Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геодинамическая характеристика блочного массива горных пород на основе анализа микросейсмических колебаний

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геодинамическая характеристика блочного массива горных пород на основе анализа микросейсмических колебаний"

На правах рукописи

Локтев Дмитрий Николаевич

ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЛОЧНОГО МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ

Специальность 25.00.10 - «геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена в Институте динамики геосфер Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук А.А.Спивак Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Г.Г.Кочарян

доктор физико-математических наук Н.К.Капустян

Ведущая организация: Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (ВНИПИпромтехнологии) Министерства РФ по атомной энергии

Защита диссертации состоится » 2004 г

в /£> часов на заседании диссертационного Совета Д 002.050.01 Института динамики геосфер РАН. Адрес: г. Москва, Ленинский проспект, д. 38, корп.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН.

Автореферат разослан 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета канд. физ.-мат. наук

Общая характеристика работы

Состояние геологической среды с точки зрения механической устойчивости связано с ее сложным структурно-тектоническим строением. Верхняя часть земной коры характеризуется развитой системой структурных нарушений, которые ограничивают блоки разных уровней. Естественная блочно-иерархическая структура является основным фундаментальным свойством реальных массивов горных пород. Именно это свойство определяет наличие зон пониженной прочности среды и сложный характер деформационных процессов, происходящих в блочной среде в результате естественных геофизических процессов.

Широко используемые в настоящее время методы изучения приповерхностных природных структур, основанные на дискретных измерениях механических параметров в отдельных пунктах, не позволяют получать целостную картину поведения сложно структурированной геологической среды. Блочная структура и наличие выраженных разно ориентированных движений индивидуальных и консолидированных блоков приводит к мозаичному, пространственно неоднородному распределению основных механических характеристик среды. Для получения детального пространственного описания поведения геологической среды в настоящей работе использован новый подход, основанный на регистрации и анализе микросейсмических колебаний местного происхождения, позволяющий охватывать исследуемый участок земной коры в целом с одновременной регистрацией информации, поступающей с каждого его структурного элемента.

Предлагаемый подход к определению механических характеристик и режимов деформирования участков геологической среды является новым и основан на регистрации и анализе микросейсмических колебаний (фоновых и импульсных, частотой 0.5-30 Гц) местного происхождения, что позволяет получать информацию о состоянии и свойствах среды не в отдельных точках, а практически в каждой точке исследуемого участка.

На основе детального анализа амплитудных и спектральных характеристик микроколебаний, включающих фоновую составляющую и импульсы релаксационного типа, определяется блочное строение среды, степень подвижности активных блоков, а также выделяются зоны аномального напряженно-деформирован-

ного состояния. Данные результаты позволяют проводить сравнительную характеристику исследуемых локальных участков земной коры.

Важным положительным качеством указанного подхода является использование микроколебаний естественного происхождения, что значительно упрощает процесс получения информации и не требует проведения трудоемких работ с использованием сложных устройств возбуждения искусственных сейсмических волн.

Предлагаемый в настоящей работе . подход к описанию режимов релаксационных процессов существенно отличается от известного способа, основанного на регистрации слабых землетрясений. Во-первых, при описании режимов релаксационных процессов среды наряду с сильными динамическими проявлениями, привлекаются характеристики импульсных колебаний с амплитудой, близкой к фоновой, что, во-первых, значительно расширяет возможности статистического анализа, а во-вторых, существенно снижает требования к характеристикам аппаратурного комплекса (допустимо использовать

регистрирующие средства с невысоким динамическим диапазоном). Во-вторых, в качестве определяющих величин рассматриваются не абсолютные параметры сейсмической эмиссии, значительно изменяющиеся во времени под действием разных природных и локальных техногенных факторов, а относительные характеристики массивов горных пород, в которых формируются микроколебания, а также их аномальные отклонения от статистически характерных значений. В-третьих, при оценке механической устойчивости среды привлекаются характеристики фоновых микроколебаний (участки микросейсмической записи с минимальной амплитудой, статистически представительной в заданном временном окне). Последнее позволяет осуществлять диагностику участков земной коры при отсутствии аномально высоких тектонических напряжений.

В настоящей работе автором получен и проанализирован большой объем данных инструментальных наблюдений за микросейсмическим фоном в различных регионах. На основе анализа и интерпретации этих данных разработан методический подход по использованию микросейсмических колебаний для характеристики блочных массивов горных пород.

Цель работы - разработка научно-методических основ диагностики геодинамического состояния локальных участков массивов горных пород на основе изучения релаксационных процессов с помощью регистрации фоновых микросейсмических колебаний.

Основные задачи работы:

1) Разработка аппаратурных комплексов для оперативной регистрации микросейсмических колебаний релаксационного типа;

2) Инструментальные наблюдения за микросейсмическими колебаниями на локальных участках земной коры, характеризующихся разными свойствами;

3) Разработка расчетной модели релаксационного процесса в блочной среде с привлечением представлений о стесненном повороте активных блоков;

4) Разработка подходов к обработке и анализу микросейсмического фона с целью определения геодинамических характеристик локальных участков земной коры и установления возможности описания длиннопериодных процессов эволюционного характера на основе анализа характеристик короткопериодных процессов.

5) Проведение сравнительной диагностики механического состояния локальных участков земной.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан новый подход к оценке геодинамического состояния локальных участков земной коры, основанный на регистрации и анализе микросейсмических колебаний.

2. Разработан мобильный комплекс для оперативной регистрации микросейсмических колебаний.

3. Разработана расчетная модель релаксационного процесса в блочной среде на основе представлений о дифференциальных движениях структурных блоков в стесненных условиях.

4. Впервые выполнено геодинамическое ранжирование локальных участков земной коры на основе анализа микросейсмических колебаний.

Практическая значимость. Результаты настоящей работы позволяют проводить геодинамическую диагностику локальных участков земной коры. Разработанный методический подход можно использовать при выборе участков для строительства особо ответственных объектов, а обеспечении долговременной безопасной эксплуатации объектов повышенного риска (АЭС, захоронения РАО, химические производства и др.).

Фактический материал: В работе использованы экспериментальные данные, полученные при регистрации микросейсмического фона в горных массивах Кольского п-ова, территориях ПО «Маяк» и Ново-Воронежской АЭС, горных районах Северной Италии (Южные Альпы).

Личный вклад автора: разработка мобильного комплекса регистрации микросейсмических колебаний; проведение полевых измерений; участие в разработке модели релаксационных процессов, протекающих в среде блочной структуры; обработка и анализ сейсмических записей.

Защищаемые положения:

1) Характеристики местных микросейсмических колебаний содержат информацию о строении и режимах релаксации геофизической среды.

2) Локальные участки земной коры отличаются по размерам активных структурных элементов и их подвижности.

3) Разработанный методический подход к диагностике геодинамического состояния геологической среды на основе регистрации и анализа микроколебаний применим для геодинамического ранжирования участков земной коры.

Апробация работы и публикации.

Основные положения работы докладывались на семинарах ИДГ РАН и Института теоретической сейсмологии. Материалы диссертации опубликованы в 7 статьях и в материалах конференций: "Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы",

Екатеринбург, 1999г.; Сергеевские чтения, годичная сессия Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, 2001г.; Тектоника и геофизика литосферы, XXXV Тектоническое совещание, 2002г.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 83 страницах, состоит из введения, заключения, 4 глав текста. Включает 55 рисунков и 13 таблиц, список литературы из 82 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведен обзор работ посвященных тематике исследований. На основе анализа публикаций дана характеристика состояния вопроса по изучению связи микросейсмических колебаний с внутренним строением и динамикой земной коры.

Глава 1. Концепция геодинамического контроля локальных участков земной коры.

Земная кора и в особенности ее приповерхностная часть находится под постоянным внешним воздействием (землетрясения, лунно-солнечные приливы, собственные колебания земли, техногенные возмущения и т.д.). В результате этих воздействий блочная геофизическая среда испытывает неравномерные во времени и пространстве деформации, следствием которых являются вариации ее напряженного состояния и концентрация упругой энергии на отдельных участках. Изменения напряженно-деформированного состояния является причиной вариации местных микросейсмических колебаний и характеристик релаксационных процессов, постоянно протекающих в среде вследствие внешнего и внутреннего энергообмена По результатам наблюдений за режимом релаксационных процессов можно получить информацию о механическом состоянии среды.

Основные задачи геодинамической диагностики массивов горных пород связаны в первую очередь с:

1) разработкой критериев оценки и выделения случайной (определяемой свойствами среды и процессами естественного происхождения) и

детерминированной (техногенной) составляющей микроколебаний земной коры на конкретном участке;

2) разработкой геодинамической модели контролируемого (либо диагносцируемого) участка среды на основе данных, получаемых в результате изучения реакции среды на естественные возмущения (приливные явления, сезонные возмущения, деформационные волны и т.п.); корректировкой модели на основе данных, получаемых при наблюдении за геодинамическими характеристиками среды в процессе строительства объекта;

3) ранжированием участков массива горных пород и отдельных структурных блоков разного иерархического уровня по степени механической устойчивости и предрасположенности к выходу из состояния динамического равновесия с учетом геодинамических факторов;

4) определением основных геодинамических характеристик контролируемых участков земной коры в процессе строительства и эксплуатации сооружений с целью установления отдаленных последствий техногенного воздействия на среду, в том числе при возможных внешних воздействиях взрывного типа.

В качестве предпочтительного способа геодинамической диагностики и контроля предлагается пассивный метод, основанный на регистрации протекающих в среде естественных процессов в виде микросейсмических колебаний, характеристики которых находятся в соответствии со структурой и деформационным режимом контролируемого участка.

Для выполнения оперативной сейсмической регистрации был разработан специальный комплекс регистрирующих средств.

Измерительный комплекс сформирован на базе нескольких сейсмоприемников, подключенных к цифровому регистратору (портативному компьютеру типа notebook и АЦП) или компактному магнитофону. Использование этого комплекса позволяет проводить как оперативную запись, так и длительные сейсмические наблюдения в диапазоне 0.5 - 50 Гц. В обоих случаях результатом регистрации являются сейсмические данные, готовые к дальнейшей цифровой обработке.

Рис.1. Схема системы регистрации фоновых микросейсмических колебаний.

Для регистрации микросейсмических колебаний в настоящей работе использовались мобильные малоапертурные группы (рис.1), состоящие из центрального (трехкомпонентного) и нескольких выносных (вертикальная компонента) пунктов регистрации, что позволило получить пространственную характеристику волновых полей.

Глава 2. Расчетная модель релаксационного процесса.

Оценка геодинамического состояния локальных участков среды выполняется на основе использования модели релаксационного процесса, которая связывает между собой характеристики среды (размер активного блока, степень нарушенности, величина снимаемых при релаксации напряжений и т.п.), и параметры микросейсмических колебаний (амплитуды фоновых и импульсных колебаний, их спектральный состав, пространственно-временные вариации, распределение очагов импульсных колебаний в плане и т.д.).

Рис. 2 Схема стесненного поворота

Ун

Б

О а с Г

А

В

В качестве модели релаксации блочной структуры используется вариант стесненного поворота деформируемого блока, причем релаксация происходит в виде высвобождения упругой энергии, накопленной в блоках породы, при их дифференциальном движении. С этой точки зрения процесс деформирования горных пород в массиве как в области их упругого поведения, так и в области запредельного

деформирования рассматривается как

упруго напряженных блоков при их дифференциальных подвижках вдоль поверхностей ослабления прочности (межблоковых промежутков).

С целью получения количественных соотношений в работе рассматривается задача о деформировании блока в стесненных условиях. Начальная деформация блока с линейным размером Ь„ представляется в виде стесненного поворота (рис. 2). Сброс упругой энергии происходит в результате уменьшения деформации (частичной или полной разгрузке) блока за счет скольжения вдоль активной грани

В случае плоской деформации (0А-00=Ь„) угол поворота двух деформируемых граней блока равен:

где o=CF - относительное смещение граней АВ и ОС.

Таким образом, запас упругой энергии в активном блоке за счет стесненного поворота:

где - упругая составляющая сдвиговой деформации элементарного слоя, причем

среды

последовательная (поэтапная) разгрузка

а.

2а,

2а,

где - упругая (обратимая) часть общей деформации.

Учитывая это соотношение и то, что максимальная деформация на подвижной грани блока достигается при у = 0 получаем:

где - эффективная (средняя по блоку) сдвиговая деформация.

Для вывода уравнения движения активного блока в стесненном состоянии необходимо учесть эффект трения в процессе относительного движения соседних блоков, запас упругой энергии, расходуемой на движение, а также прирост сдвиговой деформации со временем. В результате получаем:

Здесь - абсолютное смещение грани блока вдоль направления оси коэффициент трения скольжения; а„ - нормальное напряжение на грани блока ОС;

- коэффициент, определяющий долю запасенной упругой энергии, расходуемой на движение; (7Я — модуль Юнга; р - плотность; Ч'^) - прирост сдвиговой деформации со временем

Полученное уравнение определяет простое для анализа колебательное движение изначально деформированного активного блока с собственной частотой и служит основой для получения количественных соотношений между геодинамическими характеристиками среды и параметрами микросейсмических колебаний.

Действительно, в простейшем случае при решение уравнения (1)

представимо в простом виде:

В этом случае искомые связи представимы (с достаточной для практических оценок точностью) в виде:

\=|-ria.il.

(О

I = {ай/рл?/}"2;

и = VоЛГ/я/"; Е = Уо^вШ^/;

где и - соответственно плотность и модуль сдвига материала блока; - размер активного блока; \0 — максимальная скорость колебаний в импульсе; Ас - сброс напряжения при релаксации блока.

Глава 3. Определение геодинамических характеристик локальных участков земной коры на основе регистрации микросейсмических колебаний.

В основе релаксационного контроля механической устойчивости локальных участков земной коры лежит регистрация местных микроколебаний (микросейсмического фона). При анализе микросейсмических записей выделяются несколько информативных элементов:

импульсные микроколебания (ИК), которые возникают вследствие высвобождения избыточной упругой энергии на различных участках среды в результате подвижки структурных блоков, микро- и макроразрушений. Амплитуда импульсов сравнима или превышает фоновые значения (порядка 0,1-4-0,5 мкм/с). Амплитуда ИК определяется свойствами массива горных пород в месте проведения микросейсмической регистрации, а также величиной действующих в среде напряжений и свободой деформирования блоков разного масштаба в стесненных условиях. На тех участках среды, где присутствуют высокие тектонические напряжения амплитуда импульсных колебаний может достигать 4-5 мкм/с;

фоновые микроколебания - участки микросейсмической записи с минимальными значениями амплитуды колебаний в выбранном временном интервале (амплитуда порядка мкм/с);

местные и дальние землетрясения;

сейсмические колебания от регулярных техногенных источников (взрывные работы, движение транспорта, работа механизмов и т.п.).

Импульсные колебания характеризуются следующими параметрами: максимальной амплитудой колебаний преимущественной частотой (определяется по видимому периоду колебаний) и эффективным количеством периодов Важной характеристикой является пространственно-временное распределение очагов импульсных колебаний. В результате анализа регистрируемых импульсных колеба-

ний с помощью разработанной расчетной модели релаксационного процесса определяются:

размер активного структурного элемента сбрасываемое в результате релаксации напряжение

эффективное дифференциальное смещение активных элементов и сейсмическая энергия импульса Выполняя измерения микросейсмического фона на разных участках и регистрируя местные ИК, можно, привлекая перечисленные выше параметры, сравнивать между собой разные участки земной коры по геодинамическим характеристикам. Опыт работы свидетельствует, что дальность распространения ИК с амплитудой мкм/с и с частотой Гц составляет для

большинства исследуемых районов России около 1-3 км. Это определяет размер контролируемого участка, который можно характеризовать на основе анализа импульсных колебаний.

Для анализа фоновых микроколебаний в работе использовались участки записей с минимальными значениями амплитуд колебаний, на которых минимально проявляются помехи различного происхождения. При сложных условиях наблюдений, где влияние помех существенно, применялись различные формы фильтрации сигнала.

В результате обработки фоновых микросейсмических колебаний определялись следующие характеристики локальных участков земной коры:

среднеквадратичная амплитуда и спектральная плотность мощности фоновых колебаний;

размер активных структур локальных участков;

величина максимальной деформации активных структур за период колебаний;

поляризационные характеристики колебаний. Геодинамическая характеристика локальных участков земной коры с использованием параметров ИК выполнялась в настоящей работе с привлечением соотношений (2), полученных на основе расчетной модели релаксационного процесса.

При использовании характеристик фоновых микроколебаний предполагалось, что при блочном строении среды каждый из иерархических уровней вносит свой вклад в колебательный процесс системы. При хаотичном колебании блоки разного размера взаимно перемещаются в стесненных условиях и колеблются с характерными частотами которые отчетливо выделяются на спектрах

фоновых колебаний в виде квазигармонических пиков. В этом случае для определения характеристик среды использовались следующие соотношения: размер активной структуры:

взаимное перемещение блоков разного иерархического уровня (дифференциальное смещение):

эффективная деформация структурных элементов:

Дополнительной характеристикой степени нарушенности горных пород на исследуемых участках является энергия колебаний, заключенная в высокочастотной части спектра Действительно, способность неоднородной среды поддерживать высокочастотные колебания с малым затуханием - свидетельство ее высокой добротности, а, следовательно, более высокой связности структурных элементов. Количественной характеристикой нарушенности среды является в этом случае отношение энергий колебаний в разных частотных диапазонах М = Е/Е2, где

Причем интервалы частот и выбираются соответственно в

высокочастотной и низкочастотной части спектра.

Глава 4. Диагностика локальных участков земной коры на основе разработанных подходов.

В разделе 4.1: анализируются данные, полученных при сейсмическом контроле механического состояния одного из участков на территории коммуны Огобю (Ломбардия) в Южных Альпах, с целью предупреждения склоновых явлений.

В окрестности в зоне разлома картируются два крупных тектонических

нарушения, расположенные на расстоянии на расстоянии 3-4 км друг от друга. Близость к тектоническому нарушению такого порядка обусловливает повышенную подвижность в этой зоне блоковых структур всех иерархических уровней и, соответственно, наиболее высокие скорости относительных перемещений структурных блоков. Последнее особенно существенно с точки зрения оползнеобразования.

При измерениях использовалась система сейсмического мониторинга, включающая в себя центральный и два периферийных пункта регистрации связанные между собой с помощью кабельной линии, радиоканала и телефонной линии.

Инструментальные наблюдения за уровнем микросейсмических колебаний проводились практически непрерывно в течение трех месяцев.

Характерной особенностью контролируемого района являются малые углы выхода импульсных микросейсмических колебаний волнового характера. Локация источников свидетельствует, что очаги ИК рас-

положены в приповерхностном слое

горного массива.

Это подтверждает

сделанное

Онп ИКсамялитчоМНмхм'е) O-0.im.l3 ОО-0-1-®-"

предположение о предрасположенности

исследуемого участка горного массива к

Рис.3 Распределение очагов ИК в плане (данные за 20.04.91 - 25.04.91).

оползнеобразованию (наличие области

интенсивной релаксации напряжений и подвижек структурных элементов на незначительном удалении от свободной поверхности).

Распределение очагов ИК в плане (рис. 3) показало наличие зон, в которых протекание релаксационных процессов происходит наиболее интенсивно.

Предложенный подход к оценке механической устойчивости ограниченных участков массивов горных пород основан на том, что деформирование структурных блоков (включая колебательные движения в стесненных условиях) происходит по разному в зависимости от того, насколько состояние данного структурного блока близко к равновесному. Если параметры местных фоновых колебаний и ИК с учетом сезонных и других временных вариаций не изменяются со временем (точнее их параметры не сильно отличаются от «привычных», характерных для данного временного промежутка), то состояние такого структурного блока или системы блоков с большой вероятностью близко к устойчивому. В случае же, если параметры местных микросейсмических колебаний существенно варьируют во времени (блок каждый раз по разному реагирует на внешние возмущения), это свидетельствует о том, что рассматриваемый структурный блок еще «не занял» своего устойчивого положения и, следовательно, должен рассматриваться как нестабильный.

Мерой неустойчивости конкретного структурного элемента среды является, таким образом, суммируемая величина вариаций всех характеризующих среду параметров и её временная изменчивость. В качестве такой величины может выступать, например, целевая функция определения устойчивости определяемая следующим образом:

где: - конкретная характеристика поля колебаний (амплитуда и

характерные частоты фоновых микроколебаний и ИК; вариации параметров в выбранном временном окне; кластерные характеристики пространственного распределения очагов импульсных колебаний и т.п.); - характерные значения величин для данного периода времени и конкретных условий; - весовые коэффициенты, величина которых качественно соответствует значимости рассматриваемого параметра при оценке степени устойчивости участка (в

первом приближении в качестве весовых коэффициентов выбиралась величина, обратная значению дисперсии У().

В качестве сравнения участков по характеру релаксации использовалось вычисление целевой функции, что подтвердило нестабильность деформационных процессов протекающих на участке 2.

Из рис.4 отчетливо видно, что . наименьшей механической устойчивостью отличается 2-й участок (скорость релаксационных процессов, протекающих в среде, не соответствует динамике деформационных процессов, что приводит к нестационарному деформированию среды.

ков 1-3 со временем

В результате длительных наблюдений за микросейсмическим режимом данного района были выделены участки горных склонов наиболее опасные с точки зрения возникновения явлений катастрофического характера.

В разделе 4.2. предложенный метод геодинамической диагностики массивов горных пород применялся к территории ПО "Маяк", с целью выбора перспективных участков (наиболее механически

Рис.4. Изменение целевой функции геодинамической устойчивости участ-

Рис.5 Деформация блоков • разного масштаба (для 5 участков территории ПО «Маяк»),

устойчивых) для строительства подземного захоронения радиоактивных отходов. Полученные характеристики релаксационных процессов, свидетельствуют о возможности ранжирования контролируемых участков по интенсивности геодинамических процессов. Из графиков на рисунках 5 и 6 видно, что участки отличаются как размерами активных структур, так и характером деформационных процессов.

Например, участок 1 характеризуется минимальной относительной величиной сбрасываемых напряжений, устойчивым характером релаксационных процессов (разброс сбрасываемых напряжений в зависимости от эффективной дифференциальной подвижки минимален).

Участки 2 и 3 также характеризуются устойчивым характером релаксационных процессов, более высокой интегральной прочностью (наклон зависимости наибольший).

Участок 4 отличается неустойчивым характером релаксационных процессов, так как наблюдается наибольший разброс снимаемых при релаксации напряжений.

Картина распределения импульсных колебаний в плане свидетельствует о наличие зон повышенных напряжений, где деформационные процессы протекают

наиболее интенсивно.

Большинство этих зон совпадают с разрывными нарушениями, выявленными с помощью геологических методов, что подтверждает наличие избыточных напряжений на границах геологических структур. В результате проведенных исследований были определены предпочтительные

эффективного дифференциального смещения активных блоков и (для четырех участков территории ПО «Маяк»).

участки для подземного захоронения РАО.

В последнее время возник интерес к изучению влияния малых возмущений на геофизическую среду. Одним из таких постоянно действующих возмущений являются лунно-солнечные приливы. Под действием прилива земная кора претерпевает деформацию, и в результате накопления малых необратимых деформаций происходит перемещение горных масс, что может вызывать формирование геологических структур. Представляет интерес интерпретация аномалий приливных проявлений в геологической среде с учетом ее блокового строения.

Для исследованных участков территории ПО «Маяк» была проанализирована вариация величины деформации блоков во времени. Выявлено, что деформация на некоторых участках хорошо коррелирует с амплитудой лунного прилива. Причем, на более устойчивых участках этой корреляции не замечено. Таким образом, предоставляется возможность использования отклика среды на внешние динамические возмущения в качестве дополнительной характеристики ее механического состояния.

В разделе 4.3. рассмотрены результаты регистрации и анализа микросейсмических колебаний на территории Ново-Воронежской АЭС (НВАЭС). Наблюдения выполнены с целью определения параметров геодинамических процессов в районе НВАЭС, выделения размеров и степени подвижности активных блоков.

Измерения микросейсмических колебаний в районе НВАЭС выполнены на 10 участках, расположенных в зонах и узлах пересечения наиболее крупных тектонических структур, окружающих площадку атомной станции, а также в центральных частях блоков, ограниченных этими структурами. Географическое расположение участков относительно известных тектонических структур показано на рис.7.

Результаты микросейсмической регистрации демонстрируют сравнительно низкий уровень релаксационных процессов, протекающих на исследованных участках. Об этом свидетельствует сравнительно небольшое количество импульсных микроколебаний, наблюдаемых в данном районе в целом, а также их невысокая ам-

плитуда (большинство ИК выявляется на фоне микросейсмического фона только после проведения дополнительной фильтрации первоначальной сейсмической записи в нескольких диапазонах частот).

При обработке полученных экспериментальных данных было установлено, что наиболее крупные тектонические нарушения, в частности Двуреченско-Липецкий тектонический разлом и два региональных линеамента III ранга, расположенные наиболее близко к участкам наблюдений и обозначенные на рис.7 как зоны А и В,

выделяются по характеру распределения очагов

исследуемых участков в районе ,,,,

ИК, их амплитудам и величинам сбрасываемых НВАЭС (1-Ш - тектонические '

нарушения разного уровня). в результате релаксации напряжений.

Результаты определения размеров блочных структур и величин деформаций на их границах по характеристикам фоновых микроколебаний представлены для некоторых участков на рис.8 а, б. В пределах участков выделены блоки с размерами от 3 до 80 м. Видно, что каждый участок характеризуется индивидуальным распределением блочных структур по размерам, а также различными величинами деформирования или подвижности структурных элементов разного размера.

Наиболее широким набором подвижных структурных элементов разных размеров (от 4 до 80 м) характеризуются участки 1 и 3 , что характеризует их как несколько более нарушенные по сравнению с остальными.

Вместе с тем по величинам деформаций (подвижности) отдельных структурных элементов эти участки отличаются наименьшими показателями, что свидетельствует о меньшей свободе перемещений блоковых структур и, по-видимому, их активности. Наибольшая подвижность отдельных структурных элементов с размерами преимущественно от 15 до 30 метров отмечается на участках

2,9 и 10, которые могут быть признаны наиболее активными в тектоническом плане. Остальные (5, 7 и 8) по степени подвижности отдельных структурных элементов, активности среды, по данным показателям занимают

промежуточное положение.

Сравним участки 3 и 5. Оба участка примыкают к

тектоническому нарушению В. Амплитуды релаксационной подвижки и сбрасываемые напряжения (рис. 9) на этих участках сравнимы, что свидетельствует об

идентичности протекаемых на них релаксационных процессов (на рис. 9 приведена зависимость величины сбрасываемого при релаксации напряжения от амплитуды дифференциального смещения

С другой стороны размер активной структуры и дисперсия размеров на участке 3 почти в пять раз меньше. Это означает, что при одинаковых силовых воздействиях на блочные структуры накапливаемая в результате долговременного деформирования энергия высвобождается меньшими порциями. С точки зрения механической устойчивости это свидетельствует о невозможности накопления значительных запасов упругой энергии на участке 3 в результате естественных и техногенных процессов.

Обращаясь к данным рис. 8, отметим характерное отличие релаксационных процессов, протекающих на участках 1, 3, 5 и участках 6 и 10. На участке 6, как это и следовало ожидать, отмечается более сильная зависимость между величиной

сбрасываемого напряжения и дифференциальным смещением активных граней активных блоков, поскольку участок расположен на удалении от тектонических нарушений. Вместе с тем практически таким же коэффициентом пропорциональности между Ла и и характеризуется и участок 10, хотя он расположен существенно ближе

к зоне тектонического нарушения, однако абсолютная величина сбрасываемых напряжений здесь заметно меньше. Сравнивая между собой зависимости, приведенные на рис.9,а и 9,6, следует отметить, что в зоне пересечения тектонических нарушений А и В (участок 1) большее влияние на состояние (активность) геологической среды оказывает зона линеамента В, или, возможно, зона древнего Дву-реченско-Липецкого разлома.

Сравнивая между собой по степени активности зоны молодых региональных лине-аментов А и В можно предполагать большую активность

Рис.9. Сброс напряжения на участках территории линеамента А. Последнее подтверждается другими диагнос-

блоков; а - участки 1,3 и 5; б - участки: 1, 6 и 10

тическими признаками, в частности, характером зависимостей полученный на участках 2 - 5 с одной стороны и 1, 10-с другой.

В результате можно отметить. В пределах ближнего района размещения Ново-Воронежской АЭС отмечается в целом сравнительно низкая интенсивность

релаксационных процессов, протекающих в горных породах, что подтверждается небольшим количеством импульсных микроколебаний релаксационного типа, наблюдаемых на исследованных участках, и их невысокой амплитудой.

Пространственное распределение очагов импульсных микроколебаний с достаточной для практики точностью маркируют тектонические разломы и линеаментные структуры. При этом параметры микросейсмических колебаний отражают степень активности нарушений.

Заключение.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Разработан новый методический подход к регистрации и обработке микросейсмических колебаний с целью диагностики геодинамического состояния локальных участков земной коры, отличающийся выделением в микросейсмическом фоне импульсных колебаний малой амплитуды и фоновых микроколебаний, характеризующихся минимальной статистически представительной амплитудой в выбранном временном интервале.

2. Разработаны количественные соотношения, которые позволяют определять размер и степень подвижности активных блоков, степень нарушенности среды, величину сброса напряжений в результате релаксации на основе параметров фоновых и импульсных микросейсмических колебаний.

3. Разработаны регистрирующие комплексы и алгоритмы анализа микросейсмической информации, которые позволяют проводить геодинамический мониторинг земной коры при обеспечении долговременной безопасной эксплуатации особо ответственных объектов повышенного риска.

4. По результатам анализа микросейсмических колебаний выполнено ранжирование тектонических разломов на территории Ново-Воронежской АЭС по степени их современной активности.

5. На основе предложенного в работе подхода проведен выбор участка на территории ПО «Маяк», перспективный для размещения подземного захоронения РАО.

Основные результаты данной работы изложены в следующих публикациях:

1. В.В.Адушкин, Д.Н.Локтев, А.А Спивак и др. Геодинамические факторы при обеспечении долговременного безопасного захоронения радиоактивных отходов // Вопросы радиационной безопасности, 1996, №3, с.3-18

2. В.В.Адушкин, Д.Н.Локтев, А.А.Спивак Диагностика территории ПО "Маяк" по результатам мониторинга релаксационных процессов// Физические процессы в геосферах при сильных возмущениях. Москва: ИДГ РАН, 1997, с.274-283

3. В.ВАдушкин, Д.Н.Локтев, А.А.Спивак Диагностика массивов горных пород территории ПО "Маяк" на основе результатов мониторинга релаксационных процессов// Вопросы радиационной безопасности, 1997, №1, с. 18-30.

4. А.А Спивак, В.Г. Спунгин, Е.Г. Бугаев, В.Н. Бурчик, Д.Н. Локтев Активные геологические структуры и действующие напряжения в районе Ново-Воронежской АЭС// Динамические процессы в геосферах под действием внешних и внутренних потоков энергии и вещества. Москва: ИДГ РАН, 1998, с.74-82

5. Д.Н. Локтев Микросейсмические колебания как характеристика механической устойчивости среды // Динамические процессы в геосферах под действием внешних и внутренних потоков энергии и вещества. Москва: ИДГ РАН, 1998, с.83-91

6. Д.Н. Локтев Использование микросейсмических колебаний для оценки механической устойчивости среды // Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы. Тезисы докладов конференции. Екатеринбург. 1998, с.114-115.

7. Д.Н. Локтев Воздействие приливных волн на деформацию блоков земной коры // Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие. Сб. науч. трудов. М.: ИДГ РАН, 1999. С.163-165.

8. Д.Н. Локтев Диагностика локальных участков земной коры по параметрам микросейсмического фона // Сергеевские чтения. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Вып.З. Москва. ГЕОС. 2001, с. 105-107.

9. Д.Н. Локтев, А.А. Спивак Диагностика напряженного состояния тектонических структур на основе анализа микросейсмических колебаний // Тектоника и геофи-

зика литосферы. Материалы XXXV Тектонического совещания, т.1. Москва, ГЕОС. 2002. с. 305-309.

10. Д.Н. Локтев Система оперативных сейсмических измерений // Нестационарные процессы в верхних и нижних оболочках Земли (геофизика сильных возмущений) Сб. науч. трудов ИДГ РАН, Москва 2002г. с. 596-604.

1 3 7 te

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Локтев, Дмитрий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

I. КОНЦЕПЦИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ

1.1 Основные задачи геодинамической диагностики массивов горных пород

1.2 Комплекс регистрации микросейсмических колебаний

И. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ РЕЛАКСАЦИОННОГО ПРОЦЕССА

2.1 Релаксационный контроль механической устойчивости локальных участков земной коры '

2.2 Механизм релаксационного процесса

2.3 Обработка данных инструментальных наблюдений при проведении микросейсмического контроля

III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ НА ОСНОВЕ РЕГИСТРАЦИИ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

3.1 Анализ импульсных колебаний

3.2 Анализ фоновых микросейсмических колебаний

3.3 Влияние внешних возмущений на среду

IV. ДИАГНОСТИКА ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ ПОДХОДОВ

4.1 Определение состояния локальных участков земной коры, подверженных риску склоновых явлений

4.2 Выбор перспективных участков для строительства подземного захоронения радиоактивных отходов

4.3 Выделение активных геологических структур на территории НВАЭС

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геодинамическая характеристика блочного массива горных пород на основе анализа микросейсмических колебаний"

Состояние геологической среды с точки зрения механической устойчивости связано с ее сложным структурно-тектоническим строением. Верхняя часть земной коры характеризуется развитой системой структурных нарушений, которые ограничивают блоки разных уровней. Естественная блочно-иерархическая структура является основным фундаментальным свойством реальных массивов, горных пород. Именно это свойство определяет наличие зон пониженной прочности среды и сложный характер деформационных процессов, происходящих в блочной среде в результате естественных геофизических процессов.

Широко используемые в настоящее время методы изучения приповерхностных природных структур, основанные на дискретных измерениях механических параметров в отдельных пунктах, не позволяют получать целостную картину поведения сложно структурированной геологической среды. Блочная структура и наличие выраженных разно ориентированных движений индивидуальных и консолидированных блоков приводит к мозаичному, пространственно неоднородному распределению основных механических характеристик среды. Для получения детального пространственного описания поведения геологической среды в настоящей работе использован новый подход, основанный на регистрации и анализе микросейсмических колебаний местного происхождения, позволяющий охватывать исследуемый участок земной коры в целом с одновременной регистрацией информации, поступающей с каждого его структурного элемента.

Предлагаемый подход к определению механических характеристик и режимов деформирования участков геологической среды является новым и основан на регистрации и анализе короткопериодных микросейсмических колебаний (фоновых и импульсных частой 0.5-30 Гц) местного происхождения, что позволяет получать информацию о состоянии и свойствах среды не в отдельных точках, а практически в каждой точке исследуемого участка.

На основе детального анализа амплитудных и спектральных характеристик микроколебаний, включающих фоновую составляющую и импульсы релаксационного типа, определяется блочное строение среды, степень подвижности активных блоков, а также выделяются зоны аномального напряженно-деформированного состояния. Данные результаты позволяют проводить сравнительную характеристику исследуемых локальных участков земной коры.

Важным положительным качеством указанного подхода является использование микроколебаний естественного происхождения, что значительно упрощает процесс получения информации и не требует проведения трудоемких работ с использованием сложных устройств возбуждения искусственных сейсмических волн.

Предлагаемый в настоящей работе подход к описанию режимов релаксационных процессов существенно отличается от известного способа, основанного на регистрации слабых землетрясений. Во-первых, при описании режимов релаксационных процессов среды наряду с сильными динамическими проявлениями, привлекаются характеристики импульсных колебаний с амплитудой, близкой к фоновой, что, во-первых, значительно расширяет возможности статистического анализа, а во-вторых, существенно снижает требования к характеристикам аппаратурного комплекса (допустимо использовать регистрирующие средства с невысоким динамическим диапазоном). Во-вторых, в качестве определяющих величин рассматриваются не абсолютные параметры сейсмической эмиссии, значительно изменяющиеся во времени под действием разных природных и локальных техногенных факторов, а относительные характеристики массивов горных пород, в которых формируются микроколебания, а также их аномальные отклонения от статистически характерных значений. В-третьих, при оценке механической устойчивости среды привлекаются характеристики фоновых микроколебаний (участки микросейсмической записи с минимальной амплитудой, статистически представительной в заданном временном окне). Последнее позволяет осуществлять диагностику участков земной коры при отсутствии аномально высоких тектонических напряжений.

В настоящей работе автором получен и проанализирован большой объем данных инструментальных наблюдений за микросейсмическим фоном в различных регионах. На основе анализа и интерпретации этих данных разработан методический подход по использованию микросейсмических колебаний для характеристики блочных массивов горных пород.

Цель работы — разработка научно-методических основ диагностики геодинамического состояния локальных участков массивов горных пород на основе изучения релаксационных процессов с помощью регистрации фоновых микросейсмических колебаний.

Для достижения данной цели были сформулированы основные задачи исследований:

1) Разработка аппаратурных комплексов для оперативной регистрации микросейсмических колебаний релаксационного типа;

2) Инструментальные наблюдения за микросейсмическими колебаниями на локальных участках земной коры, характеризующихся разными свойствами;

3) Разработка расчетной модели релаксационного процесса в блочной среде с привлечением представлений о стесненном повороте активных блоков;

4) Разработка подходов к обработке и анализу микросейсмического фона с целью определения геодинамических характеристик локальных участков земной коры и установления возможности описания длиннопериодных процессов эволюционного характера на основе анализа характеристик короткопериодных процессов.

5) Проведение сравнительной диагностики механического состояния локальных участков земной.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан новый подход к оценке геодинамического состояния локальных участков земной коры, основанный на регистрации и анализе микросейсмических колебаний.

2. Разработан мобильный комплекс для оперативной регистрации микросейсмических колебаний.

3. Разработана расчетная модель релаксационного процесса в блочной среде на основе представлений о дифференциальных движениях структурных блоков в стесненных условиях.

4. Впервые выполнено геодинамическое ранжирование локальных участков земной коры на основе анализа микросейсмических колебаний.

Результаты настоящей работы позволяют проводить геодинамическую диагностику локальных участков земной коры. Разработанный методический подход можно использовать при выборе участков для строительства особо ответственных объектов, обеспечении долговременной безопасной эксплуатации объектов повышенного риска (АЭС, захоронения РАО, химические производства и др.), прогнозирование динамики склоновых процессов.

В работе использованы экспериментальные данные, полученные при регистрации микросейсмического фона в горных массивах Кольского п-ова, территориях ПО «Маяк» и Ново-Воронежской АЭС, горных районах Северной Италии (Южные Альпы).

На защиту выносятся следующие положения:

1) Характеристики местных микросейсмических колебаний содержат информацию о строении и режимах релаксации геофизической среды.

2) Локальные участки земной коры отличаются по размерам активных структурных элементов и их подвижности.

3) Разработанный методический подход к диагностике геодинамического состояния геологической среды на основе регистрации и анализа микроколебаний применим для геодинамического ранжирования участков земной коры.

Основные положения работы докладывались на семинарах ИДГ РАН и Института теоретической сейсмологии. Материалы диссертации опубликованы в 7 статьях и в материалах конференций: "Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы", Екатеринбург, 1999г.; Сергеевские чтения, годичная сессия Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, 2001г.; Тектоника и геофизика литосферы, XXXV Тектоническое совещание, 2002г.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю А.А. Спиваку за постоянное внимание и неоценимую помощь при выполнении работы, а также академику В.В. Адушкину, д.ф.-м.н. В.М. Овчинникову за помощь, ценные замечания и рекомендации.

Диссертация изложена на 142 странице, состоит из введения, заключения, 4 глав текста. Включает 37 рисунков и 10 таблиц, список литературы из 96 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Локтев, Дмитрий Николаевич

Основные результаты:

1. Разработан новый методический подход к регистрации и обработке микросейсмических колебаний с целью диагностики геодинамического состояния локальных участков земной коры, отличающийся выделением в микросейсмическом фоне импульсных колебаний малой амплитуды и фоновых микроколебаний, характеризующихся минимальной статистически представительной амплитудой в выбранном временном интервале.

2. Разработаны количественные соотношения, которые позволяют определять размер и степень подвижности активных блоков, степень нарушенности среды, величину сброса напряжений в результате релаксации на основе параметров фоновых и импульсных микросейсмических колебаний.

3. Разработаны регистрирующие комплексы и алгоритмы анализа микросейсмической информации, которые позволяют проводить геодинамический мониторинг земной коры при обеспечении долговременной безопасной эксплуатации особо ответственных объектов повышенного риска.

4. По-результатам анализа микросейсмических колебаний выполнено^ ранжирование тектонических разломов на территории Ново-Воронежской АЭС по степени их современной активности.

5. На основе предложенного в работе подхода проведен выбор участка на территории ПО «Маяк», перспективный для размещения подземного захоронения РАО.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

В результате детального анализа амплитудных и спектральных характеристик фоновых и импульсных микроколебаний местного происхождения определяются:

- размеры активных структурных элементов геологической среды;

- деформация структурных блоков разного размера в фоновых микроколебаниях;

- режимы релаксации геологической среды на разных участках, включая величину высвобождающейся энергии, сброс напряжений и дифференциальные подвижки блочных структур;

- величина действующих в среде напряжений;

- реакция массива горных пород на естественные и техногенные геодинамические возмущения (аномальные дифференциальные подвижки блоков, кластеризация напряженных зон и т.п.).

С использованием оригинальной модели релаксационных процессов в массивах горных пород, основанной на рассмотрении дифференциальных 'движений структурных блоков в стесненных условиях, прогнозируется изменение основных характеристик механической устойчивости массива горных пород на разных участках со временем.

Реализация метода заключается в измерении микросейсмических колебаний фонового и импульсного типов на разных участках исследуемого массива горных пород с помощью стационарных пунктов сейсмической регистрации либо мобильного аппаратурного комплекса.

Назначение разработанного подхода к оценке геодинамического состояния локальных участков земной коры состоит в:

- оптимизации выбора мест строительства крупномасштабных подземных сооружений с точки зрения их долговременной безопасной эксплуатации в условиях внешних воздействий естественного и техногенного происхождения на основе ранжирования участков массивов горных пород по степени механической устойчивости;

- определении изменений в напряженно-деформированном состоянии массива горных пород в результате строительства подземных сооружений;

- мониторинге геодинамических характеристик массивов горных пород в местах размещения действующих крупномасштабных сооружений с целью определения участков, характеризующихся повышенной динамикой геомеханических процессов, способных привести к негативным последствиям. В частности, метод позволяет:

- локализовать тектонические нарушения разного масштаба, а также участки массива горных пород, характеризующихся пониженными несущими способностями и повышенной активностью структурных элементов среды;

- определять- величину действующих в массивах горных пород напряжений и зоны концентрации запасенной упругой энергии;

- определять параметры механической устойчивости локальных участков массива горных пород и их изменения во времени в процессе строительства и эксплуатации крупномасштабных подземных объектов;

- осуществлять долгосрочный прогноз механической устойчивости массивов горных пород при внешних воздействиях естественного и техногенного происхождения;

- определять величину допустимых техногенных нагрузок на массив горных пород в процессе эксплуатации крупномасштабных сооружений;

- устанавливать зоны аномальных геодинамических проявлений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Локтев, Дмитрий Николаевич, Москва

1. Адушкин В.В., Спивак A.A. О возможности контроля за проведением подземных ядерных взрывов по остаточным сейсмическим проявлениям // Физика Земли, 1990, №12, с. 15-20.

2. Адушкин В.В., Спивак A.A., Креков М.М. и др. Остаточные явления при крупномасштабных подземных взрывах // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. №9. С.20-27.

3. Адушкин В.В., Спивак A.A., Гарнов В.В., Спунгин В.Г. Деформирование структурных блоков массива горных пород при динамическом воздействии // Взрывное дело №90/47. М.: Недра, 1990. С.25-30.

4. Адушкин В.В., Спивак A.A. Афтершоки подземных взрывов. Препринт ИДГАН.-М., 1991.

5. Адушкин В.В., Спивак A.A. Башилов И.П., Спунгин В.Г., Дубиня В.А., Ферапонтова E.H. Релаксационный контроль района Южных Альп, отличающегося низкой устойчивостью горных склонов // Физика Земли. 1993. №10. С. 103-107

6. Адушкин В.В;, Локтев Д.Н., СпивактА.А. и др. Геодинамические факторы при обеспечении долговременного безопасного захоронения радиоактивных отходов // Вопросы радиационной безопасности, 1996, №3, с.3-18.

7. Адушкин В.В., Спивак A.A. Ранжирование локальных участков геологической среды по степени механической устойчивости на основе диагностики релаксационных процессов // Физические процессы в геосферах при сильных возмущениях. М., ИДГ РАН. 1997. С.26-37.

8. Адушкин В.В., Локтев Д.Н., Спивак A.A. Диагностика территории ПО «Маяк» по результатам мониторинга релаксационных процессов // Физические процессы в геосферах при сильных возмущениях. М., ИДГ РАН. 1997. С.274-283.

9. Башилов И.П., Спивак A.A., Либин В.Я. Сейсмический мониторинг подземного захоронения промышленных стоков // Сб. Аппаратурные и опытно-методические исследования в сейсмометрии. М., «Наука». 1993. с.134-138

10. Ю.Башилов И.П., Спивак A.A., Давыдов A.A. Система локального сейсмического мониторинга склоновых явлений в г. Грозно (Ломбардия) // Сб. Аппаратурные и опытно-методические исследования в сейсмометрии. М., «Наука». 1993. Вып. 24. с.154-158

11. П.Берзон И.С., Епинатьева A.M., Парийская Г.Н. и др. Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах. М.: Изд-во АН СССР, 1962,511с.

12. Болт Б.А., Хорн У.Л., Макдональд Г.А., Скотт Р.Ф Геологические стихии. М.: Мир, 1978,439 с.

13. Бончковский В.Ф. Микросейсмы и их причины // Тр. Сейсмологического ин-та АН СССР. 1946, №120, с.15-21

14. Булин Н.К. Современное поле напряжений в верхних горизонтах земной коры; //Геотектоника. 1971. № 3.

15. Вайнштейн Л.А., Зубанов В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех. М.: Советское радио, 1960 г., 148 с.

16. Введенская A.B. Сейсмодинамика. М.: Наука. 1984.143 с.

17. Вильчинкая H.A., Николаевский В.Н. Акустическая эмиссия и спектр сейсмических сигналов // Изв. АН СССР. Сер. «Физика Земли», 1984, №5, с.91-100

18. Гальперин Е.И., Винник Л.П., Петерсон Н.В. О модуляции высокочастотного сейсмического шума приливными деформациями литосферы // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. №12. С. 102-109

19. Голицин Б.Б. О микросейсмических колебаниях // Изв. Академии наук. 1909, №2, с.59-68

20. Динариев О.Ю., Николаевский В.Н. Ползучесть горных пород как источник сейсмического шума // Докл. РАН. 1993, т.331, №6, с.739-741

21. Дрожко Е.Г., Иванов И.А., Алексахин А.И. и др. Современное состояние подземной гидросферы в районе ПО «Маяк» // Вопросы радиационной безопасности, 1995, №1, с.11-19

22. Дубиня В.А., Дубиня М.Г. Обработка данных инструментальных наблюдений при проведении микросейсмического контроля // Контроль состояния скального массива при долговременной эксплуатации крупногабаритных подземных сооружений. Апатиты. 1993. С.98-112.

23. Каазик П.Б., Копничев Ю.Ф. Аномальные огибающие коды Lg и их интерпретация на основе горизонтально неоднородной по поглащению модели среды //Вулканология и сейсмология. 1986, №5, с.64-74

24. Капустян Н.К Техногенные механические вибрации: параметры воздействий и наведенные процессы в земной коре // Электр, научн.-информ. журнал «Вестник ОГГГТН РАН», 2001, №4(19)

25. Кейлис-Борок В.И. Интерференционные поверхностные волны. М.: Изд-всгАН СССР, 1960, 175с.

26. Китов И.О., Дараган С.К., Кузнецов О.П. Иерархическая структура геофизической среды и излучение сейсмических волн при подземных взрывах // Докл. РАН. 1996, т.315, №5, с.1090-1092

27. Кишкина С.Б., Спивак A.A. Проявление резонансных свойств земной коры в микросейсмических колебаниях // Докл. АН, 2003, т.392, №4, с.543-545

28. Конухин В.П., Комлев В.Н. Захоронение радиоактивных отходов // Апатиты, изд-во Кольского науч. Центра РАН. 1991.

29. Куликов В.И. Сейсмовзрывные волны в напряженной среде // Изв. АН СССР Сер. «Физика Земли» 1987, №5, с.12-21

30. Курленя М.В., Адушкин В.В., Спивак A.A. и др. Знакопеременная реакция горных пород на динамическое воздействие // Докл. РАН, 1992, т.323, №2, с.263-265

31. Курленя М.В., Опарин В.Н., Востриков В.И. О формировании упругих волновых пакетов при импульсном возбуждении блочных сред. Волны маятникового типа //Докл. АН. 1993. т.ЗЗЗ. №4. С.515-521.

32. Лаверов Н.П., Канцель A.B., Лисицин А.К. и др. Основные задачи: радиоэкологии в связи с захоронением радиоактивных отходов // Атомная энергия. 1991. Т.71. Вып. 6.

33. Лаверов Н.П., Омельченко Б.Н., Величкин В.И. Геологические аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов // Геоэкология, 1994. №6 с.3-20

34. Ландер A.B., Левшин А.Л., Писаренко В.Ф. и др. О спектрально-временном анализе колебаний // Вычислительные и статистические методы интерпретации сейсмических данных. Вычислительная сейсмология. Вып.6, М.: Наука, 1973, с.28-52.

35. Леонов- Ю.Г. Напряжения в литосфере и внутриплитная тектоника- // Геотектоника, 1995, №6, с.3-21

36. Локтев Д.Н. Микросейсмические колебания как характеристика механической устойчивости среды // Динамические процессы в геосферах под действием внешних и внутренних потоков энергии и вещества. М., ИДГРАН. 1998 с.83-91.

37. Локтев Д.Н. Взаимодействие приливных волн на деформацию блоков земной коры. // Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие. Сб. науч. трудов М.: ИДГ РАН, 1999. С. 163-165.

38. Локтев Д.Н. Система оперативных сейсмических измерений // Нестационарные процессы в верхних и нижних оболочках Земли (геофизика сильных возмущений) Сб. науч. трудов ИДГ РАН, Москва 2002г. с. 596-604.

39. Марпл C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990., 584 с.

40. Матвеев П.С. О возможности использования результатов наклономерных наблюдений для исследования особенностей строения земной коры. // Вращение и приливные деформации Земли. "Наукова думка", Киев, 1970.

41. Мельхиор П. Земные приливы, ч.И, гл.1,8. "Мир", М., 1968.

42. Монахов Ф.И. Опыт изучения микросейсм в СССР // Бюл. Совета по сейсмологии АН СССР. 1957, №6, с.139-145

43. Николаев A.B. Сейсмические исследования Земли вибрационными источниками// Вестник АН СССР, 1984, № 1, с.76-87.

44. Николаев П.Н. Методика статистического анализа трещин и реконструкций полей тектонических напряжений. Изв. Вузов // Геология и разведка. 1977. №12.

45. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир. 1979. 300с.

46. Николис Дж. Динамика иерархических систем. М.: Мир. 1989. 488 с.47.0сиповВ.И. Природные катастрофы в центре внимания ученых // Вестник

47. РАН, 1995, т.65, №6, с.483-495

48. Островский A.A. Обобщенные спектры сейсмического шума Мирового океана// Океанология, 1982, т.22, вып.6, с.980-98349.0тнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир. 1982. 428 с.

49. Пасечник И.В. Характеристика сейсмических волн при ядерных взрывах и землетрясениях. — М.: Наука. 1970. 191 с.

50. Плескач Н.К. Квазигармонические колебания микросейсмического фона в диапазоне частот 1-5 Гц // Докл. АН СССР. 1977. т.232. №3. с.558-561

51. Плескач Н.К. Электроэнергетический сейсмический эффект // Докл. АН СССР. 1986. т.290. №6. с.1342-1346.

52. Рабинер JI., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов.- М.: Мир, 1978.- 848 с.

53. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Николаевский В.Н. и др. Механический эффект подземного взрыва. М.: Недра. 1971.

54. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В.М. Основы геомеханики. М.: Недра. 1986. 301 с.

55. Родионов В.Н., Шемякин Е.И. Горное производство: Фундаментальные проблемы сохранения среды обитания // Вестн. АН СССР. 1990, №2, с.26-33

56. Рыкунов Л.Н., Хаврошин О.Б., Циплаков В.В. Временные вариации высокочастотных сейсмических шумов // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1979. №1

57. Рыкунов Л.Н., Смирнов В.Б. Сейсмология микромасштаба // Вулканология и сейсмология. 1992, №3, с.3-15

58. Садовский М.А., Николаев A.B. Новые методы сейсмической разведки. Перспективы развития. // Вестн. АН СССР.1982.№ 1.

59. Садовский М.А., Болоховитинов-Л.Г., Писаренка В.Ф. Деформирование-геофизической среды и сейсмический процесс. М.: Наука, 1987. 100 с.

60. Садовский М.А. Прикладная сейсмология последних десятилетий века (К.П.Д. сейсмического процесса в зависимости от магнитуды) // Физика Земли. 1992. №2. С. 10-22.

61. Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О. Современные движения земной коры осадочных бассейнов. М.: Геоинформарк, 1989,183с.

62. Смирнов В.Б., Черепанцев A.C., Сергеев В.В. Аппаратурно-методические аспекты регистрации высокочастотного сейсмического шума // Вулканология и сейсмология, 1990, №2, с.88-100

63. Смирнов В.Б., Черепанцев A.C. Связь параметров высокочастотного сейсмического шума с динамикой геофизической среды // Вулканология и сейсмология. 1991, №6, с.69-82

64. Спивак A.A. Афтершоки мощного подземного взрыва в неоднородной среде. // Докл. АН, 1993, том 329, №4, с.435-437.

65. Спивак A.A. Релаксационный контроль и диагностика массивов горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1994. №5. С.8-26.

66. Спивак A.A., Спунгин В.Г., Дубиня В.А. Контроль механической устойчивости локальных участков земной коры при обеспечении долговременной безопасной эксплуатации подземных захоронений радиоактивных отходов. Препринт ИДГ РАН, М., 1995, 52с.

67. Спивак A.A. Остаточные сейсмические явления (афтершоки) при подземных ядерных взрывах // Геоэкология. 1996. №6.

68. Спивак A.A., Дубиня В. А., Спунгин В.Г. Оперативная оценка микросейсмического фона с помощью мобильного регистрирующего комплекса // Физика Земли. 1996. №5.

69. Спивак A.A. Контроль механической устойчивости локальных участков земной коры при захоронении радиоактивных отходов // Геоэкология. 1997. №1.

70. Спивак А.А., Спунгин В.Г., Бугаев Е.Г., Горбунова Э.М. Диагностика тектонических структур территории Ново-Воронежской АЭС на основе анализа микросейсмических колебаний // Геоэкология, №3, 1999, с.268-276.

71. Спунгин В.Г., Дубиня В.А., Иванченко Г.Н. Экспрессная диагностика структуры и геодинамики массива горных пород на основе анализа микросейсмических колебаний. // Вулканология и сейсмология. 1997. №6. С.42-50.

72. Суворов А.И. Глубинные разломы платформ и геосинклиналей. М.: Недра, 1973.

73. Теркотт Д., Шуберт Дж. Геодинамика. М.: Мир, 1985. В 2-х т. 374с.

74. Трифонов В.П. Новейшая тектоника восточного склона Урала и Зауралья // Геоморфология и геотектоника Волго-Уральской области и Южного урала. Уфа, 1960, с.293-300

75. Яковлев А.П., Алешин В.А, Исследование монохроматических, компонент в высокочастотном сейсмическом шуме // Физика Земли. 1994. №3.c.3-19.

76. Adushkin V.V., Spivak А.А. Geological characterization and mechanics of underground nuclear explosions. Defense Nuclear Agency, Alexandria, VA, U.S.A. 1994.-793p.

77. Brune J.N., Allen C.R. A low-stress-drop, low-magnitude earthquakes with surface faulting: the Imperial, California, earthquake of March 4, 1966 // // Bull. Seismol. Soc. Am. 1967. Vol.57. No.3. P.501-514.

78. Bungum H., Mykkeltveit S., Kvaerna T. Seismic noise in Fennoscandia with emphasis on hight frequencies // Bui. Seism. Soc. Amer. 1985, vol.75, №6, p.1489-1513

79. Charman N.A., I. McKinley. The geological disposal of nuclear waste. Wiley. 1987.-280pp.

80. Dietrich J.H. Time-dependent friction and mechanics of stickslip // Proc. Conf. "Experimental studies of rock friction with application to earthquake prediction". II. Menlo Park (Cal.), 1977. P.389-445

81. Duglas B.M. Spectral characteristic and stress drop for microearthquakes near Fairview Peak, Nevada // J. Geophys. Res. Vol. 77. No. 2. P.351-359.

82. Gibovicz S.J. Stress drop and ftershocks // Bull. Seismol. Soc. Am. 1973. Vol.63. No.4. P. 1433-1446.

83. Herraiz M., Benito B. Methods and applications of microse ismicity studies // Rev. de Geof. 1988, vol.44, №2, p.235-246

84. Laubscher H.P. Evoluzione e struttura della Alpi // Le Scienze. 1974. №72. P. 208-227.

85. Lermo- J., Chevez-Garcia- F.L Are microtremors- usefuL in site, response evaluation? // Bui. Seism. Soc. Amer. 1994, vol.84, №5, p.1350-1364

86. Veksler Y.A., Sharikov V.A., Baidildina N.V. Seismoacoustic monitoring of destruction // Field Measurements in Geotechnics. Rotterdam: Balkema, 1991, p.323-328

87. Velichkin V.I., Petrov V.A., Tarasov N.N. et al. Appraisal of physical and dynamic state of the Mayak operations geological environment with a view to underground radwaste disposal// Amer. Soc. Mechan. Engin., 1995, p.832-826.