявления и недостаточная изученность геодинамической активности порождают многозначность критериев и требований, которые не всегда отражают сущность про цессов воздействия современных геодинамических движений на ответственные соору жения [1]. По этим же причинам исследование геодинамических движений, несмотря на требования нормативных документов, не стало повседневной нормой проведения инженерных изысканий, что, безусловно, может служить одной из важных причин нарушения устойчивости сложно конструктивных ответственных объектов.

Экспериментально установлено, что в граничных зонах самоорганизующихся блоков уровень межблочных подвижек и вызванных ими деформаций в 3 раза превос ходит средние интегральные значения [2, 3]. Во внутренних областях этих блоков вну триблочные подвижки и вызванные деформации составляют около половины от сред них интегральных значений.

Диагностику участков строительства следует осуществлять путем изучения строения массива горных пород, выделения потенциально опасных тектонических нарушений, геодинамическая активность которых может послужить причиной возник новения катастроф, связанных с деформациями и разрушением строящихся объектов [4].

Основными методами, используемыми для диагностики структурно тектонического строения массива горных пород, являются геофизические методы ис следования. Для получения наиболее достоверной информации о структуре следует ис пользовать комплекс геофизических методов, изучающих различные поля и свойства горного массива. К основным геофизическим методам следует отнести в первую оче редь электроразведку – площадные исследования для диагностики тектонического строения территории, поскольку удельное электрическое сопротивление относится к наиболее дифференцированным свойствам нарушенных пород. К основным методам также следует отнести георадарное зондирование для диагностики состояния припо верхностной части горного массива и спектральное сейсмопрофилирование для диа гностики степени его дезинтеграции, а также уточнения структурного строения на глу бину. Уровень современной геодинамической активности тектонических нарушений наиболее эффективно оценивается с использованием технологий спутниковой геодезии GPS в сочетании с традиционными методами геодезических работ [5].

В 2010 году отделом геомеханики ИГД УрО РАН совместно со специалистами Уральского горного университета были проведены исследования на участке недрополь зования с целью выявления причины разрушения девятиэтажного жилого дома по ул. Мусоргского в г. Екатеринбурге. Дом отселен в 2002 г. и решается вопрос о его сно се. На момент производства полевых геофизических и геодезических работ имелась информация о дополнительно проведенных инженерно-геологических изысканиях в © ГИ УрО РАН, момент начала разрушения. Инженерно-геологический разрез приведен на рисунке (рис.1).

Рис.1. Инженерно-геологический разрез основания здания Как видно из разреза, участки максимальных деформаций расположены в местах максимального приближения скальных пород к поверхности, хотя характер деформа ций – проседание фундамента с образованием трещин на лицевой поверхности здания.

Для выявления причин деформаций были проведены исследования грунтов ме тодами наземной геофизики в вариантах электроразведки, спектрального сейсмопро филирования и георадарного зондирования. Геомеханическая модель участка, полу ченная методом спектрального сейсмопрофилирования, приведена на рисунке (рис.2).

Исследования остальными методами только подтвердили наличие тектонических нарушений.

Рис.2. Геомеханическая модель участка разрушающегося дома Кроме того, на площадке была оборудована геодезическая станция для наблю дений за деформациями земной поверхности и проведены две серии наблюдений мето дом высокоточного нивелирования. Анализ результатов показал не существенное про XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике седание поверхности в районе скважины №4, показанной на рисунке 1, так как времен ной интервал был небольшой, всего три месяца. В последующем мониторинг планиру ется продолжить.

К сожалению, высокая плотность застройки не позволила получить качествен ные материалы по диагностике короткопериодной цикличной геодинамической актив ности участка методом GPS, погрешности измерений оказались выше уровня совре менных движений. Однако при планировании строительства на незастроенной террито рии такие исследования необходимы, т.к. они дают представление об уровне современ ной активности разломных зон.

Уральский регион отличается высоким уровнем тектонической нарушенности, а приведенный пример далеко не единственный, и он только доказывает необходимость учета структурно-тектонического строения массива горных пород, залегающего в осно вании инженерных сооружений. Стоит отметить, что не все выявляемые тектонические нарушения обладают современной геодинамической активностью, и в процессе прове дения исследований следует это учитывать.

Необходимость изучения структурно-тектонического строения массива горных при разработке полезных ископаемых для выбора параметров бортов карьера на начальном этапе и для организации мониторинга за состоянием массива в процессе разработки не вызывает сомнений. Для этих целей хорошо подходит метод спектраль ного сейсмопрофилирования. Его преимущества заключаются в большой глубине ис следований, возможности работы на закругленных и неровных участках, каковыми яв ляются уступы бортов карьера, а также невосприимчивостью к различного рода поме хам (электричество, высокая проводимость рудных тел и т.п.). Пример использования метода на одном из рудных месторождений приведен на рисунке (рис.3).

Рис.3. Изучение структурно-тектонического строения бортов карьера Основным средством получения информации о состоянии и деформировании прибортового массива, структурных изменениях, происходящих внутри него во время отработки карьера, являются инструментальные наблюдения: маркшейдерские и геофи зические. По результатам маркшейдерских наблюдений определяется уровень дефор маций массива, составляется прогноз развития деформаций и выполняется оценка сте пени опасности наблюдаемых сдвижений и деформаций. По результатам геофизиче ских наблюдений устанавливается структура породного массива, и ее изменение во времени.

© ГИ УрО РАН, При проведении мониторинга изменения параметров напряженно деформированного состояния и структурного строения прибортового массива, для обеспечения однородности и достоверности получаемой информации необходимо про ведение серий мониторинговых измерений по общим характерным точкам наблюда тельной станции, по единой методике полевых измерений и камеральной обработки результатов. Схема наблюдательной станции и методика проведения наблюдений должна обеспечивать полноту и достоверность получения информации при минималь но возможных затратах ресурсов. В результате анализа полевых работ по исследованию структуры прибортового массива и формированию вторичного напряженно деформированного состояния устанавливаются проблемные участки борта карьера.

При построении наблюдательной станции по исследованию характера деформирования таким участкам необходимо уделять повышенное внимание.

Разработанная методика диагностики массива горных пород также успешно ис пользуется при определении возможности строительства объектов недропользования на подработанных подземными горными работами территориях [6]. Совокупность ме тодов диагностики позволяет достоверно определить состояние подработанного масси ва, стадию обрушения, глубину и объемы подработки, что особенно актуально для рай онов распространения старых горных работ. Данная методика также успешно исполь зуется при обосновании строительства в областях развития опасных геологических процессов – карста [7].

Разработанные технологии прогнозирования опасных геотехногенных процессов с помощью изучения структурно-тектонического строения массива горных пород и вы явления современной геодинамической активности разломных зон позволяют заблаго временно выявлять наиболее проблемные участки для строительства, выбирать опти мальные параметры инженерных сооружений, что обеспечивает снижение риска аварий и катастроф в процессе их строительства и эксплуатации.

Исследования выполнены при поддержке министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 8348 и интеграционного проекта Президиума УрО РАН № 12-И-5-2050.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сашурин А.Д. Современная геодинамика и безопасность объектов недропользова ния / А.Д. Сашурин //http://elibrary.ru/issues.asp?id=8628&selid=440652 Горный ин формационно-аналитический бюллетень. – 2010. – №10. – С. 332-336.

2. Балек А.Е. Управление напряженно-деформированным состоянием скального мас сива путем регулируемых подвижек консолидированных геоблоков / А.Е. Балек // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2005. – №6. – С. 164-170.

3. Сашурин А.Д. Диагностика геодинамической активности с целью обеспечения безопасности объектов недропользования / А.Д. Сашурин // Горный информацион но-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2008. – №6. – С. 274 278.

4. Мельник В.В. Исследование и создание геолого-структурной и геомеханической модели участка недропользования / В.В. Мельник, А.Л. Замятин // Горный инфор мационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2005. – №4. – С. 226-230.

5. Сашурин А.Д. Исследование геодинамических процессов с применением GPS технологий / А.Д. Сашурин, А.А. Панжин, Ю.П. Коновалова // Горный информа ционно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2003. – №7. – С.

34-38.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике 6. Усанов С.В. Подработанные подземными работами территории в г. Березовский и оценка возможности их использования / С.В. Усанов // Горный информационно аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2010. – №10. – С. 349 352.

7. Мельник В.В. Оценка опасности карстопроявлений геофизическими методами / В.В. Мельник // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно технический журнал). – 2008. – №9. – С. 143-147.

С.А. Зацепин Воронежский государственный университет, г. Воронеж ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПРЕСНОВОДНЫХ АКВАТОРИЙ Проведение геофизических исследований в пределах пресноводных акваторий (рек, прудов, озёр и пр.) с целью решения широкого спектра задач различной направ ленности практикуется достаточно давно. Решаемые задачи можно разделить на сле дующие группы:

1. Структурно-геологические – определение литологического состава и струк туры осадочного разреза, определение глубины залегания и рельефа кровли коренных пород и т.п.;

2. Поисково-геологические – поиск россыпных месторождений полезных ис копаемых и строительных материалов;

3. Гидрологические – определение глубин водоемов, мощности иловых отло жений, участков развития водной растительности и пр.;

4. Технические – обнаружение в пределах акваторий различных инженерных коммуникаций, сооружений и других объектов[1].

С относительно недавнего времени при решении перечисленных выше задач начала широко применяться георадиолокация: В качестве примеров ее эффективного применения на пресноводных акваториях рассмотрим приведенные ниже результаты работ.

В весенне-зимний период с целью определения толщины льда, слоя воды и мощности иловых отложений, а также расчленения геологического разреза на отдель ные литологические разности, была выполнена георадиолокация на группе прудов вблизи г. Воронеж. В данном случае, она проводилась с помощью георадара "Zond-12e" с использованием экранированных антенн частотой 500 и 900 МГц и открытой диполь ной антенны частотой 150 МГц. Использование 3-х различных антенн было обусловле но стремлением достичь максимальной информативности конечных результатов обсле дования с точки зрения его глубинности и детальности.

Интерпретация данных измерений (рис.1, 2) выполнялась с опорой на результа ты бурения. По материалам исследований удалось детализировать геологическое стро ение разреза, в том числе и в пределах глубин, недостигнутых бурением, а также опре делить глубины водоемов в местах, где бурение не проводилось. Кроме того, в некото рых прудах были выявлены локальные объекты, захороненные на глубинах 1,3-2,3 м (это могут быть стволы деревьев, крупные бытовые предметы и т.п.).

Исследования аналогичного плана, но с использованием плавсредств, были вы полнены в осенний период. Георадиолокационное зондирование, проводившееся гео радаром "Zond-12e" с использованием экранированной антенны 500 МГц и открытой дипольной антенны 150 МГц, имело целью определение толщины слоя воды и мощно сти иловых отложений р. Дон и близлежащего озера в районе г. Лиски. В данном слу © ГИ УрО РАН, чае результаты работ показали большую эффективность экранированной антенны 500 МГц.

Рис.1. Результаты георадиолокации по профилю 1 (антенна 150 МГц) Рис.2. Результаты георадиолокации по профилю 2 (антенна 500 МГц) По данным георадиолокации удается достаточно уверенно определить глубины залегания и морфологию поверхностей рыхлых (иловых) придонных отложений и ко ренных (материковых) отложений (рис.3). Глубина залегания поверхности иловых от ложений в наиболее глубокой части водоёма на расстоянии 40-175 м от северного бере га озера изменяется в пределах 4,3-3,6 м. Мощность иловых отложений (скорректиро ванная из-за различия в диэлектрической проницаемости воды и ила) в наиболее глубо кой части озера составляет 0,5-0,75 м. При этом, вблизи северного берега мощность иловых отложений резко возрастает до своих максимальных значений (на удалении около 42,5 м от берега) и плавно сходит на нет в интервале 155-197 м.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.3. Результаты георадиолокационного обследования озера (антенна 500 МГц) По результатам георадиолокационного обследования дна р. Дон можно сделать заключение об отсутствии иловых отложений в пределах исследованного участка. Глу бины залегания материковых отложений в пределах наиболее заглубленной части дна реки на интервале 18-134 м от северного берега составляют 3,2-4,3 м. При этом наблю даются несколько локальных поднятий дна высотой до 0,5-0,6 м.

Возможности георадиолокации по выявлению трубопроводов, силовых кабелей, кабелей связи и других линейных объектов, проложенных по дну водоемов, иллюстри руют результаты исследований, выполненных с надувной резиновой лодки с целью об наружения находящейся на дне реки металлической трубы диаметром 55 мм. Труба была обнаружена на глубине 2,2 м, в относительной близости от берега (рис.4). Кроме того, на радарограмме отмечаются границы между песчаными отложениями, залегаю щими под дном реки.

Рис.4. Обнаружение металлического трубопровода на речном дне (антенна 500 МГц) Приведенные материалы свидетельствуют о высокой информативности геора диолокационного зондирования при обследовании пресноводных водоемов. Причем © ГИ УрО РАН, такие исследования могут осуществляться как с водной поверхности, так и с ледового покрова.

Среди важнейших преимуществ георадиолокации следует отметить:

- компактность, мобильность и малое энергопотребление применяемой аппа ратуры;

- возможность работы в движении при непрерывной, с высокой степенью де тальности, записи радарограмм при скорости перемещения до 4-6 км/ч;

- бесконтактное возбуждение поля, допускающее возможность проведения исследований с поверхности акваторий (с плавсредств), ледового покрова и пр.;

- высокая детальность результатов исследований (в благоприятных условиях, при применении высокочастотных антенн, вертикальное разрешение метода может достигать первых сантиметров);

- большое разнообразие типов антенн, позволяющее оптимизировать глубин ность и детальность исследований.

К недостаткам метода можно отнести то, что низкое удельное электрическое со противление воды приводит к значительному уменьшению глубинности исследований;

глубинность так же, как и при работах на суше, сильно зависит от наличия в разрезе глин и суглинков[1].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Старовойтов А.В. Интерпретация георадиолокационных данных: учеб. пособие / А.В. Старовойтов. – М.: Издательство МГУ, 2000. – 192 с.

Е.С. Зрячих ООО «ПИТЦ «Геофизика», г. Пермь Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН ПО ДАННЫМ ИМПУЛЬСНЫХ НЕЙТРОННЫХ МЕТОДОВ Оценка текущей насыщенности пласта в условиях низкой и переменной минера лизации пластовых и нагнетаемых вод по данным электрических методов ГИС является трудной задачей при исследовании открытого ствола пробуренных скважин. Это объ ясняется низким содержанием в воде солей, необходимых для определения коэффици ентов нефтенасыщенности (Кн) по удельному электрическому сопротивлению. Тем не менее такая ситуация является типичной картиной для нефтяных месторождений в Пермском Прикамье.

Применение спектрометрических модификаций радиоактивного нейтронного каротажа повышает достоверность геолого-геофизической информации. В настоящее время в мировой практике основным спектрометрическим методом для оценки текущей нефтегазонасыщенности в эксплуатационных скважинах является углеродно кислородный каротаж (С/О-каротаж) [1].

Импульсный нейтронный каротаж в модификации углеродно-кислородного ка ротажа (С/О-каротажа) основан на информации о массовой доле содержания углерода и кислорода, однозначно связанных с содержанием нефти и воды в исследуемых коллек торах. Основными геофизическими параметрами С/О-каротажа, использующимися при определении нефтенасыщенности пород, являются отношения скоростей счета в окнах С и О (параметр C/O) в спектре гамма-излучения нейтронного рассеяния (ГИНР) и в XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике окнах Ca и Si в спектре гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ) (параметр Са/Si). Выбор этих параметров основан на различии вещественного состава углеводо родов (CnHn) и воды (Н2О). Параметр С/О увеличивается с ростом массового содержа ния углерода (нефть, уголь, карбонаты, битум) и уменьшается с ростом массового со держания кислорода (увеличение пористости, песчанистости пластов). Метод подходит для мониторинга процессов заводнения водами различной минерализации на поздней стадии добычи нефти. Однако ввиду отсутствия на российском рынке высокочастотно го импульсного генератора нейтронов малого диаметра, прибор С/О-каротажа не может иметь диаметр менее 90 мм. В связи с этим в открытом стволе существует опасность прихвата прибора с радиоактивным источником, особенно в боковых стволах скважин с малым диаметром [4].

В 2011 году на месторождениях Пермского Прикамья была опробована аппара тура метода трехзондового импульсного нейтронного гамма-каротажа спетрометриче ского (3ИНГКС) - ЦСП-СИНГК-Cl-76 (цифровой скважинный прибор спектрометриче ского импульсного нейтронного гамма-каротажа по хлору). Прибор реализует как стан дартную технологию импульсного нейтронного каротажа, так и спектрометрическую, которая позволяет получать данные гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (ГИРЗ).

Несомненным достоинством аппаратуры метода 3ИНГКС является ее малый диаметр по сравнению с аппаратурой С/О-каротажа, что позволяет рекомендовать ме тод к использованию в скважинах малого диаметра и боковых стволах.

Комплексная обработка данных двойной спектрометрии, включающей в себя два метода – ИНГК и ИНГКС-Сl, позволяет получать кривую времени жизни тепловых нейтронов и кривые массового содержания основных породообразующих элементов, включая хлор, рассчитанные в различных энергетических областях спектра ГИРЗ. К сожалению, генератор данного прибора не позволяет регистрировать спектр ГИНР (т.е.

регистрировать углерод и кислород) поэтому тип флюида определяется по характеру спектров в областях ГИРЗ от элементов водорода и хлора.

В 2011-2012 гг в скважинах ряда месторождений Пермского Прикамья проводи лись опытные работы по применению комплекса ядерно-геофизических методов в от крытых боковых стволах скважин, пробуренных на полимерных растворах методом 3ИНГКС. Работы проводились с целью оценки эффективности ядерно-геофизических методов в условиях применения полимерных растворов и формирования комплекса ме тодов ГИС для решения задач оценки текущей нефтенасыщенности в боковых стволах, имеющих малый диаметр. В 2011 году исследования были проведены в восьми буря щихся скважинах Пермского Прикамья, в 2012 г. – в тринадцати. Согласно проведен ному анализу результатов метода 3ИНГКС с освоением и работой скважин за два года коэффициент соответствия по освоению равен 84%, по работе – 92%.

В 2012 году исследования данным методом при бурении проводились в разных условиях – после обсадки и цементирования скважины (8 скв.) и в условиях открытого ствола (4 скв.). По итогам анализа скважин в первом случае (после обсадки) имеем Кс=89%, по результатам окончательного каротажа в тех же скважинах - 69%. Во вто ром случае – в открытом стволе Кс метода 3ИНГКС 68%, в тех же скважинах по ре зультатам окончательного каротажа – 100%.

Отсюда следует, что применение метода 3ИНГКС в обсаженном стволе буря щихся скважин является более предпочтительным, чем в открытом. Вероятно, за время обсадки и цементажа зона проникновения в какой-то мере успевает расформироваться, что улучшает эффективность исследований метода 3ИНГКС.

В качестве ограничений для применения метода 3ИНГКС можно отметить нали чие глубоких зон проникновения, превышающих глубинность метода 3ИНГКС (20 © ГИ УрО РАН, 40 см) и изменчивость минерализации пластовых и закачиваемых вод по исследуемому разрезу [2].

Как показал анализ результатов выполненных исследований, методика оценки нефтенасыщенности по спектральному методу 3ИНГКС в обсаженном стволе буря щейся скважины является работоспособной, полученные результаты согласуются с данными стандартного комплекса и подтверждаются освоением скважин.

В перспективе приборы, подобные ЦСП-СИНГК-Cl-76, могут являться альтер нативой комплексу методов окончательного каротажа при исследовании скважин с не проводящим буровым раствором, в скважинах, обсаженных пластиковыми трубами, из за невозможности проведения каротажа в открытом стволе (из-за сложных скважинных условий, осложнений во время бурения, бурения в обсадной колонне и т.п.) при усло вии использования полимерных растворов с контролируемыми свойствами и создаю щими надежную непроводящую пленку на стволе скважины с целью предотвращения проникновения бурового раствора в ближнюю зону пласта [3].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Антипина Е.С. Определение характера насыщения коллекторов в бурящихся сква жинах по данным спектрометрических радиоактивных методов / Е.С. Антипина [и др.] // Геофизика. – 2012. – №5. – C. 70-75.

2. Аскеров А.М. Опыт применения импульсного спектрометрического каротажа на месторождениях Западной Сибири / А.М. Аскеров, О.Е. Рыскаль, А.Г. Коротченко // Каротажник. – Тверь: изд-во АИС, 2010. – Вып. 5 (194). – С. 30-41.

3. Зрячих Е.С. Определение характера насыщения коллекторов по данным радиоак тивных спектральных методов в открытом стволе / Е.С. Зрячих // Конкурс молодых работников ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» на лучшую научно-техническую разработку 2012 г: тез. докл. – Пермь, 2012 – С. 9-10.

4. Машкин К.А. Расширение области применения ядерно-геофизических методов в сложных геолого-технических условиях / К.А. Машкин, О.Е. Рыскаль, А.Г. Коротченко // Каротажник. – Тверь: изд-во АИС, 2012. – Вып. 4 (214). – С. 19 28.

П.И. Зуев, А.Л. Турсуков Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОДИНАМИКИ ПЛОЩАДКИ КИРОВО-ЧЕПЕЦКОГО ХИМИЧЕСКОГО КОМБИНАТА Определение трендовых геодинамических движений в районе площадок разме щения объектов Кирово-Чепецкого химического комбината осуществлено путем пере определения методами спутниковой геодезии GPS-координат пунктов государственной геодезической сети, заложенных в разные годы. Для этих целей использованы пункты триангуляции II-III классов, расположенные по периметру исследуемой территории размещения объектов на расстоянии от 2 до 6 км.

Обеспечение высокой точности измерений достигается также за счет планиро вания времени спутниковых измерений с помощью фирменных программ планирова ния. Программы позволяют заранее учитывать количество видимых спутников, маску их угла возвышения, расположение спутников.

Обработка полевых спутниковых наблюдений произведена программным обес печением Trimble Business Center, позволяющим осуществлять полный цикл обработки данных от загрузки файлов измерений до уравнивания сети с оценкой точности. Для XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике оценки качества выполненных измерений используются статистические показатели ин дивидуальных векторов, а также вычисление невязки путем суммирования векторов по заданному периметру с помощью программного модуля вычисления невязок. Кон трольной процедурой для созданной сети является свободное уравнивание, позволяю щее выявить ошибочные базовые линии.

При проведении полевых экспериментальных работ по определению параметров трендовых современных геодинамических движений проведено повторное определение координат пунктов Государственной геодезической сети с применением дифференци альной технологии спутниковой геодезии. Повторное определение координат было произведено на шести пунктах ГГС, в том числе на двух пунктах II класса и на четырех пунктах III класса. Исходные координаты пунктов выписаны из каталога «Список ко ординат и высот геодезических пунктов Кировской области», Федеральной службы зе мельного кадастра России, Составленного 29-м Научно-исследовательским институтом Министерства обороны Российской Федерации, г. Москва, 2003 г.

Рис.1. Проектируемая сеть триангуляционных пунктов ГГС по району и ребра треугольников для расчета трендовых деформаций.

Расчет деформационных параметров произведен по пяти исходным пунктам ГГС, которые образуют 10 треугольников, полностью покрывающих все площадки ис следования. Принятый принцип расположения экспериментальных триангуляционных пунктов позволяет при камеральной обработке произвести однотипную адекватную оценку деформационного состояния территории, обусловленного трендовыми геоди намическими движениями.

© ГИ УрО РАН, Обработка результатов полевых измерений, выполненных с использованием GPS-аппаратуры разбита на два этапа:

1 обработка GPS-измерений, калибровка района работ для максимального со ответствия системе координат МСК-43, в которой представлены исходные координаты пунктов, определение современных координат пунктов ГГС в калиброванной системе координат;

2 определение параметров деформационных процессов территории.

На первом этапе камеральной обработки с использованием специального про граммного обеспечения TBC, вычислены GPS-векторы между пунктами ГГС, произве дена оценка точности определения векторов, произведена калибровка района работ, получен каталог современных координат пунктов ГГС.

Результаты исследований трендовых движений по району площадок размещения объектов химического комбината, в целом, находятся в пределах наработанной базы по параметрам современных трендовых геодинамических движений и деформаций.

Таким образом, в районе размещения объектов Кирово-Чепецкого химического комбината, не выявлено трендовых движений, не удовлетворяющих нормативам. На всей территории по всем критериям, в том числе и по вертикальным движениям, изме ренные параметры составляют от 0,5 до 6 % от предельных значений, регламентируе мых действующими нормативами.

Определение цикличных короткопериодных современных геодинамических движений в районе площадок размещения объектов химического комбината выполня ется путем непрерывного мониторинга комплексами спутниковой геодезии.

Рис.2. Фактическая сеть триангуляционных пунктов ГГС по району и ребра треугольников для расчета трендовых деформаций.

Спутниковые измерения производились с использованием двухчастотной нави гационной спутниковой системой GPS+ГЛОНАСС-SOKKIA GRX1 и двухчастотными XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике приемниками Trimble 5800, позволяющими получать координаты точек с точностью от нескольких миллиметров до 1-2 см в зависимости от базы измерений. Приемники сер тифицированы в качестве измерительных приборов на территории РФ и прошли метро логический контроль [1, 2]. Измерения осуществляются в виде непрерывного монито ринга системы пунктов на исследуемой площадке в течение нескольких часов комплек сами спутниковой геодезии. Измерениями фиксируются изменения пространственных координат пунктов мониторинговой сети.

Непрерывные наблюдения при камеральной обработке дискретизируются на нужные интервалы времени, с помощью продолжительности которых и определяются средние значения координат. Интервал дискретизации может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков минут. От длительности интервала зависит предел фик сируемых частот цикличных движений. Чем меньше интервал, тем большие частоты циклов фиксируются измерениями. Интерес представляют циклы продолжительностью от получаса и более, имеющие максимальные амплитуды смещений (оказывают наибольшее негативное воздействие на объекты). Для их выявления достаточно ис пользовать 15-минутные интервалы дискретизации. Технически возможно сократить интервалы до 1/10 с, но это резко повышает трудоемкость камеральных работ, а мень шие по продолжительности циклы полигармонического процесса геодинамических цикличных движений имеют небольшие амплитуды, модулируемые колебаниями более низких частот.


Непрерывный мониторинг комплексами спутниковой геодезии обеспечивает по лучение всех трех координат точки стояния прибора в заданный момент времени. При одновременном использовании нескольких приборов получается пространственное смещение точек, на которых установлены приборы, друг относительно друга с любым заданным интервалом времени (от нескольких минут до нескольких часов). Точность измерения смещений между точками составляет не более 5 мм. Такую точность, как и при определении трендовых движений, обеспечивает дифференциальная технология спутниковой геодезии GPS.

Камеральная обработка полевых наблюдений выполнялась также с применением фирменного обеспечения TBC. Обработка осуществлялась в два этапа. На первом этапе полученные файлы данных преобразуются в файлы с дискретными измерениями по программам, разработанным в ИГД УрО РАН [3, 4]. Преобразованные файлы обраба тываются в модуле обработки базовых линий. В результате получается набор векторов, вычисленных с дискретным интервалом, равным 15 мин, между точками, на которых производились непрерывные наблюдения, и их компоненты (север-юг, запад-восток, превышения, длина вектора).

Качество получаемых векторов оценивается вычислением невязок по замкнуто му периметру. Если величины компонентов векторов в ходе наблюдений имеют изме нения с течением времени, превышающие точность их определения, то могут быть определены величины смещений и деформаций интервалов между точками в горизон тальной и вертикальной плоскостях, построены графики изменения этих величин.

Исследованиями установлено, что в горизонтальной плоскости преобладают смещения меридионального направления, амплитуды которых достигают 39 мм в пер вой группе и 68 мм – во второй. У широтных смещений амплитуды имеют максималь ные значения 25 мм в первой группе и 14 мм – во второй. Амплитуды вертикальных смещений существенно выше и достигают 83 и 95 мм, соответственно. Максимальные значения амплитуд изменения длин интервалов составляют 34 мм в первой группе и 54 мм – во второй, и наблюдаются на интервалах меридиональной направленности.

В итоге установлено, что территории пунктов пригодны для безопасного разме щения объектов Кирово-Чепецкого химического комбината. По фактору максимальных © ГИ УрО РАН, горизонтальных деформаций, вызванных современной геодинамической активностью, практически равноценны, деформации составляют 21% на участках первой группы и 25% на участках второй группы.

По фактору максимальных вертикальных деформаций, вызванных современной геодинамической активностью, максимальные всплески достигают 58% от допустимых деформаций на участках второй группы, а на участках первой группы, все значительно спокойней, всего 6,5% от максимально допустимых деформаций.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 8348 и интеграционного проекта Президиума УрО РАН № 12-И-5-2050.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сашурин А.Д. Современная геодинамика и безопасность объектов недропользова ния / А.Д. Сашутин //http://elibrary.ru/issues.asp?id=8628&selid=440652 Горный ин формационно-аналитический бюллетень. – 2010. – №10. – С. 332-336.

2. Сашурин А.Д. Сейсмическое микрорайонирование территории Кирово-Чепецкого отделения филиала «Приволжский территориальный округ» ФГУП «РосРАО» / А.Д. Сашутин // Отчет о НИР ИГД УрО РАН. – Екатеринбург, 2012.

3. Мельник В.В. Исследование и создание геолого-структурной и геомеханической модели участка недропользования / В.В. Мельник, А.Л. Замятин // Горный инфор мационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2005. – №4. – С. 226-230.

4. Пустуев А.Л. Исследование трендовых геодинамических деформаций при выборе площадок для строительства атомных станций / А.Л. Пустуев // Горный информа ционно - аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2011. – № 1. – С. 282-290.

Д.Б. Иванов Институт геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕННОСТИ ПО ДАННЫМ КАРОТАЖА СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ Анализ данных каротажа сейсмоакустической эмиссии с использованием преоб разования Гильберта-Хуанга [4] позволил установить новые корреляционные зависи мости между сигналами САЭ и коэффициентом проницаемости при различном типе флюида [1]. Для нефтенасыщенных коллекторов коэффициент корреляции К(dW(f),Кпр)0 для всех частотных поддиапазонов. Для водонасыщенного интервала К(dW(f),Кпр)0 для всех частотных поддиапазонов. В случаях смешенного насыщения (вода+нефть, нефть+вода) происходит изменение знака К(dW(f),Кпр) для различных частотных поддиапазонов. В данной работе показана предпосылка возможности при менения КСАЭ для количественной оценки коэффициента насыщенности.

Для получения количественной зависимости между коэффициентом водонасы щенности Кв и данным КСАЭ было рассчитано уравнение множественной регрессии. В общем виде, уравнение линейной множественной регрессии имеет вид:

Y=a+b1X1+b2*X2+…+bpXp (1) При линейной зависимости коэффициент множественной корреляции можно определить через матрицу парных коэффициентов корреляции [2]:

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике r R yx1x2... x p = 1 (2) r 1 ryx1 ryx 2 ryx p ryx rx1 x 2 rx1 x p (3) r = ryx 2 rx 2 x1 rx 2 x p ryx p rx p x1 rx 2 x p 1 rx1 x 2 rx1 x p rx 2 x p, (4) r11 = rx1 x rx1 x p rx 2 x p где r – определитель матрицы парных коэффициентов корреляции;

r11 – определи тель матрицы межфакторной корреляции.

Корреляционный и регрессионный анализ проводится для ограниченной по объ ёму совокупности. Поэтому показатели регрессии и корреляции – параметры уравнения регрессии, коэффициент корреляции и коэффициент детерминации могут быть искаже ны действием случайных факторов. Чтобы проверить, насколько эти показатели харак терны для всей генеральной совокупности, не являются ли они результатом стечения случайных обстоятельств, необходимо проверить адекватность построенных статисти ческих моделей.

Проверить значимость уравнения регрессии – значит установить, соответствует ли математическая модель, выражающая зависимость между переменными, экспери ментальным данным, и достаточно ли включенных в уравнение объясняющих пере менных (одной или нескольких) для описания зависимой переменной. Чтобы иметь общее суждение о качестве модели, из относительных отклонений по каждому наблю дению определяют среднюю ошибку аппроксимации.

Для отбора известных значений результирующего признака (y) была использо вана информация о фактических испытаниях пластов после перфорации в новых сква жинах на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири. В качестве результирующе го признака были приняты значения коэффициента водонасыщенности (Кв), вычислен ного по результатам интерпретации комплекса ГИС, и значение которого не противо речит информации о проценте обводненности продукции (Pв). Процент обводненности продукции, полученный после запуска скважины в работу, определяется для всего ин тервала перфорации. Но в этот интервал могут попадать несколько пропластков, раз личных по своим фильтрационно-емкостным свойствам, а также по характеру насыще ния. Т.е. преимуществом использования в качестве результирующего признака Рв явля ется то, что значение процента обводненности продукции, полученное при испытаниях, является фактической величиной. А минусом является то, что значение этой величины может распространяться на большой интервал.

В случае же, когда в качестве результирующего признака используется Кв, определенный по ГИС, преимуществом является то, что значение Кв определено для каждого отдельного пропластка в пределах интервала перфорации, однако минусом яв ляется то, что это определение не достаточно достоверно, т.е. не совпадает с результа тами испытаний. Для того чтобы установить истинность значений Кв, определенных по данным ГИС, была проведена корреляция средневзвешенных значений коэффициента водонасыщенности и значений Рв для различных скважин. Расчет средневзвешенных значений Квсв проводился по формуле:

Квсв = (Кв1*Нэф1+Кв2*Нэф2+…+Квn*Нэфn)/( Нэф1+ Нэф2+…+ Нэфn), (5) © ГИ УрО РАН, где Кв1, Кв2.. Квn – значения процента водонасыщенности для конкретного пропластка;

Нэф1, Нэф2… Нэфn, – мощность пропластков в метрах.

В результате был получен список из 13 скважин на различных месторождениях.

Коэффициент корреляции между Кв (ГИС) и Рв (результаты испытаний) составил 0,775.

Рис.1. Корреляция между Кв (ГИС) и Рв (результаты испытаний) В качестве факторов уравнения (х) были выбраны натуральные логарифмы зна чений плотности энергии сигналов естественной САЭ, а также записей вызванной САЭ после первого и второго акустического воздействий.

Расчет плотности энергии проводился по формуле [3]:

Vm, (6) W= где – плотность среды (кг/м3);

Vm – максимальное значение скорости колебаний частицы (м/с). Поскольку в скважинном приборе в качестве регистратора установлен датчик акселерометр, то формула примет вид:

Am, (7) W= 8 2 f где Am - максимальное значение скорости колебаний частицы (м/с2);

f – частота (Гц), использовались доминантные частоты сигналов САЭ, вычисленные при помощи преобразования Гильберта-Хуанга.

Um, (8) Am = К у где Um – максимальная амплитуда сигнала на входе платы АЦП (В);

Ку – коэффициент усилителя;

чувствительность датчика (В*с2/м).


Результирующее уравнение множественной регрессии для пласта БС:

Кв = 45,321 + 0,277*lnWf + 1,181*lnWv1 - 0,576*lnWv2, (9) где Wf – плотность энергии сигналов естественной САЭ;

Wv1 – плотность энергии сиг налов вызванной САЭ после первого АВ;

Wv2 – плотность энергии сигналов вызванной САЭ после второго АВ.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.2. Фактические и расчетные значения коэффициента водонасыщенности Высокое значение R=0,713 говорит о достаточно высокой связи между фактора ми и функцией отклика. Стандартная ошибка 6,33% – в допустимых пределах. Все фак торы можно считать независимыми друг от друга и использовать в регрессионном уравнении, т.к. коэффициенты парной корреляции не превышают 0,7. По t-критерию Стьюдента и Фишера и можно говорить о значимости уравнения регрессии.

Таким образом, получено уравнение для количественной оценки коэффициента водонасыщенности по результатам каротажа сейсмоакустической эмиссии. Несмотря на сложности, связанные с тем, что метод базируется на нелинейных процессах [5], по лученная модель является адекватной, т.е. соответствует фактическим статистическим данным. Стоит отметить малую выборку данных, подходящих для построения регрес сионного уравнения. Адекватная модель при малой выборке исходных данных является лишь предпосылкой к получению рабочей модели на практике.

Автор выражает благодарность за помощь в написании статьи д.г-м.н. Иголки ной Галине Валентиновне и к.т.н. Дрягину Вениамину Викторовичу. Работа выполнена при частичной поддержке молодежного гранта УрО РАН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Иванов Д.Б., Антропова М.А. Корреляция коэффициента проницаемости с пара метрами сейсмоакустической эмиссии при различной насыщенности терригенных коллекторов / Д.Б. Иванов, М.А. Антропова // Тринадцатая уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник докладов. – Екатеринбург, 2012. – С. 84-86.

2. Никитин А.А. Теоретические основы обработки геофизической информации: учеб ное пособие / А.А. Никитин, А.В. Петров. – Москва, 2008. – 112 с.

3. Кухлинг Х. Справочник по физике / Х Кухлинг // Пер. с нем. 2-е изд. – М.: Мир, 1985. – 520 с.

4. Huang N.E. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis / N.E. Huang [et al.]. – Proc. R. Soc. London, 1998. – Ser. A. – P. 454, 903-995.

© ГИ УрО РАН, 5. Дрягин В.В. Поиск углеводородов методом вызванной сейсмоакустической эмис сии / В.В. Дрягин [и др.] // Акустический журнал. – 2005. – Том 51. – Выпуск «Гео акустика». – С. 66-73.

Е.В. Иванова1, Сектор сейсмического мониторинга Севера Русской плиты ГС РАН, г. Архангельск Институт экологических проблем севера УрО РАН, Архангельск ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ЗАДАЧЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ РЕГИОНАЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ НА ЗАПИСЯХ АРХАНГЕЛЬСКОЙ СЕТИ СТАНЦИЙ Сейсмические события, регистрируемые Архангельской сейсмической сетью на региональных расстояниях, в подавляющем большинстве по природе источника явля ются техногенными, связанными с деятельностью в регионе крупных промышленных карьеров. Решение задачи идентификации в такой ситуации имеет актуальное значение для любой сейсмической сети, поскольку всегда существует риск «засорения» сейсми ческого каталога данными, полученными по промышленным взрывам. Уверенное рас познавание проявлений взрывной сейсмичности позволяет исключать их из рассмотре ния при анализе слабой сейсмичности платформенных территорий, снижая тем самым объем трудозатрат и повышая достоверность получаемых сведений.

Чаще всего задачу идентификации сейсмических событий решают методом со поставления P- и S-волн [3]. Именно такой подход лежит в основе способа идентифи кации промышленных взрывов, произведенных на локальных расстояниях в карьерах Архангельской области. Идентификация взрывов на региональных расстояниях по за писям Архангельской сети осложняется такими факторами, как большое число функ ционирующих промышленных карьеров и не всегда удовлетворительное качество за писей взрывов, приводящее к трудностям определения и большому разбросу значений кинематических и динамических параметров. Использование статистических методов позволяет преодолеть отмеченные затруднения.

В частности, в рамках предыдущей УМНШ обсуждалась возможность решения задачи идентификации региональных событий на записях станций Архангельской сети с использованием кластерного анализа [1]. В настоящей работе предлагается использо вание еще одного статистического метода – байесовского подхода – для решения по ставленной задачи.

Байесовский подход [2] основан на применении теоремы Байеса об условной ве роятности, которая гласит: условная вероятность события A, если известно, что собы тие B уже наступило (обозначается P(A|B)), равна произведению условной вероятности B, если известно, что событие A наступило, и отношения безусловных вероятностей A и B:

P ( B | A) P ( A) P( A | B) = (1) P( B) Эта теорема в Байесовском подходе рассматривается как логическая основа пе ресмотра суждений в зависимости от действительно происходящих событий.

В частности, именно на Байесовском подходе реализована известная интернет игра Akinator [5]. Разумеется, как для коммерческого проекта, принцип ее работы офи циально нигде не выложен, но пытливые русские умы неплохо проанализировали воз можный алгоритм [4], и связали его именно с Байесовским подходом. Возникла идея применить Байесовский подход для решения задачи идентификации региональных со XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике бытий в форме подобной программной разработки – уподобить распознаваемые сей смические события загадываемым в данной игре персонажам, и по перечню ответов на определённые вопросы выяснить, на какое же событие из известных, занесенных в базу данных программы, похоже исследуемое событие больше всего? Кроме того, при такой постановке вопроса имеется возможность самообучения программы по мере ее исполь зования.

Для рассматриваемой здесь задачи идентификации региональных сейсмических событий можно предположить, что пусть Ai – это событие вида «определяется объект i», где i может быть взрывом из некоторого карьера №1, взрывом из некоторого карьера №2 или землетрясением. Поскольку B – это наблюдение относительно Ai, то можно по ложить, что B состоит из ответов на определенные вопросы, описывающие особенно сти объекта i, и его можно представить в виде совместного события «На вопрос Q1 был дан ответ A1,..., на вопрос Qk был дан ответ Ak». Тогда P(Ai|B) после данных интерпре татором ответов на k вопросов будет для объекта i показывать вероятность того, что определялся именно он. Выбрав объект с максимальным для всей совокупности имею щихся в базе объектов значением P(Ai|B), можно, со значением вероятности P(Ai|B), ис пользовать его в качестве идентифицирующего рассматриваемый объект события.

Таким образом, для решения задачи идентификации событий с использованием вышеописанного статистического метода необходимо формирование входного массива данных из формальных, качественных и количественных параметров, характеризую щих события известной природы. Полученный входной массив используется как база данных для вычисления условных вероятностей в байесовском подходе. При этом, по мнению автора, можно ограничиться рассмотрением событий только взрывного типа, поскольку, во-первых, частота встречи на записях событий тектонической природы для платформенной территории непосредственно севера Русской плиты весьма невелика, а во-вторых, в случае обнаружения такого события вероятность отождествления его со взрывом из того или иного карьера будет низкой, соответственно, к его анализу можно будет подключить другие методы идентификации.

Для формирования входного массива данных были изучены волновые формы взрывов из тех промышленных карьеров, которые регистрирует станция «Климовская»

(код в сети KLM, расположена в Коношском районе Архангельской области) на регио нальных расстояниях. Для анализа были выбраны записи короткопериодного комплек та сейсмометров, которые визуализировались с помощью программного комплекса об работки сейсмических данных WSG (Windows Seismic Grapher, разработка Геофизиче ской Службы РАН и НПП «Геотех+», Обнинск, Россия).

Были изучены группы взрывов из 14 карьеров, функционирующих на террито риях Вологодской и Мурманской областей, республики Карелии, а также республик Финляндии, Швеции и Эстонии. Анализировались дата и время взрыва, эпицентраль ное расстояние, внешний вид события на волновой форме, а также спектры волн P и S по разным каналам. Всего опытным интерпретатором было отсмотрено порядка наиболее качественных записей взрывов.

В результате были обобщены и установлены характерные для каждого карьера значения таких параметров взрывов, как распределение в течение суток и дням недели, эпицентральное расстояние, качественные – слабо, сильно – и количественные – ча стотный диапазон, число и частоты основных пиков – особенности вступлений и спек тров P, S и L-волн на записях. Они были сведены в таблицу (табл.1.).

© ГИ УрО РАН, Таблица Параметры региональных сейсмических событий (взрывов), регистрируемых на записях станции «Климовская» Архангельской сейсмической сети Пара- Особенности Особенности Качественное Время производства взрыва День недели производства метр спектра вол- спектра волны Разность времен вступле ния фаз P и S на сейсмо описание ны P на вер- S на горизон вступлений Название карьера тикальном тальном кана волн канале Z ле NE взрыва грамме Число основных Число основных Поверхностная Максимум, Гц Максимум, Гц Диапазон про Диапазон про явления, Гц явления, Гц Волна P волна L Волна S пиков пиков Карьер взрыва Карьер в Финляндия Финлян- с 07 силь 1 сил дии до лю- 2,5- оди 2,5- оди ное мин. 4,0 4,0 ьно нет 59,7°с.ш. 21 бой 6,0 н 6,0 н на 20 с. е, ч. NE 24,2°в.д.

Карьер в с 08 силь Эстонии Пн, 1 ра Эстония до 1,0- мно 1,0- мно сла ное 59,2°с.ш. Вт, мин. зн 2,0 нет 14 7,0 го 4,0 го бое на, Чт 20 с. ый ч. NE 27,0°в.д.

"Запо лярный" Заполярный в Мур- с 06 силь манской до лю- оди 1,0- оди сла ное мин. -* - 2,0 нет области 20 бой н 2,5 н бое на 40 с.

69,7°с.ш. ч. NE, 30,1°в.д.

Карьер в силь Воло с 14 ное годской Вт, сил Вологда до 19 3,0- оди 2,0- оди на области Чт, 4,3 2,2 ьно нет 18 с. 10,0 н 5,0 н NE 60,9°с.ш. Пт е ч. и, EW 36,6°в.д.

Карьер в Ленин Ленинград- с 08 силь градской до лю- 1,5- оди ное области 57 с. - - - 2,1 нет нет 15 бой 2,5 н на 60,5°с.ш.

ч. NE, 29,3°в.д.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Карьер в Ленин Ленинград- с 08 силь градской до лю- 1,5- оди ное силь области 58 с. - - - 2,1 нет 15 бой 2,5 н на ное 60,9°с.ш.

ч. NE, 28,9°в.д.

Карьер в Ленин Ленинград- с 08 силь градской до лю- 1,5- оди ное силь области 54 с. - - - 2,1 нет 15 бой 2,5 н на ное 61,2°с.ш.

ч. NE, 29,8°в.д.

силь Группа 1 мин. ное карьеров Швеция лю- лю- 34 с. - 1,0- раз- мно 1,0- мно сла на в Шве- 2,2 нет бое бой 1 мин. 6,0 ный го 6,0 го бое NE ции 58 с. и EW силь Группа око ное карьеров сил Хибины лю- лю- 1 мин. 1,0- ло мно 1,5- мно на силь на Хи- 2,3 ьно бое бой 19 с. 20,0 2,2;

го 7,0 го NE ное бинском е 2,5 и массиве EW 09: ОАО 09:3 силь "Карель 0 ное ский Вт, Окатыш 10:0 1 мин. 1,0- оди 1,0- оди сла на силь окатыш" Ср, 3,5 2, 0 7 с. 8,0 н 6,0 н бое NE ное 64,6°с.ш. Пт 10:3 и, 0 EW 30,6°в.д.

11: ООО "Карель с 11 силь сил Карель камень камень" до лю- 3,0- оди 1,0- оди ное 29 с. 5,5 2,1 ьно нет 61,6°с.ш. 15 бой 6,0 н 6,0 н на е, ч. NE 35,0°в.д.

силь Щебеночный Щебе- с 09 ное ночный до лю- 1,0- мно 1,0- оди сла на силь 38 с. 3,7 2, завод в 19 бой 9,0 го 20,0 н бое NE ное Карелии ч. и EW *- параметр не определяется © ГИ УрО РАН, Для наглядного и простого получения вывода о принадлежности исследуемого регионального события к взрывам из того или иного известного карьера для этой вы борки данных был реализован Байесовский подход, на основе которого была создана программа с простым диалоговым интерфейсом. Пользователь программы сначала за гружает в WSG волновые формы исследуемого события, анализирует визуально их и спектры участков, соответствующих вступлениям фаз P и S. Затем переключается на рабочее окно программы-идентификатора и отвечает на последовательно задаваемые ему вопросы, выбирая один из четырех возможных вариантов ответа (да/нет/частично/не знаю). После ответов на все указанные в левой части окна вопросы из содержащихся в правой части окна названий карьеров выбирается карьер, к которо му может быть отнесен исследуемый взрыв по наибольшему значению вероятности.

Событие, идентифицированное по карьеру, предлагается в качестве объекта для записи в базу для самообучения программы, для чего пользователю необходимо указать его дату, время, магнитуду и подтвердить введение нажатием кнопки «Записать» (рис. 1).

Перечень вопросов для записей Архангельской сети станций был использован следующий: Разность P и S больше 1 мин? Требуется фильтрация? Есть поверхностная волна? День взрыва – рабочий? Время взрыва – дневное? Число пиков в спектре P волны больше одного? Число пиков в спектре S-волны больше одного? Максимум спектра на Z-канале больше 5 Гц? Максимум спектра на NE-канале больше 3 Гц?

Вступление P-волны на Z-канале сильное? После ответа на каждый вопрос для взрывов из каждого карьера, содержащихся в исходной базе, пересчитываются условные веро ятности принадлежности рассматриваемого события каждому из карьеров в соответ ствии с формулой (1). После ответа на все вопросы выбирается карьер с наибольшим значением вероятности, к которому и может быть отнесен исследуемый взрыв.

Рис.1. Рабочее окно программы для идентификации регионального события Таким образом, использование Байесовского подхода на основе набора фор мальных параметров для сейсмических событий позволяет получить дополнительный инструмент в решении задачи идентификации. Определение набора качественных и ко личественных параметров для исследуемого события требует лишь загрузки в WSG его волновых форм и их несложного анализа с помощью встроенных в этот пакет обработ ки функций, а также визуальной оценки по внешнему виду.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Подобные статистические подходы позволяют создавать самообучающиеся си стемы, что существенно повышает их эффективность по мере использования, анало гично тому, как приобретает опыт интерпретатор сейсмических записей.

Автор выражает свою благодарность научному руководителю, м.н.с. секто ра сейсмического мониторинга севера Русской плиты ГС РАН, с.н.с. лаборатории сейсмологии ИЭПС УрО РАН, к.т.н. Морозову А.Н., за помощь в подготовке мате риала.

Работа выполнена при финансовой поддержке научного проекта молодых ученых и аспирантов Уральского отделения РАН за 2013 год «Изучение сейсмиче ского режима западной части Арктики».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Иванова Е.В. Применение кластерного анализа для идентификации сейсмических событий с региональных расстояний / Е.В. Иванова // XIII Уральская молодежная научная школа по геофизике. Сборник докладов. – Екатеринбург: ИГф УрО РАН, 2012. – С. 87-89.

2. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь: Словарь современной эко номической науки / Л.И. Лопатников // 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Дело, 2003. – С. 27.

3. Морозов А.Н. Метод идентификации взрывной сейсмичности на территории Ар хангельской области / А.Н. Морозов // Вестник КРАУНЦ. Сер. Науки о Земле. – 2008. – № 1, вып. 11. – С.177–184.

4. Акинатор и математика [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://habrahabr.ru/post/84364/.

5. Официальный сайт Акинатор, Интернет-гений [Электронный ресурс]. – Режим до ступа: ru.akinator.com.

C.В. Иванченко Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ МЕТЕОРИТОВ, ПРИРОДНЫХ И ИССКУСТВЕННЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ Природные ферримагнетики, к которым относится магнетит (FeO.Fe2O3), кри сталлизуясь в различных термодинамических и физико-химических условиях, в своём химическом составе и магнитной структуре несут генетическую информацию об этих условиях. Типоморфные особенности магнетита широко используются при решении задач рудно-формационного анализа.

Метеориты, в свою очередь, несут в себе информацию об условиях их образова ния. Упавшие на землю метеориты подразделяются на три класса – каменные, желе зокаменные и железистые. Метеориты состоят из железо-никелевого сплава (среднее содержание Fe – 90, Ni – 10%) и силикатных минералов, главным образом – оливина и пироксена. Каменные метеориты состоят в основном из силикатных минералов, содер жание никелистого железа в них колеблется от долей процента до 25 вес.%;

в желе зокаменных метеоритах силикатная и металлическая части примерно равны по объёму, железные на 95% состоят из никелистого железа. В составе железистых метеоритов по стоянно присутствую кобальт, сера, углерод, фосфор, медь (до 1%) [7].

© ГИ УрО РАН, Для сравнительного анализа также были рассмотрены образцы электролитиче ского никеля (99,99% Ni) и прецизионной стали (образец 10*, (0,005% С, 4,18% Cr, 0,003% V)).

Исследование магнитных свойств образцов проводилось с помощью эффекта магнитоакустической эмиссии. В 1919 г. немецкий физик Баркгаузен обнаружил, что при перемагничивании ферромагнетика, помещенного в катушку, происходит скачко образное образование электромагнитных волн. Это явление получило название эффекта Баркгаузена и объяснялось тем, что образец обладал доменной структурой. А в 1924 г.

Хипс обнаружил, что при перемагничивании ферромагнетика, помимо скачков Э.Д.С. в намотанной на образец катушке, происходит образование акустического шума. В ре зультате чего, каждый скачек является источником механических колебаний всего об разца.

На основе многочисленных экспериментов выяснилось, что явление магнито акустической эмиссии связано с процессами изменения доменной текстуры материалов [4, 5, 6].

Рис.1. Образцы метеоритов: а. Метеорит Атоксит Чинге;

б. Сихотэ-Алинский метеорит;

в. Метеорит Сampo del Cielo По современным представлениям источником магнитоакустической эмиссии при перемагничивании ферромагнетиков являются локальные участки магнитострик ционных деформаций, происходящих при перестройке доменных границ. Возникаю щие упругие колебания имеют довольно широкий диапазон частот и могут быть заре гистрированы с помощью пьезопреобразователей [10]. В отличие от эффекта Баркгау зена, при изучении магнитоакустической эмиссии информация поступает со всего пе ремагничиваемого объёма исследуемого образца. Наибольшее применение метод маг нитоакустической эмиссии нашёл в дефектоскопии [8].

Впервые работы по применению магнитоакустической эмиссии для изучения природных ферримагнетиков начались в Институте геофизики УрО РАН и продолжа ются по настоящее время [9]. В лаборатории скважинной геофизики ИГФ УрО РАН была собрана аппаратура для изучения магнитных свойств образцов природных фер римагнетиков.

Работа установки осуществляется следующим образом: в зазор электромагнита помещается исследуемый образец. С помощью электромагнита в образце создаётся пе ременное магнитное поле. С помощью акустического датчика снимается сигнал магни тоакустической эмиссии. Данные выводятся графически, в виде зависимости амплиту ды сигнала от величины поля.

При анализе применяемой для исследования МАЭ аппаратуры [1, 2] было уста новлено, что наиболее эффективной является регистрация непрерывной кривой МАЭ при перемагничивании с частотой 0,1 Гц.

При измерении магнитоакустической эмиссии амплитудное значение силы тока, подаваемого на катушки электромагнита, было равно ± 5 A, частота перемагничивания XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике 0,1 Гц, а частота принимающего сигнала проводилась на различных частотах от 120 до 140 кГц.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.