Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование микродеформации земной коры, вызванных волновыми процессами в океане, при помощи лазерных деформографов

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование микродеформации земной коры, вызванных волновыми процессами в океане, при помощи лазерных деформографов"

россшаш академия наук

ОБЪЕДИНЕНШЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕШ им. О.ю.йадга

?Г8 Ой

<■% ? л, о ''!ООг'

е, 5 urn ^1

На правах рукописи

Девыдов Александр Владимирович

иссщцованйз мш<гюдшоиш\йй кшюя !ш1, ВЫЗВАННЫХ ВОЛНОБЫКй ПРОЦЕССАМИ В 0I®ï.HEf ПРИ ШШЩ ЛАЗЕРНЫХ ДЕйОШОГРАФОВ

. 01.СО.22 - гоофгеика

Авгорзфчрат доссвртвщга на ооисканиэ у|&№& стесзнз . кандидата фггзшю-г-йтенэкяоаш rio/;; . . /]

еР<- ' Л

О

У

cS-

t'

Госква - 1994

Работа ктолнэна в Тихоокеанском океанологическом институте ДГ.0 РАН

Научные руководители« чл.-ксрр. РАН, доктор физико-математических наук, профессор А.В.Николаев

. кандидат физико-математических наук■ Г. И. Долгих

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

кандидат физико-математических наук

О.Б.Ховрошкин ■ *

Ведущая организация: СизическиЯ факультет Московского государственного университета

Защита диссертации состоится ^ 19о4 г>

в часов па засадила: Спэ циадиз^аашюго Совета по гео-сизико к.002.03.04 при Объедкнониом института физики Бешщ ем, О.Ю.&идта РАН, 123310, г.Москва, Д-24Я, ул. Б.Грузинская, 10.

О диссертаций моано ознакомтьсл в библиотека ОШ РАН.

Автореферат разослал ^^ уН 1Э94 г. /

Учегшй секретарь сдацналиаироэанного совета» кандидат <йшко-матвмотических

наук ■ А.Д.Завьялов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ»

АКТУАЛЬНОСТЬ TEEvM ИССЛЕДОВАНИЙ. Лазерные измаритоли №~ формации обладают высокой чувствительностью в широком диапазоне частот и являются особенно полезными для рэгкстрацш дэ-форкэодоннкх процессов в йизксяастотном л сэзрхчязко^йотохяогл диапазоне. Этот диапазон гтродотазляет ипторэс с той точки зро-щтя ■ что там присутствует собстветшчэ колебания Земли» регистрация которых попользуется для утозпешя кодэ-пй сгрозьш ¡?зг:-ли. Крсмо того, зредотоаяяэт болжоЯ таторос Х'.ССЛЧДОБМПЭ код-дэннтйс дг.$орг,»«ггстш2 пзлшгя, оогзройсгд^пгзас прсцзсс подготовка нжлз'грясюзй, OTJIttlRMÜX СХЗЗКЗД дог?ор!тцг4й, В03ШШ> пкзс еслэдстбио асайсстческого вхсвобозденга. упругой отарпг.» пря проскальзчвзвгя границ ксптсктарукта датосфэрппх блоком. -Подавлякрв болданство лазэршсс дз^рлсгрьфоз s нлгей строп.) и зз рубеком рвсгалсг-шо чо Енутрт^ктгагоктмьд'п: pafiewx. Сословия о рэгястрада прпбореот этого -стга деХоркзтеоншй пплогг.й, Ut«6B3»X тгркчшюз СВОЕГО 1$08ВЙКК0В0ВГЛ ПСЗДЙУГСТ'ЛЧ'Э на гомнуп кору рпзлпншс волюздх процессор. з оказкз, помшсп'оя о<?зш> poJüfco и носят ог-учайш» характер. До сих. лор то t?u.»o пр«г-щжяго цйлок-,зпрошЕ«?няоо кселвдовгюйэ вклада екзаждодоз: прл-цоссов в дефэрароркшо? сосгслниз зогаей попартазстл прибреи» жк районов, гдп зто? кигад дояотн бктв оссч*ш» ишчптхлзн» Лапяая д'«ослр юцоошш робота явллахся пошзкой согамэатъ' этот лробэл. Поскольку х-с^рлгр-^пчоето иаврешп яроэтп-jsicb на irsrow по£зреаьо ГГртз^орсисго ;ср?,;т, морского прэпеходзоакя продстпЕ^зет; с-'реггч mü, сяг.гоотегЕувзях вуи'г.! судогодсгйз, riicib-c^;:;

мам, поверхностным и внутренним волнам не шельфе, собственным колебаниям Японского моря, его заливов и бухт. Исследование вклада микросойс:.51ческих колебаний морского происхождения в обдай фон кикродофорыаций земной поверхности переходной зоны океан-материк в района Кйного Приморья позволяет сосредоточить дальйейаие исследования в направлении изучения деформационных процассоЕ собственно литосфэрного происхождения. В этом и состоят актуальность данной работы.

ЦВЯЬ РАБОТЫ: Экспериментальное исследование влияния волновых процессов, происходящих в шорской среде в широком диапазоне частот, на деформированное_состояние земной поверхности прибре-гсшх районов при помощи лазерных деформографов.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ, РЕШДЕЙШ В ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ : •

1) Исследование фона шжродефорыаций земной поверхности береговым лазерным деформогрефом с целыо определения степени шшяшя волновых процессов в океана на показания деформографа.

2) Исследование выпада гидроакустичесздс; процессов в шельфониЛ вонз моря в форыцрсвапаз высокочастотных сойсшакус-т;песких шумов в 'прибрекшис районах,

3) Определение возможности применения барегового лазерного деформогр&^а в качестве детектора гидроакустическая колебанпй,-

. возбуадаеыцх в морской среде.

4} Изучение вклада морских внутренних вола на шельфе в формирование фона шкродеформвциЯ.

Ь) Идентификация некоторых свэрхдлшшопэрподаых колебаний шцдюдефрмащш как эффектов нах^унавдего действия собственник колебаний Японского моря и гармоник морских приливов.

ё) исследование влиянии удаленности двформографа -т

морского пооерокья на характер регистрируемого ик чочо гакредо Формаций.

здащ&и&к иолошш :

!) Гидроакустические колебагам дйзтгагош» 1-60 Гц, козоу--.¿д&окиь з сорсгсоЯ среде, преояраБуюлит в езйегкткусгячоскко кодобслгся морского дна я регистрируются бзрзгогнч Лй.тэрт»! Л'^мрдагрофом. Эксиориганталыго оцзяэт ксзффтшдзп? трансфсртн оди опорпш гидроакустических колебаний в опоргия се&но-жус-

тйчсск1х голи,

2) Морские врутрзшо всдаш пэ игльфа Екотжото кора вносят зяачптбгькнИ зялрд п фэргзрошвго кгп^дофзртег'кг '¿.ПЯСГО Пргдорья.

С) Ряд кдобагоф, рэгиетркруси:«; сор-згос;^: депорвем Д' рулгряЗо?.: з ^юттсзоот 20 г-?; - 24 ч.чсп, глдсзсн еобстт каяео&ззая йюшетго гюря. Золиз» гчтваггую? прэлш-;« х&Цор-:наюй обусловлзва иагруяшзкггг дейстг,::еч морских пршшсп.

4) В повазот!в берегового ЛЗфОрШГрСфЗ ОСШВШЙ Г-КЛЗД сносят океамлчэсгио щхяосси в локальной обдввта норя, всгюс-редоттанпо при.'.шказ'цОП к мосту уотштовгат прибора, з в трастам до^рмографа, удаленного от поЗер5.кьл, -'процессы, кого-реагине на прот.танш зяачителыпк. морских юоцэдея,

научгоя иотшй работы.

йперсда про ккоистрироЕапп тарсшчотшюсгь иотрадящяогто-Г0 ПрЯМеПСПИЯ лаг;враого ДЭфОрМОГрСфМ, РЯОЗОЛОГОЙКОГО НО СИрОГУ, кык прпешлгкэ лцроздустическях тматй, всгЛтедодак п (.«тр? па болмаах расстояаи« (впасть до сьпла шелфз) о? «зр■>г-1 ¡таз-', »сочпсютпм гидрокзлугзг'влг.м. Почзззтс суетстпозалго зс:га зФФоктавы'й т]!пт1с'ор?:,:-!(тш сяаргкк гяусяодсхкх хашбашгЗ' ко

границе раздела "гидросфера-литосфера" сравнительно небольшой шющвди. Проведена оценка доли гидроакустической энергии, регистрируемой береговым дефоршграфоы б виде поверхностной сей-смовкустической волны.

Вгорше проведена одновременные измерения внутренних волн

1»

на аельфе и вызванных иж: микросаВсмических колебаний.

Также вперЕЫ9 пронодеш одновременные измерения двумя лазерный! дофоршграфаии, удалонныш друг от друга на расстояние 250 км.

'ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

Доказана еффективность применения лазерного деформографа в качестве детектора гидроакустических сигналов, что может бить использовало в прикладных задачах гидроакустики. Это ко приложат© шкет служить решении задач акустического мониторинга. . .

Динамика спектров микросэйсмичесхих колебаний в диапазона внутренних воли является показателен изменения профиля температура и/или солености на континентальном шельфа. Кроме, того, исследование спектрального состава внутренних волн в иельфозоЯ зоне моря посредством регистрации возбуздаешх ими еейсмоакусти ческшс колебаний требует гораздо меньше затрат, чем длительнее судовлэ измерения, посвшдэнныо решенна той ж® проблемы.

Первые опнты по проЕодоккю одновременных измерений двумя разнесэщщ?.а! лазерными деформографама давт новую информацию, необходимую для осуществления более масштаб;.,а и продолжительных с.тяхр'лпшк измерений группами лазерных деформографов, по- . могввт разработать методику интерпретации результатов таких совместных измерений. ■ - -.

АПГОРАЦИЯ РАБОТЫ, основные результата и положения диссер-

тации докгадавалпсь на ичсслзх- семинарах "Прикекенке длшшсбазо-внх лазерных интерферометров в гвофсзяке" (г.Владакзсток, 198? г.) н "Пртжзнвянэ лаовршос дэфорчсграфов в со?сроакуст.?~

к9" (г• владивосток> 1зоэ г.), ю 1-м сов9тс!со-йптс2скс>.1 скмпо-

зкуко Тводогшт, геофизика, геохекая а методтагения зсш парохода от Азиатского континента к Тпхоиу океану" (гЛ'пходкп, 1587 г.). на II Всесоюзной кет&регцки чПркзм а.йпвлаз сворх-вкоткп&стотяах кодэСсхгЗ еетостаязого происхо^а-эим"'' (г.в->р?~ нэ?я, 1007 г.),.из 7 Всесоюзной ютторещгл ^луктушуочт»» яв-•ложтл s фтлкескз!Х кгстеетх" (г.П?леяга,1£ЗЭ г.), не Ш Бсс-зойзкоз ксяфзрэаайа изрспокгигпг?-'» mvnpi пглзчрвжя л sts-.яая экшэрт'/лггси гол псслздэвшеп: слу'ай-пх когга к срсш>с-ссз" <г.Грда>,1$за г.), па Бтсрм г.экагргаюк« куоггзсчп сэгат^ро ""одзл!, паадапп, p^::ô:2iïr' (r.JI-.vr-îrpv,

1083 г.), па Р.с-осою'Ж« сэстлорэ нКзтрйДпг:с;!ГГ1п ттърг г>:-о-¡£жятсклг иосдодсг..хжй згодаородтестиЗ з зо?шоЗ гар* (г.3:л-пигородИЭЯЭ r.)s na II Сэссли Focct'-cnoro ы:уокгаи»ого <-•<?-гпстрп "А*уот-?я>сг?.Л тгогттертцг срод" (г.:"осквп,г;-сз г,;.

cov-"îr-po "готродгзггск^о ""толу ;'eoî":--K'ioc •'ссл^огасЛ глодкордкосгва в зг^иоЯ кор-з" ;

un согопврзх ¡э 10:1 ДВО РАЯ я "33 Г/Л.

СТРУКТУР.'» ДКСШЬТ-'-а. ооотсчт г? ю-Г'ЬЯЯ,

7«зт?.*рок глаз, секдакслял п спгскз .¡»«пзр-тг^рц, лт'^:^.г-> !,';п

ппгч'-двжэчйй. ол-f-'i ¡ns&ïp'ctfwîi coct.^-tk 1<tt стати, и.?

ï: " -„ушчцч.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вс введении кратко описаны области применения лазерных деформографов, обоснован выбор теш для исследования, определено место диссертационной работы в ряду работ, посвященных исследованию деформационных процессов при помощи лазерных де~ формографов, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Глава 1 состоит из пяти разделов. В разделе 1.1 содержится обзор работ зарубежных авторов, выполненных по результатам измерений при помощи лазерных дефоршграфов различных типов за период с момента появления первого практически работоспособного лазерного деформографа в 1965 г. по настоящее время. Для каздо-го зарубежного лазерного деформографа даются краткое описание его конструктивных особенностей и основные направления проводимых с его.помощью исследований. За рубежом лазерные деформографа функционируют в следующих странах : США, Великобритания, Япония, Австралия и Италия.

. Раздел 1.2 содержит обзор работ, посвященных лазерным да-фонографическим исследованиям, проводимым на территории СНГ. Такие исследования выполнялась в различных районах СНГ рядом групп исследователей : в ИФЗ РАН (г.Москва), ИРЭ РАИ (г.Фрязи-но), ГШ (г.Санкт-Петербург;-, ШФ СО РАН (г.Томск), ИТиГ ДВО РАН (г.Хабаровск), Симферопольский Госугашерситет (г.Симферополь). Иститут сейсмология АН Казахстана (г.А.'мэ-Ата).

В разделе 1.3 дается обзор работ, выполненных в ТОМ ДВО 1 РАН в триод с 1979 г. по настоящее время и посвящениях проведению лазершх деформографических измерений лазерными доформо-грэфами ГОИ ДВО РАН в Южном Приморье.

В раздела 1.4 сравниваются возможности различной госфгзи-iecKofl. аппаратуры, предназначенной для регистрация малых смещений земной поверхности. Это касается штанговых, кварцеЕЫх, лазерных- деформогрсфов и с&йсмоприэмкиков. Показано, что лазерные деформографа по всем параметрам превосходят штанговые и кварце-зне деформографы. В диапазоне частот 0.02-50 Гц лазерную цефор-.югра^н и сейсмоприемники обладают сравнимыми возможностями для регистрации малых смещений земной поверхности. Б боло о дшио-твриодоой области лазерные деформографы обладают несравнимо Золызими возмокноотшя па сравнению с сейсялпщжокиякша, а в 50лео высокочастотном диапазоне цад&сообраанев прашиять csRo-.юприемшпш. В стоя г:о раздала приведен« наиболее яэрсгготстишке управления пссходовшшй пол югхсде лрзоркнх дефармогр^-яв.

В раздело 1.5 формулируются ооновшо задачи, резао.мые в. 1Исс?ртяциош;ой рабою.

Глава 2 госвяцеиа проблеме регистрации бзрегошм лазаркнч дефоряографом сейпмоскустаческих колобапяй, газвшнт гидроакустическими колвЗепияки в водной ерэде шельфопэй сблаотя коря, 'лава состоит кэ чоткрах разДолов. Par,дол 2.1 оредставдлэ« со-Jo.l введение. Во ввэдошш приводится краткая прлдасторкя воз-, пяоюскзяия китэроса к данной проблеме : так, при исслодовагоги яйспеекустичосиих процессов в .диапазоне 1-50 Гц лэз&ртшми до-5ормогре,1ч!?.ад равиошичого и' нвревноалзчого тазов, рвелолозезнв-«и на морской оксперимлитальной отанши ШЗС) "Лульц" ТОЙ ДВО '¿Я Шкяэо поборекь* Приморского края), било експер^ингалио 'сг.'Пюе-.луно, что дешжЯ чао готштй диаст.пои характерен н-шг/кем lywm, fHr.B3in.Hi; морским сдоши. Поскольку • тя'-Ящъя область itch^h1' '"о гк'ря на юг* ;lpi»,opt4 «шляется •psfi^rfai'OTieiiC'.fenoj о

гражданского и военного судоходства, то вызванные им оойсмо-акуотаческне шуш в большой ты меньшей степени практически постоянно присутствуют в записях берегового лазерного деформо-графа в упомянутом диапазоне частот.

Для изучения законов генерация и распространения сэйсмо-акустачзского пуна, вызванного шрсзоэл судоходством, в ТОЙ ДВО

РАН был проведен ряд экспериментов но гешрацаи гидроакустичес-

1

ких колоб шей в тельфовой зоне Японского моря низкочастотным! гидроакусткчэскши излучателями к приему названных имя сейсмо-акустнчеокк колэСаш®.рйспо«тоаогшнм нэ берегу лазерным дефор-шграфом; Даише вксооракашй прэдобавляют интерес и с.той точны а'йння, что при этом исследовался вопрос об оффвктивностн использования лазерных дефоркографов в качестве детекторов гидроакустически сигналов.

В разделе 2.2 огшсшш акспэрнмэнш 1 £©7-1968 гг. по воз-Оузденн» с при&чу гидроакустических иолэбйзпьт. эксперимент 19s7 г. Сил нбрйшл незаш мытом в атом направлении. ß качество ксто-чшка гадоБкуотачосяй 'колэбшй: Еспользовалоя няжочастоткай гадрошсуинчосхяа получатель, пре>дстогшнак:й собой воздухона-полнензшй резонатор, ЕСЗбукдаеыиИ с борта маломерного судна , через гибкую подвеску. В разделе 2.2 дается подробное описание, этого излучателя. Призг^зжсгл сайсмоакустЕческих колебаний, в эксперименте 1987 г. ояуаклл лазерный деформограф равноплечего, типа о суммарной длиной плэч 105 м. Удаление лзлучвтелл от де-$->рмограФ& составляло 1.5 км, глубкна моря ровнялась 30 м, заглубление иоточнвка'- 18 ti, акустической давление, приведенное к расстояния 1м от геометрического центра получателя, под-доркивплссь ня уровйл ЮТ) Ш. Дяя данной кои^тт'урчпал зксдари

и«нта зарегистрированная дефортлогрефом ггяшггуда смецошй на частота работы излучателя 20.5 Гц состют около 1.Г>*10~2 !<ки. Преьччгегеп.' уровня зарегистрированного дефоржграфом сигнал? Н8Д фоном составило около 13 дВ. В ÍS83 г. авшэрзмвнт был аро-додааи. 1й этот раз приемником служил лазвркий дофоротграф рпв-поплочего типа о дашоЯ измерительного плеч-з 52.5 м. Гйдроекус-т-кчвсниз колобмшя возбу?;да.глсь на рззлачгевс рзссгчяагаях от до-форкагргг£а ( 1.5 - 4.0 rat ) прл глубинах г.горя C9-4Ï м г? ззглуб-лэниях ясточгшиа 15-35 и. Диапазон вврпадай прявэдзпного пкус-тичэского дааштя от станции к стгшвгл сосгззляв ЗСО-ЮОЭ Па. Частого гшучетш паходокаоь в-пр-деда 16-29.5 Гц. Хбргтгер;:-стйка окстрздэнта 1589 г. к sepontcrpsrpocsäcio рлл-патда сз"-скззхуотаческнх кодабзнга для кзздса стшпця прйг.вдзяи в Та5-лк1Г> 1 в конце раздэ.та 3.2.

В раздело 2.3 описан Бкспэрг;;олт 1993 г. о пряиспешюм гдяроахустпчэского ' излучателя шгаго т:ко - !)л>ктро:.!2пт:шюго источнике кодэбижа. Енло сдэлецо чзткро станщ-гц пэду-мпяя. Гйдроекуся!часк«;9 колэбанил позбуздаякь па росстошютс 4.G m, 11.3 ил, 20.4 кч и 23.4 г." от борэт'ог.ого /уфзртгрофч. Глубина моря для этих станций составляла 54 м, ев и, 9Л и я 600 и, соотвототоэнно; Зиглубленге источника для всэх oi-omisil биг.о роваим 31 м. Частота излучашм каходтоь в пределах -J0,в -30.8 Гц, нривядошюо акустическое дгтлешв подквртигплось радь № 4SÜ0 По. Хвршстэршкякя экспврцг.адта г-: звргкстрировпшшо оааштудо сэйсмоакустичвских колзбаний иа ч&стото рябого излучателя содержатся в Табляцо 2 р&здолв 2.3.' В кбнцз радоло прп вадоа -промзрэнныл профит да?- ьдоль лишт .рэспсшм»1^д ctmmS.

Анализ рэпулМЭТЛгП зкспбргмэи'^в ж>;рэггй>*££щки гйярсзкуе-

тичосккх колебаний береговым лазерным деформографом проъодится в разделе 2.4. Сравнение экспериментальных данных 1987 г. и 1938 г. показало, что равноплечий деформограф, один из устоев которого смонтирован на демпфированном маятниковом подвесе, установленном нэ посчаной подушке, обладает на порядок большей чувствительность» в диапазоне частот вблизи 20 Гц, чем прибор неравношючего типа, оба устоя которого расположены на коренны? породах. Эксперимент 1588 г. показал, что в условиях мелководы уровевь сейсмоакустического сигнала, возбуждаемого гидроакустическим излучением, обнаруживает сильную зависимость от. заглубления источника и от расстоягаш мек^у источником и.дном.

Эксперимент 1989 г. выполнялся при одинаковых заглублению источника. Судно на трех станциях из четырех находилось в дрейфа. Профиль дна в района проведения эксперимента очень плавный (за исключением последней станции, расположенной в районе свал? шельфа). При относительно невысокой скорости дрейфа расстояние между источником я дном-на протяжении одной серии излучения изменялось незначительно. Акустическое давление и частота гидроакустического излучения поддерживались с высокой степенью стабильности и контролировались гидрофоном, укрепленным на фиксированном расстоянии от центра источника. Несмотря, на выше- ■ изложенное, зарегистрированные сейсмоакустические амплитуда на частоте работы излучателя даже в пределах одной серии излучения' при нахождений судна в дрейфе имеют значительный разброс. Такой разброс свидетельствует о том, что зона аффективной генерации поверхностной сойсмоакустической водны занимает сравнительно небольшую область па дне. Это приводят, к тему, что при медленном дрейфе судна область эффективной генерации мед-

«шо смещается по дну, и ое попадание на участки дна с различные харэктерясшиш вызиаазт варижш. амплитуд оозбуздйоывх сзйсмоакустглескпх сигналов. В качестве кодглп ?ога с®ектяв!то:1 генерации предлоконз Кольцова* область на дно. Центр такой области совпадает с проекцией иошра излучателя на дао. Внутренней и нзругинй рэдяусн й к К, кольца шанс принять то» следующих оообргдаепай:

П -<1Ч,ч:0 И П ,

! - I Л

где с! - раостойкко от источника до дна; О ~ критическая угол для продольных вол; с дне;

9 - 1фй1ПЧ0С;С!Й угол ДЛЯ ПСГОр-ЛЧПЧХ ВОЛ1 В ДЗ£Л.

Еэличпга углов 0_ п о. находится ао елодуегях соотношений:

3 г> агс1!1п(е /с, > и 9 ~ згсз1п(с /с, ) , 1 I ? , * к

гдз о - скорость звука в вод8{

скорость продолььых волн в дне; с( - скорость попоречлих волн в дна. Очэг-иднс, что шюттуда•гонораруокэй в области зона гИоктспягой генерации сейе;.К)?л;устпчосной волки прспорцнонэлька азтлигудэ звукового давлвштз у дна в пределах этой зош. Рассмотрена со-вясямооть этого дзвлзгам ог загду&вдш источника и от ргссточ-кия /яхту источником и дном. Установлено, что при <з»,\ следует опидать опвксигхости амплитуды йарогистрированного. ламрным де-|&>рго1-ра»ом соВомоэ1сустичэского еигзоло от удаления ксточеикс от дна <1 как <Г' к от расстояния Я от источшка до пряэ'штка как ГГ*Анализ результатов эксперимента 1392 г. для двух наиболее удалении огений показал уджатщтельнов соогэ&гс-твие экспериментальных данных продоказанной лЬвисш^ослг. '

Но--оскове.-экс«йрт»нтаяьнкх' дашщх; шзйквэденэ'звьяЯв по-

тока анергии в сейсмоакустической волне Рэлеезского типа. Зная излучуемуы гидроакустическую мсвцюсть можно оценить долю этой мощности, преобразуемую в анергию свйсмоакустических колебаний. Для глубины моря 600 м эта доля составляет, около 0.13 %.

Moiko найти отношение штока сейсмоакустической энергии к пуфоакустической мощности, ладажцей на зону эффективной генерации. Это дает величину 1.7 %.' '

По материалам главы 2 мошо сделать вывод о том, что гидроакустические колебания, возбуждаемые в шельфовой зоне моря, чнося'т значительный вклад и формирование сойсмоакустичос-

кого фона, регистрируемого бб'реговыы дефорйогрйфом е диапазоне'

1

частот 1-50 Гц. Проведенные эксперимента показали, что вся сельфовая Область коря бшють до сиала вэлъфа является районом Еффектяшюй генерацет сеЯсмоакустичесного иуыа. Экспериментально доказанная висопся бф&жтивность лазерного д&формографа как пряедшка пьгроаку стичоcraix колебаний дэлает весьма иер-снектйвлш Пришвине приборов такого типа для решения ряда прикладных вадач гидроакустики. крохо того, с применением низкочастотных гидроакустических излучателей и береговых лазерных деформогрофов могут решаться задачи акустического мониторинга верхних слоев земной кора шэльфовнх районов моря.

Глава з посвящено деформационным процессам земной поверхности б области длинных периодов ( 5 мин, и более ), Этот диапазон является весьма сложна» для анализа, поскольку внутри наго присутствуют:, 1) внутренние волны'на континентальном шельфе Японского моря; 2) собственные колебания Земли; 3) собственные-колебания моря и его отдельных частей; 4) дяшшопериодаые волны нп поверхности роды конечной глубины и колебания вдольбврлговых

течений; б) квазштериодические флуктуации атмосферного даашгая в приземном слое; в) гармоники морских приливов.

Глава 3 состоит из двух, разделов. Раздел 3.1 касается влияния морских вяутренш« волн, распространи -:цихся в ЕвльфоЕоч районе моря по направлении к берегу, на дяфэрмироватасе состояние земной поверхности прибранных районов, регистрируемое боре-" говыми дэформографами. В разделе опасен эксперимент по одновременной регистрации пнутрешшх волн на ?*орсксм аолы1о и микрода-формаций земной поверхности. Эксперимент проводился в сентябре 1986 г. Регистрация внутрештах волн осуществлялась распрейлел-ными датчиками температуры, расположенными в пркбрекной оспе •моря. Деформации зедасй поверхности контролировались лазерным •двформографом равноплечего тт, располопенязм непосредстьепно на морском побережье. В спектрах записей распределениях датчиков тоютературы и. деформографа выделена группа готов, совпадающих "в пределах ошибок'измерений а вычислений. Пэртадн этих спектральных максимумов являлись следующими : 6.1-6.2 >/ш., 7.3-7.4 мин., 9.4-9.5 мин.; 12.4-12.5 мин. и 17.8-17.9 мин. Была исследована динамика спектрального пика с периодом 9.49.5 1-еш. Записи распределенных датчиков температура и лазерного деформографа были подвергнута цифровой полосовой фильтрации уп-шшосннм фальтром с полосой 8.95-10.0 мин. Затем при различиях значениях временной задержки находился коэффициент взаимной корреляции .аоаюаих отфильтрованных записей. Проведеннче исследования. позволил! сделать внвод о существовании двух зон из-,-яболее эффективного преобразования энергии морских внутренних волн в.еиерта» упругих колебаний дач: одна из этих зоь находится в районе свал8 шельфа, который соответствует области за-

рождения короткопвриодных внутренних волн. Для скорости распространения внутренних волн получено значение 0.35 м/с, что находится в хорошем соответствии с результатами натурных избраний, г«глодаенках рядом отечественных и зарубокных авторов.' Скорая зонд находится вблизи берега и соответствует области разрушения виутрявссс ьолн. Был проБеден, также, анализ динамики огибающих, споктролышк составляется, соответствующих собствен® пч частотам докоторнх локальных сейсмоакусткчискнх резонаторов ( 6,8 Г •., И.о Гц, 10.5 Гц ). Отмечено, что морские внутрогато волны на ¡чольфъ при ьзачмодейатвш с соответстпущкм рельофом" дня генерируют интенсивное турбулентное пола скорости, при этом часть энергии передается в дао и в ьидэ сбйсмоакустическик гкшваниЯ олухглт иачачкой да дойсюысуотескш; резонаторов; район сшшз шчлЩ'Я является нестог,I кнт&нсишой гошрецш турбулентного поля скорости,

Кольииисгво спектральных шагов записей мякродефорлаций, сдодзиннх берегоьш.1 лазерным доформографом в дешпздод периодов 5-20 чин., демонстрируют врэиэод)* погвденка, ларактерное для эволюции карских внутренних воли на коптиноитальком шельфе. Их динамика тякогг: гаачрло устанавливается колебание с более дгашш периодом, затем происходит монотонное смещение центра соответствующего ему спектрального мвковдма ч область, меньиих 'ИрИОДОВ, ТЭКИО процессы 1»реШЩШ£Я энергии ИЗ области НИЗ К 'Ч частот к бодай, высоким- найяздатмя на .протяжении всех анелпаи-ру^мнх.зчпиздЯ берагоайго деформографа р диапазоне частот мер-'с#их кмготкопйргюдшх-внутренних ьолн.

Чаиболео"часто-в спектрах.микродб^ормлдай зож.й пов-арх-• псотн- сдраерекш& -зона Р этом д^влчзоно п~«рблвД£ют' колебания'

о периодами 12.3-12.5 мин., 9.0-9.6 мин., 8.1-0.6 млн. Имеется ряд других колебаний, достигающих значительных амплитуд на протяжении коротких отрезков времени ( менее двух часов ). В числе последних следует отметить колебаний с периодами 17.317.7 мин;, 14-.3-14.7 мин., 13.1-13.6 МИН., 10.4-10.9 кия. Ви- ' димо, внутренние волны с указанными периодами имеют ограниченную устойчивость и служат, по сути дела, переходным механизмом между более устойчивыми группами внутренних волн, характерными для конкретной гидрологии водного слоя и топографии дна.

В разделе 3.2 Главы 3 обсуждается происховдеяие колебовиЛ еверхнизкочястотного диапазона (порядка десятков минут и С-Су . лее), регистрируемых береговым д^формографом. Компоненты деформаций с периодами, соответствующими суточному и полусу-

" ' Гн гу

точному приливу, имеют амплитуда около 1.4• 10~' и 1.7*10 , соответственно. Измерения приливших компонент деформаций, проведенные рядом зпрубйкннх и отечественных исследователей при помощи лазерных деформографов, дают на порядок меньшие величины. Кроме того, п спектрах записей берегового дофорлогряфа выделяются максимум« на частотах, соответствующих периодам 5, 7 и 9 циклов/сутки. Эти колебания микродеформаций являются следствием нагружпюиего воздействие на земную кору гармоник суточного морского прилива. Регистрация именно таких гармоник связана, по-видимому^ целиком с географией прилегающего к месту наблюдений учло г . океана. ••

■ Ряд НИЛЧЧЯеМНХ береговнм ДефпрМОГряфом ДефпрмгШИОНТШХ .колебаний бчть отнесен к нагруженному -«Эдокту ных.колебаний Японского меря и его <>тделъ*т пастей. Согласно исследования, проведенной' яггожясшг у^г-'ми, колебания уг.'-г^ч

Японского мора, зарегистрированные мареографами посла цунами-генных землетрясений, относятся к колебаниям моря кок целого в диапазоне периодов свыше 50 мин. Колебания с меньшими периодами являйте« следствием колебания отдельных частей моря, и та регистрация зависит, таким образом, от кэста установки регистрирующего прибора. Еытоляешше 'модельные расчеты показали очень хорош*3» соответствие о экспериментальными данными. Б раздело с.,2 приедена табл",ща расчетных периодов собственных колебаний Японского морл, экспериментально ньблгодаешх периодов с помощь, мароогра^оэ и периодов колебаний, зарегистрированных береговым лазоршвл деформографом. Ряд колебаний, зарегистрированных де-<1ормзгрд!1ом, находится в хорошей соответствии с результатами японских авторов. Дополнительным подтверждением происхождения этих сьерхданаопэрмэдкнх деформационных, колебаний является близость их ррокАнх затухчния г. ркспоримеитэльпо наблидзеюму ьремони зэтутшт собственных колебаний Японского коря. Моха-1шксы возбугуюкия морских собствошшх колебаний может служить пзречещйтш облаете»; погашенного или пониженного атмосферного даанекия нал морем. Летний и осешшй пориод а зоне Японского корл характерен .ооЧшгем циклонов и тайфунов, поетому говш с пэ-рлодами оубсгцс-шшх колэбаш-й Японского моря к его отдельных чьотоЗ долянц часто наблюдаться в спектрах загсксей лазерного деформограф-а, расположенного на побопоете..

Ь литература киег-тсл ред сообцеиий о влиянии ьаряацйй мгсч>эрного дэдхеная ярязекном слое на -иапрркаинов .«осгояшо ■^-кзой'корп. /еигстрэдач ь'мзынгах кет деформация успешно ьи-полаете« квэрцззьмл Сопоставление ямздщзхся

ч Гя1<5рат?р) дисетх- 6 дленношр^здгых. вариациях атцосфграого

давления в приземном слое атмосфера с результатам дофоршгрэ-фических измерений позволяет сделать г-.неод о тол, ч?о некоторые регистрируемые дефоршграфом длиннопериодане колебания могут быть следствием отклика земной корь на вариации атмосферного давления. В разделе приведена пэр-одч такзж колебаний, имеющих значения 7.9 ч я 8-1 ¡.як. >

В главе 4- списаны эксперименты по проводенка одновременна* измерений, двумя лазерными деформографача. Одка из приборов'располагался- яа морском побережье в йппогя Приморье. Измерительная установка представляет собой лазерный доформограф неравном* юго типа с длияоА измерительного плеча 62.5 м. Дбфор!,;огрг4 установлен с подземном, сооружении. Второй прзбор является лазорпнм деформогрофс-м норавношгачэго типа дишоа 10.5 я. Он располагался в центре Приморского 1срая на расстояния £50 и« от дарвого а на удалении 120 км от .ближайшей точки псберзгдя. Этот прзбор бол установлен на поверхности. Осп-обета приборов оряенгтровй-' .ни в направлении север-юг. , ■

Записи, полусонных обойка првсоресг, т?т* здоотояьяув схол'эсть. Амплитуда деформаций, зарогкотрярозвшшэ удаленнвм от берега деформографом; превшпают текозке, измеренные берегоЕим прибором. Это различие обусловлено различием свойстз грунтов, на которых расположены устоя дефэрмогрэфов. Спэктралы&З яяаяиэ записей показал; что в частотном диапазоне короткоперкодн-и !Л>рскит ■ волн в записях берегового деформогрсфч на-

блюдается широкий максимум с центром около 12.5 спектру записей удаленного -деформографа тяга» показывают. налтао широкого еп»ктря.пьного максимума р аналогичном диапазон* частот, но ►"•о центр насколько-смоцен г< сторону более коротких периоде.:1. а[

находится в районе 11 мин. В-диапазоне штормовых микрссейсм в записях берегового деформографа доминирует колебание с периодом 7.6 сек, соответствующее микросейсмам первого рода. Также присутствуют'- колебания о периодами 14 сек и 10 сек. Период 14 сек характерен для итормовых микросейсм второго рода. Спектры записей удаленного от береге деформографа показывают преобладание колебания с периодом 14.8 сек. Кроме того, в спектре имеются максимумы с периодами 9.5 сек и 7.5 сок. Их амплитуды на нисколько депцлол меньше амплитуды колебания с периодом 14.8 сек. Различие Формы спектров одновременных записей берегового и удаленного от берега дефчрмографов объясняется разданным характером воздействия морскчх колебательных процессов па земную кору ь районе побережья и не удалений от него. В деформированное состояние земкой поверхности на побережье шосят, в основном, вьлад морские процессы непосредственно примжандего к, месту установки деформог-рсфа участка моря. На показания удвлешюго от поперекья прг.бора влиг.Зт интегральный эффект от морских процессов, сохра!'йкаи7 когерентность вдоль обширных участков побережья. Поскольку место устаг.ов^.й этого прибора примерно р^вноу-.д^л^но от точек побережья всего кзаюго ь Юго-Восточкого Приморья. тс- регистрируемые периода микросейсм и вчутречяих •¿•ьтн можно рассматривать как наиболее характерные для упомянута тлйокзв. .

- ЗАКЛЙФЖИЕ

л-.-л *чт.т*»та. Дг-осертядаонной работы пол^чг-ии следа вила т> ' :; ь^лэркмльтагьно докязыо, что воя : шпоре кн.а я

шельфовая область моря вплоть до свала шельфа являэтся зоной генерации еейсмоакустических шумов, вносящих весьма значительный вклад в формирование сейсмопкустического фона, регистрируемого лагерным деформографом, расположенным на берегу; 2) получена оценка коэффициента трансформации энергии гидроакустических' колебаний в энергию сейсмоакустических вот; 2) экспериментально доказан определяющий вклад короткопериодных внутренних вода в формирование спектра шкродеформяции земной поверхности морского побережья в диапазоне периодов 5-20 мин.; 4) ряд сверхдлиннопериодных колебаний идентифицирован как следствие нагружающего эффекта собственных колябэгагй Японского моря и его отдельных частей, а также гармоник морского приливе на зекную кору прибрежных районов; 5) одновременные измерения, выполненные двумя пространственно разнесенными лазерными де-формогрефами, один из которых расположен непосредственно на побережье, а второй удален от первого на расстояние 250 км и .от ближайшейшей точки побережья на 120.км, показали гринци-пиальние различия полученных спектров затгасей. Определено, что эти-различия вызвенн рчзличннм вкладом волновых океанических процессов в регистрируемую береговым -и удя лекннм прибором картину деформаций земной поверхности. ,

Обобщая получеттне результаты, можно оделять следующие рнв'одн: 1) чо дсем рабочем диапазоне лазерного дофор*огр^я, устанор.чи-н .о р при'рота рчйончх, ьолнсые процессу морского проксхоод*»/.»« вносят памвтннй 1>кл8д в показания прялорч, причем в ряд-1 случаев этот вклчд является 'опр^долрюшм. В ^вя-зи с этим ' необходимо уметь выделять с.к>т вкдэд из о«5о»»я картины Деформаций земной поверхности и -зб-трчгироьать-.я от итог* яр т^яе-г*- •

аачки деформационных. процессов литосферяого происхождения; ?,) .береговые лазерные деформогрэфы могут успешно применяться для. решения прикладных задач гидроакустики и в целях акустического мониторинга верхних слооа земной коры с применением плбр-оисточникоБ пли гидроизлучателей; 3) бксск&я чувствительность берегового лазерного дофорюграфа к волновым процессам в морокой среде позволяет кспольоовать ого з яерепоктаьном нетрадиционном применении - для изучеклл ©ша^жи паутречки'-ьолн в ш^льфовой зоне моря; 4) применение группы лазерных де-форкографов с большой апертурой позволит успешно решать задачи определения масштабе пространственной и временной когерентности н«5лкдаемых деформащюпьых яблоний. -

Если пргнс?,ировчть порешктйпи; прш!вн81шя лазерных дофор-зюграфчв для регистрации малых ск-эдгай земной повзрхяоета, то ксх'о сделай. бкзод о той, что козыо^юети тати приборов доле-ко. ве тсчксизра. с полелэюод норы шеоксстсфш ч-пс по чясуото •пйзаро? я уссзоразнстшашгаем 8Лйктро(а:сй рсгистрирдаэй вппп-/..чтур« ворхляч гра;г,ща ^учотгатолькостя лагораих дофо1«ографоа

нбт»р?.рто возрг.етать, в оызи С 81 ал буду? поппляться ясС~1ьс\ч лрьк&даш Г£п:;'*о^>?> тгкого тгоа, ярсбухзао цр&ьэ-Ж'К* пя^эр^гшй с шхлюД сткшшьр

/,оотг\глгпо;тп г; ьеюпрожаоцймзет«; иодц.'.ъ'гж результатов. Ли/-1 ИЛ Г'рИСОр. >Ь. уГУЗаПКЬ'К Трег'ЧР.«-

ыия, ь ну ¡г- с^сеотпувт, к г ^лгмГ.оее ьр^мч ил

чо ирс-дл^т-зя. Гл?гояг/ помочь» сист'-ч

г^р-дй'-р:??«» ' а-пиьм-.> р-.^л.^лч/'к г идаЯ

"Г'Ь ¡: Г.ч |*убУ.ТИ,' Иегрр^ЗКО раоТ.фЛН <-4с1у.1 ПОЗИЦИЯ

ПУБЛИКАЦИИ

!. Дьькдоь л.В., Долгих Г.П., Зыюльский A.M., Ксташем УД. Ш)1'Ар1й|л-'Мдтр1тчьС'Кке геофизические нее.*- цовбния.//Геоло-" |'ил, гйофирика, геохимия и металлогении зонн перехода от даиитиюго континента.к Тихому океану, 1-й Советско-Китайский симпозиум,Находка,¡8-17 сентября 1937, Владивосток,

?. . Давидов A.B., Долгих Г.И., Зчпольский A.M., Копвилле.ч УЛ. Регистрация сверхниэкочастстннх колебаний Sei.ua.//Тез. Второй Всес.клнф. "Прием и аналиь свдрхшшкочастотшх ь )-лобшгкй естественного происхождения".Вороне», 1987,о. 19. о . Давыдов A.B., Долгих Г.V,., Зяполъскяа A.M., Копяиллзк У.Х. Определение собстпештнх колебания геоблоков лазерным дв-форуографом.//Тихоокеанская геологам, 1 SSS.J32,с. i 17-1 18.

4 . Давыдов A.B., Долгих Г.И., ЗаполЬскнЯ A.M. Сейсмический ■ • Фен длиннопдриодннх колобшшП Земли.//Tea.дохл.У Всео.

конф, ■ "Флуктуоциошше явления в физических системах", Паланга 27-30 сентября 1988,Вильнюс,1988,с.20.

5 . Давыдов A.B., Долгих Г.И, Исследование случайных процессов

в сейсмоакуетике методом длшшобвзовой лазерной интерферо-мйтрга?.//Тез.докл. Iii Всес.кекф. "Перспективные методы планир л и анализа экспериментов при исследовании случайных л-. -еЗ и процессов",Гродно 27-29 сентября 1ЭаЗ,Ыоск-, вй,1988,о,35-96. '

6 . Давидов A.B., Донгих Г.И., Заполъскня A.M., Копвиллем У.Х. ' ..' Регистрация гидроакустических ■колебания- лазерным деформо-

метром.//"Модели, алгоритма, принятие решений. т&злт Все-

СОЮЗНОГО -'.КусТИЧ-ОКОГО Лвмилярг- МА1Тр,Моок(-.;], . !,-?..

7. "Гореликов А.И, Дон^'о* А.В„. Лот их Г.И., Зепольский АЛ',.,

Кабшюв Н.Ф., ль-м У.Т. Г^мрэддля и ¡^.н.ич.с

л-отиш акустических колебаний.//Д^и. в КТОТГй,Ш7Г.Г-

8. Ла^фа А.Р., До,.¡.'¡ос ГЛГ, • №»яйь.*йше сейсмо&кусгичйоки-с йиЯОНВЯ ДОрвХОДОСв ЗиНМ ОК> >&КН№Твр№С. //ВСРО. Р-ИМЧЬр "К*-

•градационные методы ¡'оофлзйчаских исслодойнш»й киодиород -1ктл£ земной коре".14-16 декяом 1ЭЗй,Коскв&И^Ь9, С.&З-сЭ.

Дчыддон А.Р.., Долгих Г.И. Випупаениоо сямоиздученн* й*>ли-к»'«шт р»д»< .натсъов. //Письма ь ЖТФ,! 050 /.'.16, ьна. 20, с. СН-60,

10. Д&е^ДОВ А.Б.. Долгие Г.К. Фяа1ГК0-1'00Л0П№СКПЯ

ЦИЯ лаяорявх интерГирометрич^ских и.*х>'<р»ниЗ-/Л!зв.Г»/?/,ч, Го-Л'-гич и рвдведк^.Г.71,1?90,с,13?-134.

11. Додидг>в А,е., Чолп'х г,и, ?<*-"ч;страшш счЙсмоакусл'ичг окях колгСУгы.Г, оддонинх ънутригшш ЬУЛНШ; ь ок..»ин»».//11«».. ■АН СССРД«ЙЙКЭ с.тмос^-ри и окнанз, 1990,т.28,ИЗ,с.327-'.-,?.Э.

12. Даьидов .ЦП.» Долгих Г.й. Рэ-г-шкк «кпвмы решояашшч. iw.Ai.4oj >■'! Ж'^мсьт *о^8стг«я.//Кзв.АЯ СССР,Зяз.

- 2-лм*, 1931 ,Н?.,с.84-87. Д.кыдоб Долгих г.и. Акузддоаоки? «бпвториаг иер год-

ной 'зоте океан-мят^рих льэершлиз де^юрчсграфоми. -VIГ сессия »-'АО •'¿«¿•СГАЧ'зСЮ.Й коши-сраш' Сред",И. ,19?о, »./3-74 ,14. -Дявидоз А.З.. Долгих Г.!Т. И&учакяг» соЯсмоикустичос:-.и>. про-оедсов лбз*1«ики' де|ормо»-ряф<н«:. //Оп«кка атмосфер и окоа--' ьа, 1 ел?, 5. е, к?, е. ¡34.: -8Ь7.