Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов

Овчинников, Владимир Михайлович

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов
ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ПАУК Р Г 6 ОД ПНСТПТУТ ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР

~ J MAP 20и0

На правах рукописи УДК 550.341:550.311

Овчинников Владимир Михайлович

Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов

Специальность 04.00.22 - физика твердой Земли

Г Б ОД

ДЕ ■

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

г. л Ж Dy

Москва-1999

Работа выполнена в Институте динамики геосфер Российской Академии Наук, г. Москва.

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, член-корреспондент РАН Николаев А.В.

Ведущая организация:

Научно-исследовательский Центр Специального контроля Министерства Обороны Российской Федерации (г. Москва)

Защита состоится «¿о » января 2000 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 200.39.01 при Институте динамики геосфер Российской Академии Наук (ИДГ РАН ) по адресу 117334 г. Москва, Ленинский проспект, 38, корпус 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН.

Автореферат разослан « декабря 1999 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

доктор физ.-мат. наук, профессор доктор физ.-мат. наук

Писаренко В.Ф. Китов И.О.

кандидат физ.-мат. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ :

Актуальность темы диссертации. Сейсмический метод контроля Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний является общепризнанным методом и базируется на весьма общих физических задачах, связанных с распространением колебаний в среде, приеме и обработке информации, представленной волновыми полями. Характер этих задач оказывается достаточно сложным прежде всего в силу существенной неоднородности среды, в которой распространяются сейсмические колебания.

Исследования в области контроля ядерных взрывов интенсивно использовали достижения сейсмологии, в первую очередь методы оценки параметров сейсмических источников - магшпуда, координаты эпицентра и время в очаге, а также теории статистических методов обнаружения сигналов на фоне помех и статистической теории принятия решений. Однако использование методов, развитых в сейсмологии для оценки параметров очага, для системы мониторинга ядерных испытаний имеет свои специфические особенности, состоящие в том, что повышение точности оценок координат гипоцентра, снижение магнитудного порога обнаружения не может быть достигнуто за счет приближения системы к изучаемому объекту. Ядерный взрыв в принципе может быть проведен в любом месте земного шара и в связи с этим требуется развитие методов обнаружения сейсмического источника и оценки параметров гипоцентра в условиях небольшого числа станций наблюдения и с учетом мешающего влияния импульсных помех.

В настоящее время происходит коренная перестройка технической базы системы контроля, основу которой составляют современные средства телекоммуникаций, цифровые способы получения, хранения и доступа к большим объемам сейсмической информации. В связи с цифровыми методами регистрации получили развитие методики обработки данных в одиночном пункте наблюдения и на станциях группирования сейсмоприемников, позволяющие извлечь из сейсмограммы более полную информацию, чем при традиционной визуальной обработке. Появилась возможность определять по данным трехкомпонент-ной установки новые параметры сейсмического источника - направление и угол выхода сейсмической радиации, тип волны. Проведенные международные эксперименты по обмену сейсмическими данными выявили недостаточность теоретического и экспериментального обоснования методов обработки данных и показали, что без тщательной калибровки элементов системы контроля достижение высоких показа-

телей эффективности, становится невозможно. Калибровка должна включать как изучение особенностей сейсмических станций, входящих в систему контроля, так и особенностей трасс распространения сейсмических волн.

Многообразие задач, решаемых в рамках создания системы сейсмического контроля, требует определения конкретного ракурса, в котором целесообразно проводить' исследования. В качестве такого была выбрана задача обнаружения и измерения параметров сейсмического источника. При обработке данных сети станций принципиальное значение для принятия решения и организации вычислительного процесса представляет сортировка данных и определение координат гипоцентра и времени в очаге. Следует заметить, что основные параметры и правила принятия решения в алгоритмах сортировки и оценки координат формировались на эмпирической основе и в условиях относительно невысоких потоков данных со станции в центр обработки. Вокруг этих вопросов концентрируется ряд принципиальных задач построения системы обработки, имеющих большой практический интерес. В первую очередь определение допустимого потока ложных сигналов, поступающих в центр данных, необходимого числа станций в системе наблюдений, избыточность данных при принятии решения об обнаружении источника и их связь с выходными показателями качества обработки данных. С ними связаны такие вопросы методологии интерпретации сейсмических наблюдений как вопрос о факторе априорной информации, о моделях Изучаемых волновых полей, о критериях оптимальности преобразований. Извлечение из сейсмограммы все более полных данных оставляет все меньше оснований рассчитывать на успех в рамках одной методики или одного метода. Различные методы и методики должны неизбежно варьироваться и рационально сочетаться в соответствии с изменяющейся ситуацией. При развитии системы - строительство новых станций- неизбежно приходится считаться с тем, что статистические свойства помех и волновых полей землетрясений и взрывов ие удается характеризовать априори с детальностью, достаточной для выбора целесообразного способа обработки данных. Возникает необходимость как-то ориентироваться в сравнительных свойствах методов в условиях значительной априор-йой неопределенности и построении преобразований, защищенных от влияния аномальных измерений (робастные преобразования ).

мограммы более полную информацию о параметрах сейсмического источника. В сейсмологической практике слабо используются особенности структуры сейсмических волновых полей на расстояниях около 150°, где амплитуда сигнала сопоставима с амплитудой сигнала на расстояниях около 30° и по эффективности обнаружения может конкурировать даже с наблюдениями на региональных расстояниях. Это обстоятельство как-то выпадает из поля зрения обсуждений об эффективности контроля. Возможно, что это связано со сложностью и изменчивостью волновой картины на этих расстояниях. Однако прогресс в изучении особенностей волнового поля, обусловленных анизотропией, неоднородностью и относительным вращением внутреннего ядра, делает возможным более эффективное использование данных на этих расстояниях для целей мониторинга Договора о всеобъемлющем запрещении ядерного оружия.

Таким образом, многие задачи мониторинга ядерных испытаний не потеряли своей актуальности и требуют дальнейшего изучения и развития.

Целью работы является развитие методов интерпретации сейсмических данных и построение моделей среды, опирающихся но новые экспериментальные наблюдения.

Конкретные задачи, обеспечивающие достижение цели, вытекают из общей логики интерпретации сейсмических данных в системе контроля, которая включает три взаимосвязанных элементов, а именно:

1) интерпретация на уровне сейсмической станции ( обнаружение и измерение параметров сигнала, предварительная идентификация сейсмических фаз, предварительная оценка параметров гипоцентра );

2) интерпретация на уровне обрабатывающего центра (совместная обработка данных от многих станций для обнаружения сейсмического источника, определение энергии источника и его природы);

3) система эмпирических закономерностей, состоящая из структурных модели Земли, - скоростной разрез, распределение плотности в Земле, затухание сейсмических волн и др., которая составляет физическую основу для первых двух элементов.

Задачи, которые требуют своего решения и обеспечивают достижение сформулированной цели, следующие:

а) теоретическое и экспериментальное обоснование применения метода наименьших модулей при обнаружении сейсмического источника,

б) экспериментальное обоснование метода оценки координат гипоцентра по данным одиночной трехкомпоненгной станции на основе поляризационных характеристик сейсмических волн,

в) развитие моделей сейсмического источника путем включения в описание таких свойств вмещающей среды как газо- и влагонасы-щенность,

г) исследование структурных-особенностей волнового поля по данным от ядерных взрывов на регионатьных до 20° расстояниях, и на сверхдальних от 145° до 155° расстояниях.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Оценка координат гипоцентра сейсмического источника в редкой сети наблюдений осуществляется в условиях мешающего влияния измерений, не относящихся к интерпретируемому источнику. Для зашиты от мешающих измерений предложено использовать метод наименьших'модулей. Установлено простое соотношение между избыточностью данных, требуемой для надежной оценки, и количеством мешающих данных.

2. Поляризационные характеристики сейсмических волн позволяют проводить определение параметров гипоцентра сейсмического источника по данным одной трехкомпонентной станции. Экспериментальные определения невязок (разности между экспериментальным и геометрическим азимутом) азимута на сейсмической станции «Боровое» выявляют систематическую и случайную составляющую. Систематическая составляющая1 проявляет тенденцию к 180° периодичности с амплитудой 15°. При этом случайная погрешность составляет 10°.

3. Предложена модель переходной зоны между внешним и внутренним ядром Земли в виде тонкого 2.2 км высокоскоростного слоя с Vp=12 км/с, опирающаяся на амплитудные и частотные особенности впервые при близких к нулю углах падения обнаруженной фазы PKiKP.

4. Распространение сейсмических волн во внутреннем ядре Земли указывает на неоднородный характер анизотропии, которая по данным антарктических станций SNA и NVL составляет 3%, а станции DRV только 0.6%. Экспериментально установленный скачок дифференциального времени пробега t(BC)-t(DF) в 0.3 с на станции NVL по наблюдениям за взрывами на Новой Земле в период с 1975 по 1980 гг. проинтерпретирован как результат дифференциального вращения внутреннего ядра со скоростью не менее 0°.3 1/год.

Методы исследования. Основные положения и выводы диссертации обоснованы экспериментально и теоретически с использованием методов математической статистики, линейного программирования и математического моделировашм.

Научная новизна работы состоит:

В в теоретическом и экспериментальном обосновании требований к избыточности данных в: задаче обнаружения сейсмического источника и согласованию потоковых характеристик смежных уровней обработки данных; .; -

И в экспериментальном обосновании методов, определения азимута на источник и его глубины по поляризационным характеристикам сейсмического сигнала и его коды;

П в экспериментальном установлении ряда новых закономерностей и явлений в распространении сейсмических волн в Земле, в частности, в обнаружении волн, отраженных от границы между внешним и внутренним ядром при угле падения, близком к нормальному;

П в экспериментальном доказательстве возможности дифференциального вращения внутреннего ядра Земли, неоднородности анизотропии внутреннего ядра;

П в развитии модели сейсмического источника, включающей в качестве описания вмещающей взрыв среды газонасыщенность и влагонасыщенность;

О в создании базы цифровых сейсмических данных станции Боровое за период с 1966 по 1990 гг.

Научная и практическая значимость работы:

• расширение представлений о физике распространения сейсмических волн и динамических процессов в недрах Земли,

• вывод о возможности дифференциального вращения внутреннего ядра и полученная оценка скорости вращения могут оказать существенное влияние на понимание природы магнитного поля Земли,

• отдельные результаты работы использовались на Советско-американских переговорах об ограничении мощности испытываемых зарядов, а также в работе рабочей группы экспертов-сейсмологов Конференции по разоружению ООН по обоснованию сейсмической системы мониторинга за запрещением испытаний ядерного оружия.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзной конференции по геологии и геофизике Восточной Сибири ( Иркутск, 1990), Международной конференции « Технологии мониторинга Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Роль и место Национальных центров данных в Международной системе мониторинга» (Истра, 1995), Международном симпозиуме «Мониторинг и обнаружение подземных ядерных взрывов и землетрясений» (Москва, 1997), Симпозиуме Комиссии НАТО по перспективным исследованиям неоднородности верхней мантии по сейсмическим и сейсмологическим данным (Москва, 1997), Американском геофизическом союзе ( 1993, 1998 ), 15 ежегодном симпозиуме по сейсмологическим исследованиям ( Вайл, 1993 ), Конференции сейсмологического общества США (Санта Фе, 1996), на семинарах ИДГ РАН, научно-технических советах Научно-исследовательского Центра Специального контроля.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 работах.

Личный вклад автора. Во всех работах по теме диссертации автору принадлежат постановка задачи, методика проведения исследований и обоснование выводов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 226 страниц и содержит 62 рисунка и 22 таблицы. Список литературы включает 187 наименований.

Благодарности. Ряд результатов был получен при совместной работе с сотрудниками ИДГ РАН Аном В.А., Каазиком П.Б., Лаушкиным В.А. и ИФЗ РАН Кедровым O.K., Орешиным С.И., а также зарубежными коллегами P.G. Richards, W.-Y. Kim, автор благодарит их за полезное сотрудничество.

Автор благодарен В.В. Адушкину за его постоянное внимание и поддержку работы; признателен Ю.К Щукину и A.A. Спиваку за полезные замечания на стадии оформления работы.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке МО СССР (тема Материк-ИФЗ-О), Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №96-05-64314, №97-07-90225) Фонда гражданских исследований и развития США ( проект RG-222), Международного научного и технического центра (проект К-063).

Во введении дан краткий анализ состояния проблемы, сформулирована цель исследования, задачи, обеспечивающие достижение цели, а также основные положение диссертации, выносимые на защиту.

В первом разделе диссертации «Обнаружение и оценка параметров сейсмического источника редкой сетью сейсмических станций» обосновываются условия надежного оценивания координат гипоцентра сейсмического источника в следующей постановке. Имеется сеть из N сейсмических станций, на которых осуществляется обнаружение и измерение параметров (Uel)T различных составляющих волнового поля, генерированного некоторой совокупностью сейсмических источников.

Физический смысл составляющих вектора может быть различным, например, Ug может представлять вектор однотипных измерений времени вступления сигнала на станциях Ut'-( Utu £Л?..... £/,*>...

U,x)T, азимута со станции на эпицентр Ua=( Uau U^..... Uok,— Ua\f,

угол падения (кажущаяся скорость или эпицентральное расстояние) сейсмической волны Us=( Usi, US2-— USk.-~ Usх)т, разность времен вступлений сейсмических фаз на станции Щ=( 0ц, U,i2,---. Um,--Ц/а)'1 и т.д.. Заметим, что различным типам сейсмических станций (одиночная трехкомпонентная станция, однокомпонентная или многокомпонентная система группирования ) соответствует различный набор составляющих вектора Ugk.

Задача состоит в том, чтобы множество Q = (Jf/,, состоящее

из совокупности измеренных параметров, разбить на подмножества озц (//= 1, 2,...; - количество сейсмических источников, с которыми связан вектор параметров Ur) и поставить каждому в соответствие параметры источника (Ти, <рм, Лц, hM, mfl)T, где Тм- время в очаге, (pß - широта, Äf, - долгота, hM - глубина, m/t - магнитуда. При этом разбиение надо осуществить таким образом, чтобы ач f] со^ =0,

то есть каждое подмножество щ характеризуется только ему присущим набором данных и соответствующим им вектором параметров 0/(. Сложность задачи состоит в том, что заранее неизвестны ни про-

странственно-временное положение сейсмического источника, ни количество источников, ни какие из имеющихся данных, входящих в множество, р, относятся к конкретному источнику.

. В качестве общего метода решения использован поиск наилучшего приближения в смысле минимума суммы модулей невязок и&г ¿У измеренных параметров волнового поля и теоретических на сейсмических станциях системы мониторинга. Приведена общая схема решения задачи и доказано, что для решения могут быть использованы с небольшими модификациями применяемые на практике алгоритмы. Статистическая интерпретация рассматриваемого метода соответствует модели экспериментального материала, в которой на помеху налагается относительно слабое условие равновероятной реализации отрицательных и положительных значений невязок. На основе простой модели экспериментальных данных, состоящей из точных данных, относящихся к интерпретируемому источнику, и другой группы неточных данных, которые мешают интерпретации, с использованием свойств стандартной задачи линейного программирования получены условия надежности обнаружения сейсмического источника, а также определены условия согласования потоковых характеристик со станций наблюдения в центр данных. Проведена экспериментальная проверка теоретических выводов, которая показывает, что для системы, действовавшей в период международного эксперимента, надежная оценка параметров гипоцентра по временам первых вступлений достигается при числе измерений более 9.

Сформулированы критерии повышения надежности обнаружения сейсмического источника на основе принципа новизны и динамических характеристик сигналов и проведена их экспериментальная проверка, а также установлены пороги, обеспечивающие заданный уровень Ложной тревоги; Исследована помехоустойчивость предложенного алгоритма в условиях неконтролируемой неравно-точности измерений. Рассмотрено приложение алгоритма к задаче оценки времени в очаге методом Вадати на региональных расстояниЯХ. ...

. Во втором разделе «Оценка параметров сейсмического источника на одиночной трехкомпонентной станции» рассмотрены свойства оценки азимута и расстояния до сейсмического источника с использованием поляризационного анатиза сейсмических сигналов методом главных компонент. Теоретически обосновано, что измерения азимута и угла выхода следует проводить в момент времени, соответствующий максимуму линейности поляризации. Экспериментальные определения невязок (разности между измеренными и рассчитанными значениями азимута на источник) азимута на сейсмичес-

кой станции «Боровое» показаны па рис.1.

-20 -_

О 60 120 180 240 300 360

Рис.1. Зависимость невязки азимута от геометрического азимута на источник по данным трехкомпонентного анализа на станции Боровое».

Невязки азимута имеют систематическую и случайную составляющую. Систематическая составляющая проявляет тенденцию к 180° периодичности с амплитудой 15°. При этом случайная погрешность составляет 10". • !

В силу простой структуры коры и верхней мантии под станцией «Боровое» имеется возможность определения глубины сейсмических источников на основе анализа коды волны Р ог удаленных землетрясений. Для этого использованы два типа характеристических функций

f?(i) = О'ОУГООХО и

Функция G¡ (t) характеризует сглаженный на интервале Т/2 уровень линейности колебаний ( Т-временной интервал для расчета матрицы ковариаций между компонентами )

.V/4

Gx(/) = 2 / N £ {1 - (Л(С + iAt) + A¡(/ + Ш))/(2A,(¿ + ¿Aí)},

где Л (t) - текущие собственные значения, причем Á¡ (t)<Aj (t)</.i (t). Для идеальных линейно поляризованных волн G¡(t)=l.

Функция G¡ (0 характеризует сглаженное на интервале Т/2 отклонение текущего главного направления поляризации в коде волны Р от главного направления поляризации в первом вступлении

Gs(í) = 2f N Z(ep,eT(t + iAt)),

Ы-NU

где ер - собственный вектор главного направления поляризации в волне Р, ет (t) - текущее значение собственного вектора, соответствующее максимальному собственному числу в окне длиной Т, (...,...) -символ скалярного произведения. Для волн, направление главной оси поляризации которых совпадает с направлением в волне Р, G2 (t)~ 1.

Функция Di(t) и D3(t) характеризуют распределение энергии в главном направлении поляризации.

N12

А(>)= 2>2(<+/Д0 и

D2(t)=P(i).

Компонента P(t) представляет проекцию смещения u-(ui,u2,u3 ) на главное направление поляризации ер в первом вступлении волны Р

P(t) = (e,u(t))-

Таким образом, выбранные функции позволяют подчеркнуть в коде волны Р колебания, которые имеют большую энергию, являются линейно поляризованными и направление главной оси поляризации близко к направлению поляризации в волне Р. Сравнение результатов экспериментальных определений глубины с данными из сейсмологического бюллетеня ISC ( глубина lii и h2) показаны на рис.2 и рис.3.

Рис.2. Регрессия оценки глубины Ьрр по фазам рР и зР на станции Боровое на глубину Ь], рассчитанную в 1БС по временам первых вступлений.

20 40 60

100 12D 140

Рис.3. Регрессия оценки глубины Ьрр по фазам рР и зР на станции Боровое на глубину 1*ь, рассчитанную в КС.

О 20 40 60 80 100 120 НО "г™

Предложен способ определения азимута на источник по поляризационным характеристикам коды волны Р на региональных расстояниях. Его экспериментальная проверка по записям проведенных на территории СССР взрывов в промышленных целях показала, что погрешность определения азимута не превосходит 6°.

В третьем разделе «Модели сейсмического источника» приведена модель сейсмического источника в виде зависимости мапгатуд-ной поправки от физико-механических характеристик вмещающей взрыв среды.

Поправка Am зависит от скорости продольных волн, плотности, влажности, газонасыщенности, а также приведенной глубины заложения заряда и описывается следующей эмпирической зависимостью:

Лм = 1.56 1.751g—+ 0.39 lg—+ 31g(l + 2.9<u) + 31g(l + 0.62/) + Д/л., j; ^ vo Po J

Дmh = 0.321g— для hlh < 5 и h

Mih = -0.321g^+0.4 ДЛЯ h/Ii >5, h

где h - I00\j<j. Индекс 0 в формулах относится к некоторой эталонной среде, для которой известно соотношение, связывающее магнитуду и мощность взрыва. Приведены результаты анализа «исторических» взрывов, обсуждавшихся на переговорах по ограничению мощности испытываемых зарядов. На данных взрывов, проведенных на полигоне в шт. Невада США, показано, что модель обеспечивает относительную погрешность оценки мощности в 20%.

В четвертом разделе «Калибровка элементов системы мониторинга.» исследованы особенности строения коры и верхней мантии и структура волнового поля от взрывов на региональных рас-

стояниях. На основе широкополосного метода передаточной функции выявлены основные элементы скоростного разреза коры и верхней мантии под станцией «Боровое» в Северном Казахстане. Показано, что структура волнового поля от ядерных взрывов на региональных расстояниях, записанных на станции, зависит от направления на источник и связана с особенностями строения коры и верхней мантии, в частности с положением зоны низких скоростей в мантии. На основе сопоставления экспериментальных и синтетических сейсмограмм предложена модель коры и верхней мантии, наиболее характерной особенностью которой является слой низких скоростей на глубине от 100 до 140 км. На сейсмограммах взрывов, проведенных на Семипалатинском полигоне, впервые при близких к нулю углах падения обнаружена фаза РКЖР,: - отраженная от границы между внешним и внутренним ядром Земли. При магнитуде источника 5.86.0 амплитуда волны РКЖР составляет 5-10 нм. Частотный состав фазы РКЖР, показанный на рис.4, близок к частотному составу в

Рис.4. СВАН диаграммы записи первого вступления волны Р (а) и волны РКЖР, отраженной от границы между внешним и внутренним ядром (б).

первом вступлении.

С Гц

3.0 2.52.0 1.5 1.0 0.5

;<ск, > с

(/■Г

с.

«1«

. Я-

й»

г 10 ^/Ц/^ ) «»

1 -ип<1 —14.0

0.0^ о

1.С

Г. Гц

Большие амплитуды в фазе РКйСР и частотный состав позволяют предположить наличие в основании внешнего ядра тонкого 2.2 км высокоскоростного слоя с Ур= 12 км/с. На рис. 5 показаны теоретические и экспериментальные значения относительных амплитуд в фазе РЙКР в зависимости от эпицентрального расстояния.

AWW

1.0т

QQi ■ i— t . i ■ i

0 10 20 30 40 50

Рис.5. Экспериментальные значения отношения Аркжр/Арср в зависимости от расстояния. Черные точки - измерения на системе группирования ЛАСА. Черная точка с указанием погрешности -измерения на станции «Боровое». до 1- модель PREM с тонким слоем в основании нижнего ядра.

Нижняя и верхняя кривые - теоретическое отношение для модели PREM с указанными на рисунке скачками плотности на границе между внешним и внутренним ядром. Цифрой 1 обозначена кривая для модели PREM с тонким слоем в основании нижнего ядра.

В пятом разделе «Динамические особенности волн на расстоянии 146°-155°» проведен анализ свойств волн PKDCP от ядерных взрывов на Новой Земле, записанных станциями в Антарктиде. На рис.6 показаны экспериментальные значения относительной скорости продольных волн в зависимости от угла между сейсмическим лучом во внутреннем ядре и осью анизотропии для станций SNA, NVL, DRV в Антарктиде по результатам наблюдений за взрывами на Новой Земле. Также показаны данные станций NRI, COL, полученные по наблюдениям за землетрясениями из района о-вов Ю.Сандвичи.

Рис.6. Три модели анизотропии внутреннего ядра и экспериментальные значения относительного изменения скорости для пяти станций в зависимости от угла между сейсмическим лучом во внутреннем ядре и экваториальной плоскостью анизотропии.

Внутреннее ядро по данным станций NVL и SNA имеет высокий уровень анизотропии около 3%, а по данным станции DRV только 0.6%, то есть анизотропия внутреннего ядра неоднородна. Временные особенности невязок, полученные на антарктической станции NVL, при наблюдениях за взрывами на Новой Земле приведены на рис.7.

WW с

Характерные изменения невязок в виде скачка в 0.3 с в период с 1975 по 1980 гг. проинтерпретированы с позиций дифференциального вращения внутреннего ядра и показано, что они не противоречат, по крайней мере, скорости вращения около 0.3° 1/год. Проведен анализ немногочисленных литературных данных, которые, будучи рассмотрены совместно, указывают на реальность такого вращения. Эти результаты вводят время как новый параметр, характеризующий среду.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Решена задача обнаружения сейсмического источника, включающая ассоциацию и собственно оценку координат гипоцентра сейсмического явления. Предложен вычислительный алгоритм, основу которого составляет поиск экстремума функции суммы модулей невязок наблюденных измерений и теоретически рассчитанных. Определены условия, при которых оценка параметров гипоцентра оказывается устойчивой к измерениям, мешающим интерпретации.

2. Сформулированы критерии повышения надежности оценю! параметров на основе понятий новизны, и динамических характеристик сигналов. Проведена экспериментальная оценка эффективности критериев и определены пороговые условия для критериев, обеспечивающие заданный уровень вероятности ложной тревоги.

3. Получены экспериментальные значения невязок азимутов для различных сейсмоактивных регионов земного шара, использование которых позволяет улучшить оценки параметров очага по данным одной трехкомпонентной станции. Величина систематической составляющей невязки изменяется в пределах от -15 0 до 15° и проявляет тенденцию к 180° периодичности-в зависимости от азимута. Случайная ошибка составляет 10° для ¡землетрясений, а для взрывов на региональных расстояниях (взрывы в мирных целях на территории СССР) не превышает6°.

4. Предложен ачгоритм обнаружения и идентификации глубинных фаз рР и sP в коде волны Р, в котором использованы поляризационные и энергетические особенности глубинных фаз., Дано обоснование выбора параметров алгоритма. Текущая настройка алгоритма осуществляется в соответствии с оценками угла падения и азимута главного направления поляризации в первом вступлении волны Р. Проведена обработка 71 землетрясения, из которых для 57 получены оценки глубины, согласующиеся с, данными бюллетеня ISC. Среднеквадратическая погрешность рассогласования с глубиной из бюллетеня 1SC по времени запаздывания фаз рР и sP составляет 14 км.

5. Экспериментально установлена неоднородность анизотропных свойств внутреннего ядра. Сильная анизотропия, составляющая около 3%, получена на антарктических станциях NVL и SNL, зарегистрировавших ядерные взрывы на Новой Земле. На станции DVR анизотропия слабая и составляет всего 0.6%.

6. Обнаружен скачок дифференциальных времен пробега на станции NVL, составивший 0.3 с во временном интервале 1975-

1980гг.. Получена оценка скорости дифференциального вращения ядра, которая составляет не менее 0°.3 1/год. '

7. Предложена модель сейсмического источника подземного взрыва, в которой с помощью магнитудной поправки учитываются физико-механические свойства среды - плотность, скорость продольных волн, влагонасыщённость, газонасыщенность. Наибольшее влияние на сейсмическую эффективность взрыва оказывают скорость продольных волн и влагонасыщённость вмещающей взрыв среды.

8. Методом обменных волн от удаленных землетрясений определены основные границы в верхней мантии на глубине 640 км и 400 км., установлено положение границы Мохоровичича на глубине 45 км'и низкоскоростного пригюверхнЬстпого слоя толщиной 5 ■ км. Предложена модель коры и верхней мангии со слоем низких скоростей на глубине 100-140 км, которая объясняет обнаруженные особенности волновых форм взрывов к западу и северо-востоку от станции Боровое. "

9. Экспериментально доказано, что на расстоянии 6° могут быть обнаружены волны РКтКР, отраженные от границы между внешним и внутренним ядром. Для взрывов с т>5.7 амплитуда волны составляет около 10 нм, а периоды находятся в интервале 0.5-0.7 с.

10. Предложена модель переходной зоны от внешнего к внутреннему ядру, состоящая из тонкого 2.2 км высокоскоростного слоя в Основании жидкого ядра. Плотность среды в слое такая же, как в жидком ядре, скорость в слое составляет 12 км/с, Что на 8% выше скорости во внутреннем ядре. . .г - ; ;

Полученные в работе новые представления об особенностях структуры в области границы между внешним и внутренним ядром, а также его дифференциальное вращение позволяют сформулировать задачи для дальнейших исследований, которые могут оказать влияние на понимание эволюции Земли и природы магнитного поля.

В первую очередь необходимо установить является ли обнаруженные особенности отраженных волн РКлКР локальным явлением или они носят глобальный характер. Существование пограничного слоя может быть результатом дифференциального вращения внутреннего ядра, которое, как показывают лабораторные эксперименты по вращению сферы в вязкой жидкости, приводит к появлению пограничного слоя с толщиной, определяемой законами Экмана. Для масштабов Земли толщина слоя может составить от сотен метров до единиц километров.

Другая задача заключается в получении более узкого диапазона

скорости дифференциального вращения. При этом необходимо попытаться отделить эффекты, определяемые анизотропией ядра, от эффектов, связанных с его неоднородностями.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Овчинников В.М, Михалкин С.М., Коваль Ю.А. Вопросы достоверности обнаружения сейсмического источника, Деп. рукопись, ЦИВТИ, 3 16445, УПИ 7.188., 1985.

2. Кедров O.K., Ан В.А., Лаушкин В.А., Люкэ Е.И., Овчинников В.М., Поликарпова Л.Д. Методы контроля подземных ядерных взрывов по сейсмическим данным на эпицентралышх расстояниях свыше 500 км// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. № 12. с. 31-40.

3. Kedrov О.К., Ovtchinnikov V.M., An on-line analysis system for three-component seismic data: method and preliminary results, Bull.Seism.Soc.Am, 1990, v.80, №6 pp.2053-2071.

4. Адушкин B.B., Ан B.A., Косарев Г.Л., Лампей B.K., Овчинников B.M., Орешин С .И. Некоторые особенности сейсмических волновых полей, наблюдаемые на территории Кокчетавского антикли-нория: Препринт. ИДГ РАН. М., 1995. 32с.

5. Овчинников В.М., Виллемсон О.П. Определение глубины сейсмического источника по цифровым трехкомпонентным данным. Физика Земли, №6, 1996, с. 57-68.

6. Ovtchinnikov V.M., Krasnoshchekov D.N., Richards P.G., Kim W.-Y. Narrow-angle Reflections from the Earth's Inner Core, EOS, Transactions of the American Geophysical Union, v.79 №17, p.S207, 1998.

7. Адушкин B.B., Ан B.A., Овчинников B.M., Краснощекое Д.Н. О скачке плотности на внутренней границе земного ядра по наблюдениям волн PKiKP на расстояниях около 6°.// Доклады РАН. т.354. №3.1997. с. 382-385

8. Овчинников В.М., Адушкин В.В., Ан В.А. О скорости дифференциального вращения внутреннего ядра Земли // Доклады РАН, 1998, т.362, №5, р. 683-686.

9. Адушкин В.В., Овчинников В.М., Дифференциальное вращение внутреннего ядра Земли из сейсмологических наблюдений. Труды ИДГ РАН (Геофизика сильных возмущений ), 1999.

Подп. в печать 2.12.99. Тираж 100 экз. Отпечатано в ООО «Росс Лимитед», г. Москва, ул. Озерная, д.46

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Овчинников, Владимир Михайлович

Введение.

1. Обнаружение и оценка параметров сейсмического источника редкой сетью сейсмических станций.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Общий метод решения.

1.3. Сведение задачи минимизации суммы модулей невязок к решению методом наименьших квадратов со специально выбранными весами

1.4. Статистическая интерпретация алгоритма.

1.5. Свойства оценки параметров по минимуму суммы модулей невязок26 1.5.1. Условия устойчивости.

1.6. Избыточность данных при оценке координат эпицентра.

1.7. Согласование рабочих характеристик смежных уровней обработки

1.8. Уточнение решения об обнаружении сейсмического источника.

1.8.1. Новизна сейсмического источника.

1.8.2. Согласованность динамических параметров источников.

1.9. Исследование помехоустойчивости алгоритма методом статистического моделирования.

1.9.1. Совместная обработка времен вступлений и азимутов.

1.9.2. Совместная обработка времен вступлений, азимутов и эпицентральных расстояний.

1.10. Устойчивая оценка времени в очаге по региональным данным.

Выводы к разделу 1.

2. Оценка параметров сейсмического источника на одиночной трехкомпонентной станции.

2.1. Определение параметров поляризации сейсмических волн методом павных компонент.

2.1.1. Погрешности определения параметров поляризации методом главных компонент при наличии помех.

2.1.2. Экспериментальные результаты оценки азимутов на источник по параметрам поляризации.

2.2. Определение глубины землетрясений по цифровым данным трехкомпонентной станции.

2.2.1. Метод обработки и данные.

2.2.2. Обработка первого вступления и коды волны Р.

2.2.3. Применение метода обработки и обсуждение результатов.

2.3. Определение азимута по региональным наблюдениям. юды к разделу 2.

3. Модели сейсмического источника.

3.1. Функция сейсмического источника взрыва.

3.2. Модель сейсмического источника.

3.3. Физическая интерпретация магнитудной поправки.

3.4. Применение модели источника в задаче контроля ограничения мощности испытаний.

Выводы к разделу 3.

4. Калибровка элементов системы мониторинга.

4.1 Геолого-геофизические характеристики района наблюдений.

4.2 Калибровка с помощью телесейсмических наблюдений.

4.2.1 Структура коры и верхней мантии под станцией Боровое по данным обменных волн.

4.2.2 Магнитудные поправки из телесейсмических наблюдений.

4.3 Особенности волновых полей по наблюдениям за ядерными взрывами на региональных расстояниях.

4.3.1 Сейсмологические параметры подземных ядерных взрывов в мирных целях на территории СССР.

4.3.2 Динамические характеристики сигналов от ядерных взрывов на региональных расстояниях.

4.3.3 Строение коры и верхней мантии по наблюдениям за ядерными взрывами.

4.3.4 Волны PKiKP, отраженные от внутреннего ядра Земли.

Выводы к разделу 4.

5. Динамические особенности волн на расстоянии 146°-155°.

5.1. Анизотропия скоростей сейсмических волн во внутреннем ядре.

5.2. Экспериментальные данные и их интерпретация.

5.3. О возможности дифференциального вращения внутреннего ядра .193 Выводы к разделу 5.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов"

Сейсмический метод контроля Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний является общепризнанным методом и базируется на весьма общих физических задачах, связанных с распространением колебаний в среде, приеме и обработке информации, представленной волновыми полями. Характер этих задач оказывается достаточно сложным прежде всего в силу существенной неоднородности среды, в которой распространяются сейсмические колебания. В связи с этим исследования, направленные на решение задач, связанных с контролем Договора, интенсивно аккумулируют достижения смежных областей науки и техники и в свою очередь обогащают их своими разработками.

За сравнительно короткий срок, насчитывающий около четырех десятилетий, сейсмический метод контроля прошел значительный путь развития, во многом пополнивший его научный и методический арсенал. Трудами советских ученых (научными коллективами руководили Садовский М.А., Устюменко А.И., Кевлишвили П.В., Кейлис-Борок В.А., Нерсесов И.Л., Пасечник И.П., Замышляев Б.В., Софронов В.В. ) были разработаны физические основы метода контроля, которые включают задачу синтеза систем сейсмического контроля, экспериментального исследования районов для размещения сейсмических станций контрольной сети, распознавания природы сейсмического явления, оценки энергетических параметров взрыва.

Исследования в области контроля ядерных взрывов интенсивно использовали достижения сейсмологии, в первую очередь методы оценки параметров сейсмических источников - магнитуда, координаты эпицентра и время в очаге, а также теории статистических методов обнаружения сигналов на фоне помех и статистической теории принятия решений. Однако использование методов, развитых в сейсмологии для оценки параметров очага, для системы мониторинга имеет свои специфические особенности, состоящие в том, что повышение точности оценок координат гипоцентра, снижение магнитудного порога обнаружения может быть достигнуто за счет приближения системы к изучаемому объекту, так как основные тектонически активные районы известны. В то же время ядерный взрыв в принципе может быть проведен в любом месте земного шара и в связи с этим требуется развитие методов обнаружения сейсмического источника и оценки параметров гипоцентра в условиях небольшого числа станций наблюдения и с учетом мешающего влияния импульсных помех.

В настоящее время происходит коренная перестройка технической базы системы контроля, основу которой составляют современные средства телекоммуникаций, цифровые способы получения, хранения и доступа к большим объемам сейсмической информации. В связи с цифровыми методами регистрации получили развитие методические вопросы обработки данных в одиночном пункте наблюдения, и на станциях группирования сейсмоприемников, позволяющих извлечь из сейсмограммы более полную информацию, чем традиционная визуальная обработка. Появилась возможность определять по данным трехкомпонентной установки такие новые параметры сейсмического источника как направление и угол выхода сейсмической радиации, тип волны. Проведенные международные эксперименты по обмену сейсмическими данными выявили недостаточность теоретического и экспериментального обоснования методов обработки данных, главным образом, полученных на региональных расстояниях. Эксперименты показали, что без тщательной калибровки системы контроля достижение высоких показателей, характеризующих ее эффективность, становится невозможно. Калибровка должна включать как изучение особенностей сейсмических станций, входящих в систему контроля, так и особенностей трасс распространения сейсмических волн.

Многообразие задач, решаемых в рамках создания системы сейсмического контроля, требует определения конкретного ракурса, в котором целесообразно проводить исследования. В качестве такого была выбрана задача обнаружения и измерения параметров сейсмического источника. При обработке данных сети станций принципиальное значение для принятия решения и организации вычислительного процесса представляет сортировка данных и определение координат гипоцентра и времени в очаге. Следует заметить, что основные параметры и правила принятия решения в алгоритмах сортировки и оценки координат формировались на эмпирической основе и в условиях относительно невысоких потоков данных со станции в центр обработки. Вокруг этих вопросов концентрируется ряд принципиальных задач построения системы обработки, имеющих большой практический интерес. В первую очередь определение допустимого потока ложных сигналов, поступающих в центр данных, необходимого числа станций в системе наблюдений, избыточность данных при принятии решения об обнаружении источника и их связь с выходными показателями качества обработки данных. С ними связаны такие вопросы методологии интерпретации сейсмических наблюдений как вопрос о факторе априорной информации, о моделях изучаемых волновых полей, о критериях оптимальности преобразований. Извлечение из сейсмограммы все более полных данных оставляет все меньше оснований рассчитывать на успех в рамках одной методики или одного метода. Различные методы и методики должны неизбежно варьироваться и рационально сочетаться в соответствии с изменяющейся ситуацией. При развитии системы - строительство новых станций- неизбежно приходится считаться с тем, что статистические свойства помех и волновых полей землетрясений и взрывов не удается характеризовать априори с детальностью, достаточной для выбора целесообразного способа обработки данных. Возникает необходимость как-то ориентироваться в сравнительных свойствах методов в условиях значительной априорной неопределенности и построении преобразований, защищенных от влияния аномальных измерений ( робастные преобразования).

Вместе с тем очевидно, что максимальная эффективность системы контроля по обнаружению сейсмического источника будет достигаться при условии принятия решения об обнаружении на основе данных только одной станции и в связи с этим необходимо развитие методов обработки и интерпретации, позволяющих извлекать из сейсмограммы более полную информацию о параметрах сейсмического источника. Следует подчеркнуть, что несмотря на развитие международного обмена сейсмическими данными, необходимость развития методов контроля, опирающихся на национальные средства технического контроля, была наглядно продемонстрирована современными политическими событиями, связанными с кризисом в Югославии. В связи с этим большое значение приобретает использование возможностей в интерпретации сейсмических волновых полей на расстояниях около 150°, где амплитуда сигнала сопоставима с амплитудой сигнала на расстояниях около 30° и по эффективности обнаружения может конкурировать даже с наблюдениями на региональных расстояниях. Это обстоятельство как-то выпадает из поля зрения обсуждений об эффективности контроля. Возможно, что это связано со сложностью и изменчивостью волновой картины на этих расстояниях. Однако прогресс в изучении особенностей волнового поля, обусловленных анизотропией, неоднородностью и относительным вращением внутреннего ядра, делает возможным более эффективное использование данных на этих расстояниях для целей мониторинга Договора о всеобъемлющем запрещении ядерного оружия. Для определения координат эпицентра, в частности эпицентрального расстояния, может быть использована структура волнового поля, представляющего последовательность вступлений из трех отчетливо видимых фаз ( РКР^ , РКРЬс, РКРаь), связанных с тремя ветвями годографа.

Таким образом, из рассмотрения проблемы мониторинга Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний следует, что многие задачи не потеряли своей актуальности и требуют дальнейшего изучения и развития. При этом следует отметить, что такие исследования желательно провести на аналитической основе, так как возможность накопления достаточного эмпирического материала требует значительного времени, а в отношении экспериментальных данных по взрывам следует ориентироваться только на имеющиеся архивные данные.

В самом общем виде цель настоящей диссертации может быть сформулирована как развитие методов и моделей интерпретации сейсмических данных в новых условиях, создаваемых Договором о всеобъемлющем запрещении испытаний ядерного оружия. Конкретные задачи, обеспечивающие достижение цели, вытекают из общей логики интерпретации сейсмических данных в системе контроля, которая включает три взаимосвязанных элементов: 1) интерпретация на уровне сейсмической станции ( обнаружение и измерение параметров сигнала, предварительная идентификация сейсмических фаз, предварительная оценка параметров гипоцентра ); 2) интерпретация на уровне обрабатывающего центра ( совместная обработка данных от многих станций для обнаружения сейсмического источника, определение энергии источника и его природы ); 3) система эмпирических закономерностей, которая включает структурные модели Земли - скоростной разрез, распределение плотности в Земле, затухание сейсмических волн и др. Система эмпирических закономерностей непрерывно совершенствуется и обновляется.

Задачи, которые требуют своего решения и обеспечивают достижение сформулированной цели, следующие: теоретическое и экспериментальное обоснование применения метода наименьших модулей при обнаружении сейсмического источника, теоретическое и экспериментальное обоснование условий надежного оценивания координат сейсмического источника, экспериментальное обоснование метода оценки координат гипоцентра по данным одиночной трехкомпонентной станции на основе поляризационных характеристик сейсмических волн, развитие моделей сейсмического источника путем включения в описание таких свойств вмещающей среды как газо- и влагонасыщенность, исследование структурных особенностей волнового поля на региональных расстояниях по данным от ядерных взрывов, исследование структуры волновых полей на расстояниях от 145° до 155°.

В первом разделе диссертации «Обнаружение и оценка параметров сейсмического источника редкой сетью сейсмических станций» приведена постановка задачи оценки координат гипоцентра сейсмического источника как задачи наилучшего приближения в смысле минимума суммы модулей невязок измеренных параметров волнового поля на сейсмических станциях системы мониторинга и теоретически рассчитанных. Приведена общая схема решения задачи и показано, что для решения могут быть использованы с небольшими модификациями применяемые на практике алгоритмы. Показано, что статистическая интерпретация рассматриваемого метода соответствует модели экспериментального материала, в которой на помеху налагается относительно слабое условие равновероятной реализации отрицательных и положительных значений невязок. На основе простой модели экспериментальных данных, состоящей из точных данных, относящихся к интерпретируемому источнику, и другой группы неточных данных, которые мешают интерпретации и возможности сведения поставленной задачи к стандартной задаче линейного программирования получены условия надежности обнаружения сейсмического источника, а также сформулированы условия согласования потоковых характеристик со станций наблюдения в центр данных. Проведена экспериментальная проверка теоретических выводов. Сформулированы критерии повышения надежности обнаружения сейсмического источника на основе принципа новизны и динамических характеристик сигналов и проведена их экспериментальная проверка. Исследована помехоустойчивость предложенного алгоритма в условиях неконтролируемой неравноточности измерений. Рассмотрено приложение алгоритма к задаче оценки времени в очаге методом Вадати на региональных расстояниях.

Во втором разделе «Оценка параметров сейсмического источника на одиночной трехкомпонентной станции» рассмотрены свойства оценки азимута и расстояния до сейсмического источника с использованием поляризационного анализа сейсмических сигналов. Теоретически обосновано, что измерения азимута и угла выхода следует проводить в момент времени, соответствующий максимуму линейности поляризации. Показано, что невязки азимута имеют систематическую и случайную составляющую. Систематическая составляющая проявляет тенденцию к 180° периодичности. В силу простой структуры коры и верхней мантии под станцией «Боровое» имеется возможность определения глубины сейсмических источников на основе анализа коды волны Р. Предложен способ определения азимута на источник по поляризационным характеристикам коды волны Р на региональных расстояниях и его экспериментальная проверка по записям проведенных на территории СССР взрывов в промышленных целях.

В третьем разделе «Модели сейсмического источника» рассмотрена модель сейсмического источника в виде зависимости магнитудной поправки от физико-механических характеристик вмещающей взрыв среды, таких как скорость продольных волн, плотность, газо- и влагонасыщенность.

Приведены результаты анализа «исторических» взрывов, обсуждавшихся на переговорах по ограничению мощности испытываемых зарядов. На данных взрывов, проведенных на полигоне в шт. Невада США, показано, что модель обеспечивает относительную погрешность оценки мощности в 20%.

В четвертом разделе «Калибровка элементов системы мониторинга» исследованы особенности структуры волнового поля от ядерных взрывов на региональных расстояниях, записанных на станции «Боровое» в Северном Казахстане. Показано, что структура сигнала зависит от направления на источник и связана с особенностями строения коры и верхней мантии, в частности с положением зоны низких скоростей в мантии. На основе широкополосного метода передаточной функции построена модель скоростного разреза коры и верхней мантии. На сейсмограммах взрывов, проведенных на Семипалатинском полигоне, впервые при близких к нулю углах падения обнаружена фаза РКЖР, отраженная от границы между внешним и внутренним ядром Земли. Амплитуды и частотный состав фазы позволяют предположить наличие тонкого высокоскоростного слоя 2.2 км в основании жидкого ядра.

В пятом разделе «Динамические особенности волн на расстоянии 146°-155°» проведен анализ свойств волн РК1КР от ядерных взрывов на Новой Земле, записанных станциями в Антарктиде. Показано, что внутреннее ядро имеет высокий уровень анизотропии, причем анизотропия неоднородна. Дана интерпретация данных с позиций дифференциального вращения внутреннего ядра и показано, что они не противоречат, по крайней мере, скорости вращения около 0.3° 1/год. Проведен анализ немногочисленных литературных данных, которые, будучи рассмотрены совместно, указывают на реальность такого вращения. Эти результаты вводят время как новый параметр, характеризующий среду.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Оценка координат гипоцентра сейсмического источника в редкой сети наблюдений осуществляется в условиях мешающего влияния измерений, не относящихся к интерпретируемому источнику. Для зашиты от мешающих измерений предложено использовать метод наименьших модулей. Установлено простое соотношение между избыточностью данных, требуемой для надежной оценки, и количеством мешающих данных.

2. Поляризационные характеристики сейсмических волн позволяют проводить определение параметров гипоцентра сейсмического источника по данным одной трехкомпонентной станции. Экспериментальные определения невязок (разности между экспериментальным и геометрическим азимутом) азимута на сейсмической станции «Боровое» выявляют систематическую и случайную составляющую. Систематическая составляющая проявляет тенденцию к 180° периодичности с амплитудой 15°. При этом случайная погрешность составляет 10°.

0°.3 1/год.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика", Овчинников, Владимир Михайлович

Основные результаты работы сводятся к следующему:

2. Сформулированы критерии повышения надежности оценки параметров на основе понятий новизны и динамических характеристик сигналов. Проведена экспериментальная оценка эффективности критериев и определены пороговые условия для критериев, обеспечивающие заданный уровень вероятности ложной тревоги.

3. Получены экспериментальные значения невязок азимутов для различных сейсмоактивных регионов земного шара, использование которых позволяет улучшить оценки параметров очага по данным одной трехкомпо-нентной станции. Величина систематической составляющей невязки изменяется в пределах от -15 0 до 15° и проявляет тенденцию к 180° периодичности в зависимости от азимута. Случайная ошибка составляет 10° для землетрясений, а для взрывов на региональных расстояниях (взрывы в мирных целях на территории СССР) не превышает 6°.

4. Предложен алгоритм обнаружения и идентификации глубинных фаз рР и $Р в коде волны Р, в котором использованы поляризационные и энергетические особенности глубинных фаз. Дано обоснование выбора параметров алгоритма. Текущая настройка алгоритма осуществляется в соответствии с оценками угла падения и азимута главного направления поляризации в первом вступлении волны Р. Проведена обработка 71 землетрясения, из которых для 57 получены оценки глубины, согласующиеся с данными бюллетеня ISC. Среднеквадратическая погрешность рассогласования с глубиной из бюллетеня ISC по времени запаздывания фаз рР и sP составляет 14 км.

6. Обнаружен скачок дифференциальных времен пробега на станции NVL, составивший 0.3 с во временном интервале 1975-1980гг. Получена оценка скорости дифференциального вращения ядра , Которая составляет не менее 0°.3 1/год.

7. Предложена модель сейсмического источника подземного взрыва, в которой с помощью магнитудной поправки учитываются физико-механические свойства среды - плотность, скорость продольных волн, влагонасыщенность, газонасыщенность. Наибольшее влияние на сейсмическую эффективность взрыва оказывают скорость продольных волн и влагонасыщенность вмещающей взрыв среды.

9. Экспериментально показано различие в динамических характеристиках волновых форм от взрывов к западу и северо-востоку от станции. Предложена модель коры и верхней мантии со слоем низких скоростей на глубине 100-140 км, которая объясняет обнаруженные особенности.

10. Экспериментально доказано, что на расстоянии 6° могут быть обнаружены волны РКлКР, отраженные от границы между внешним и внутренним ядром. Для взрывов с ш>5.7 амплитуда волны составляет около 10 нм, а периоды находятся в интервале 0.5-0.7 с.

11. Предложена модель переходной зоны от внешнего к внутреннему ядру, состоящая из тонкого 2.2 км высокоскоростного слоя в основании жидкого ядра. Плотность среды в слое такая же, как в жидком ядре, скорость в слое составляет 12 км/с, что на 8% выше скорости во внутреннем ядре.

Другая задача заключается в получении более узкого диапазона скорости дифференциального вращения. При этом необходимо попытаться отделить эффекты, определяемые анизотропией ядра, от эффектов, связанных с его неоднородностями.

Заключение.

Библиография Диссертация по геологии, доктора физико-математических наук, Овчинников, Владимир Михайлович, Москва

1. Adams R.D., Hudhes A.A., Mc Gregor D.M. Analysis procedures of the International Seismological Centres. Physics of the Earth and Planet. Inter., 1982,v.30, №2-3, pp.85-93.

2. Adams R.D., Marza V.l. Crustal phasees in earthquke location, Pageoph, v.l40,p 1-14.

3. Anderson K. R. Robust earthquake location using M-estimates. Phys. Of the Earth and Planet. Inter., 1982, v.30 №2-3, pp.119-130 .

4. Blandford R., Gönz J. Automatic Association, The VELA Program, A Twenty-five Year Review of Basic Research, 1985, p.559

5. Bolt B.A. Earthquake location for small networks using the generating inverse matrix. Bull. Sesm. Soc. Am, 1970, v. 60, pp. 1823-1828.

6. Bolt B.A. The revision of earthquake epicenters, focal depth and origin times using a high-speed computer. Geophys. J. Roy. Astron. Soc., 1960, v.3, №4, pp. 433-465.

7. Buland R. The mechanics of locating earthquakes. Bull. Sesm. Soc. Am.,1976, v. 6,pp 173-187.

8. Chang A.C., Shumway R.H., Blandford R.R. Barker B.W. Two Methods to improve location estimates. Preliminary results. Bull. Sesm. Soc. Am , 1983, v.79, pp.281-295.

9. Douglas A., Joint Epicenter Determination. Nature, 1967, v.215, №5096, pp 47-48.

10. O.Douglas A., Lilwall R.C. Estimating travel times and epicenter. Geophys. J. Roy. Astron. Soc., 1972, v.30 , №2, pp. 187-197.

11. Geiger L. Herdbestimmung bei Erdbeden aus den Ankunftzeiten Nachrichten der Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Gottingen, Mathematisch-Physikalische-Klasse, 1910, pp.331-349.

12. Jordan Т.Н. Svedrup, Teleseismic location techniques and their application to earthquake clusters in the South Central Pasific, Bull. Sesm. Soc. Am,v. 71, 1981.

13. Herrin E at al. Estimation of surface-focus P travel times. Bull. Sesm. Soc. Am, 1968, v.58 №4pp.1193-1195.

14. Kenett B.L.N. Event Location and Source Characterisation. Monitoring a Comprehensive Test Ban Treaty. Nato ASI Series, 1995, pp. 501 520.

15. Kennett B.L.N., Sambridge M.S. Eathquake location: genetic algorithms for teleseisms. Phys. Earth. Planet. Int., v. 75, pp. 103-110.

16. Lienert В., Berg E., Frazer L. Hypocenter: an earthquake location method using centerd, scaled, and adaptively damped least squares. Bull. Sesm. Soc. Am , 1986. V. 76, №3 pp. 771-783.

17. Lienert B.R., Assessment of Earthquake Location Accuracy and Confidence Region Estimates Using Known Nuclear Tests. Bull. Sesm. Soc. Am, 1997. V. 87, №5 pp. 1150-1157.

18. Lienert B.R., Havskov, A computer program for locating earthquakes both globally and locally, Seism. Res. Lett., 1995.V.66 p. 26-40

19. Lomnitz C. A fast epicenter location program. Bull. Sesm. Soc. Am., 1977, v. 67, pp. 425-431.

20. Matsusura M. Bayesian Estimation of Hypocenter with origin time ele-minated, J. Phys. of the Earth and Planet. Inter., v.32, №6, 1984, pp. 469483.

21. Ringdal F., Kvaerna Т., A multi-channel processing approach to realtime network detection, phase association and threshold monitoring. Bull. Sesm. Soc. Am ,1989, v. 79 pp. 1927-1940.

22. Ruud B.O. Teleseismic epicentre locations from arrival times at regional networks, Geophys. J. Int. 1990, V.100 , pp.515-519.

23. Slunga R. International seismological datacenter. An algorithm for associating reported arrivals to aglobal seismic network into groups definig seismic events. FOA Report, C-20386-T1,1980, Stockholm.

24. Tarantola A., Valette В., Inverse problem Quest for information, J. Geoph., 1982, v.50, №3, p.159-170.

25. Пятецкий-Шапиро и др. Определение эпицентров землетрясений на цифровой ЭВМ, ДАН СССР, 1964,т. 151, с.254-257.26 .Гусев А.А. Определение эпицентров близких землетрясений Камчатки на ЭВМб Вулканология и сейсмология, 1979, №1, с.74-81.

26. Пивоварова Н.Б., Славина Л.Б. Вопросы параметризаци среды и точность определения параметров эпицентров , ЕСК, Тезисы докл. 1984.

27. Саваренский Е.Ф., Пешков А.Б., Вербова Л.Д., Оптимальное размещение сейсмических станций с позиций минимизации погрешности определения эпицентров, Изв. АН СССР, Физика Земли, №8, 1979.

28. Jeffreys H. An alternative to rejection of observations, Proc.Royal Soc. Ser. В, 1932, V.137, p.78-87.30.0hlsson H. Investigation of a computer algorithm for automatic association of arrivals using synthetic data, Report, Stokholm, 1982.

29. Цыпкин Я.З. Оптимизация в условиях неопределенности, ДАН, 1976, Т.228, №6, с. 1303-1309.

30. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т.1, М., Сов.Радио, 1973.

31. Гильбо Е.П., Челпанов И.Б. Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора, М., Сов. Радио, 1975.

32. Юдин Д.Б., Голыптейн Е.Г. Линейное программирование, М., Науке, 1969.

33. Вагнер Исследование операций, т.2, М., Мир, 1973.

34. Кондорская Н.В. и др. К вопросу о точности эпицентров, Выч. сейсм. Вып.5, 1971.

35. Кондорская Н.В., Желанкина Т.С. Мебель С.С., Вартанова Л.Ю., Некоторые результаты применения электронной вычислительной машины при обработке сейсмических наблюдений. Выч. Сейсм. Вып. 1, Наука, 1966.

36. Епифанский ЭПИ-74 Вычислительная сейсмология, 1975

37. Мудров Кушко Методы обработки измерений, Сов.Радио, 1974

38. Отчет по теме «Оптимизация 86», фонды ИДГ РАН, инв. №№ 3340, 3341,3342, 1987

39. Jeffrey s H. The law of error and combination of observations, Phylos. Trans. Roy. Soc. of London, 1939, Ser.A, v.237, p321-341.

40. Жесан A.B. Предварительный метод определения минимальной модели для надежного определения ориентации твердого тела с помощью нормы Li, Труды 6-го симпозиума по проблеме избыточности в информационных системах, 1974.

41. Кондорская Н.В., Аранович З.И. Методические основы оптимизации сейсмических наблюдений, Изв. АН СССР, Физика Земли, №11, 1970.47.0вчинников В.М. К вопросу о правилах принятия решения об обнаружении сейсмического источника, ГНЭ,СССР, Женева, 1989.

42. Александров С.И. Статистические свойства оценок параметров поляризации сейсмических волновых полей, Физика Земли , №11, 1981, с. 27-44.

43. Кац С.А., Михайлова Н.Г. Поляризационный анализ трехкомпо-нентных наблюдений. В кн. Исследование сейсмичности и моделей Земли. М., Наука, 1976, с. 220-232 (Сб. Вычислительная сейсмология №9).

44. Голикова Г.В., Яновская Т.Б. К вопросу о зависимости волнового поля в начальной части сейсмограммы от глубины очага в земной коре. В кн.Вычислительная сейсмология, Вып.2. М:, Наука, 1968, стр.83-94.

45. Montalbetti J.F, Kanasevich E.R. Enhancement of teleseismic body phases with a polarization filter. Geoph.J.R. Ast Soc 1970, 21, p. 1191299.

46. Vidale J. Complex polarization analysis of particle motion. Bull.Seism.Soc.Am, 1986, v.76, p.1393-1405.

47. Jurkevich A. Polarization analysis of three-component array data. Bull.Seism.Soc.Am, 1988, v.78, p. 1725-1743.

48. Flinn E.A. Signal analysis using rectilinearity and direction of particle motion. Proc. IEEE, v. 53,1965, pp.1874-1876.58Jepsen D.C., Kennet B.L. Three-component analysis of regional seismo-grams. Bull.Seism. Soc. Am., 1990, V. 80, №6, pp. 2032-2052.

49. К.Кедров, А.И.Немытов, Н.Н.Калинина, О.П.Виллемсон. Метод и программная реализация автоматического обнаружения и локализации сейсмических явлений на отдельной трехкомпонентной станции в режиме реального времени. Изв.АН СССР,Физика Земли, №1,1989.

50. Christoffersson A., Husebye E.S. and Ingate S.F. Wave field decomposition using ML-probabilities in modelling single-site 3-component records. Geophys.J.,1988, v.93, p.197-213.

51. Roberts R.G., Christoffersson A., Cassidy T. Real-time event identification and source location estimation using single station three component data, 1989, J. R. Astr. Soc. v.97, №3, p.471-480.

52. Roberts R.G., Christoffersson A., Decomposition of complex singlestation three-component seismograms, 1990, Geoph.J. Int. V. 103, pp. 5574.

53. Cohen T.J. Source-depth determinations using spectral, pseudo-auto correlation and cepstral analysis, Geoph. J. R. A. S. 1970, v.20, p223-231.

54. Roy F. Depth-phase identification by prediction-error filtering, Phys. Earth and Plan. Inter., v.54, №3-4, 1989, pp.210-230, pp.231-240.

55. Буллен K.E. Введение в теоретическую сейсмологию. М., Мир, 1966.

56. Kedrov O.K., Ovtchinnikov V.M., An on-line analysis system for three-component seismic data: method and preliminary results, Bull.Seism.Soc.Am, 1990, v.80, №6 pp.2053-2071.

57. Magorta N., Achmed N., Chael E. Seismic event detection and source location using single-station ( three-component ) data, Bull. Seism. Soc .Am, 1987, v.77, pp.958-971.

58. Ruud B.O., Husebye E.S., Ingate S.F., Christoffersson A., Event location at any distance using seismic data from a single three-component station, Bull.Seism.Soc.Am, 1988, v.78, pp.308-325.

59. Levshin A.L., Neigaus M.G., Sabitova T.M. Spectra of Love waves and the depth of the normal soure. Geoph., J, Roy. Astr. Soc.,1965 , v.9, pp.253-259.

60. Кейлис-Борок В.И., Яновская Т.Б. Зависимость спектра поверхностных волн от глубины очага в земной коре, Изв. АН СССР, сер. Гео-физ., 1962, №11.

61. Tsai Y.B., Aki К., Precise focal depth determination from amplitude spectra of surface waves, J. Geoph. Res., 1970, v. 75, pp.5729-5744.

62. Писаренко В.Ф., Поплавский A.A. Статистический метод распознавания глубины очага по записи одной станции, Выч. Сейсм. , вып.5, Наука 1971, с.28-54.

63. Кемерейт Р.К., Саттон А.Ф. Многомерный подход к определению глубины источника сейсмических колебаний . В кн. Анализ и выделение сейсмических сигналов, под ред. Ч. Чжаня., Мир, с. 137-157, 1986.

64. Овчинников В.М., Виллемсон О.П. Определение глубины сейсмического источника по цифровым трехкомпонентным данным , Физика Земли, №6, 1996, с. 57-68.

65. Кедров O.K., Ан В.А., Лаушкин В.А., Люкэ Е.И., Овчинников В.М., Поликарпова Л. Д. Методы контроля подземных ядерных взрывов по сейсмическим данным на эпицентральных расстояниях свыше 500 км// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. № 12. с. 31-40.

66. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.:Изд. АН СССР, 1960.

67. Абдуллин A.A., Абдулакаров М.А. и др. Тектоника и глубинное строение Северного Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1988. 192 с.

68. Адушкин В.В., Спивак A.A. Геомеханика крупномасштабных взрывов. М.: Недра. 1993. 319 о.

69. БО.Адушкин В.В., Ан В.А. Сейсмические наблюдения и контроль за подземными ядерными взрывами на геофизической обсерватории "Боровое"// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. №12. С. 47-59.

70. Адушкин В.В., Ан В.А., Косарев Г.А., и др. Некоторые особенности сейсмических волновых полей, наблюдаемые на территории Кокче-тавского антиклинория: Препр. ИДГ РАН. М., 1995. 32с.

71. Адушкин В.В., Китов И.О., Кузнецов О.П., Султанов Д.Д. Результаты экспериментальных исследований эффективности излучения сейсмических волн при взрыве в подземной полости // Доклады АН СССР. 1992. Т. 324. №5. С. 972-975.

72. Адушкин В.В., Китов И.О., Пасечник И.П., Плескач Н.К., Султанов Д.Д. Результаты регистрации высокочастотной составляющей сейсмических волн от подземных взрывов на континентальных трассах // Доклады АН СССР. 1991. т. 320, №4. с. 839-843.

73. Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология. М.: Мир, 1983.

74. Антоненко А.Н. Глубинное строение земной коры Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1984. 276 с.

75. Антонова JI.B., Аптикаев Ф.Ф., Курочкина Р.И. и др. Экспериментальные сейсмические исследования недр Земли. М: Наука. 1976. с. 9-27.

76. Берзон И.О., Пасечник И.П. Строение Земли по динамическим характеристикам сейсмических волн. М.: Наука. 1976.

77. Evernden J.F., Archambeau С.В., Cranswick Е., An evaluation of seismic decoupling and underground nuclear test monitoring using high-frequency seismic data, Rew. Of Geophys., 1986, v.24, p.143-215.

78. Вовк А.А., Замышляев Б.В., Евтерев JI.C. и др. Поведение грунтов под действием импульсных нагрузок. Киев: Наукова думка. 1984. 286 с.

79. Sultanov D.D., Murphy J.R., Rubinstein Kh.D. A seismic source summary for Soviet peaceful nuclear explosions, Bull. Seism.soc. Am. 1999, v.89, No.3, p.640-647.

80. KacaxapaK. Механика землетрясений. М.:Мир. 1985. 2640.

81. Кестенбойм X. С., Росляков Г. С., Чудов А. А. Точечный взрыв. М.; Наука. 1974.

82. Китов И.О. Построение функции сейсмического источника взрыва в соли по локальным данным / Сб. Динамические процессы в геосферах: геофизика сильных возмущений. М.: 1993

83. Коган С.Я., Поликарпов А.М. О динамических параметрах сейсмического очага // Физика Земли. 1977. №12. С. 853-863.

84. Коган С .Я., Поликарпов А.М., Определение параметров сейсмического источника модельного взрыва по телесейсмическим данным // Физика Земли. 1975. №6.

85. Коган С. Я. Сейсмическая энергия и методы ее определения. М.; Наука, 1975.

86. Коган С.Я., Поликарпов А.М. Сопоставление различных моделей сейсмического источника подземного взрыва // Физика Земли. 1976. №1.С. 32-43.

87. Родин Г. Сейсмология ядерных взрывов. М: Мир. 1987.

88. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н. и др. Механика подземного взрыва. М.: Недра. 1971.

89. Юб.Советско-американские работы по сейсмическому коньролю ядерных взрывов, под ред. Нерсесова И.Л., М., Наука, 1991.

90. Саваренский Е.Ф., Старовойт О.Е., Чепкунас Л.С., Яворский И.Р. О результатах наблюдений на треугольнике сейсмических станций// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. № 2. С.79-84.

91. Садовский М.А., Кедров O.K., Лаушкин В.А., Пасечник И.П. Сейсмический эффект подземных взрывов и проблема оценки полной энергии землетрясений // Доклады АН СССР. 1985. Т. 281. №4. С. 825-829.

92. Ядерные взрывы в СССР: Справ, информация. Вып.4 Мирное использование подземных ядерных взрывов. Под ред. В.Н. Михайлова. М.,1994.

93. Haskell N.A. A static theory of the seismic coupling of a contained underground explosion // J. Geophys. Res. 1961. v. 66. p. 2937.

94. Helmberger D. W., Hadley D. M. Seismic source functions and attenuation from local and teleselsmic observations of the NTS events Jorum and Handley // Bull. Seismol. Soc. Am. 1981. V. 71. P.51-61.

95. Helmberger D.W., Harkrider D.G. Seismic source description of underground nuclear explosions and a depth discriminate // Geophys. J. R. astron. Soc. 1972. V. 31. P. 45-66.

96. Jeffreys H. On the cause of oscillatory movement on seismograms // MNGS. 1931. 7. 2. P. 407-416.

97. Jeffreys H. Collected Papers of Sir Harold Jeffreys on Geophysics other Sciences, vol. 1. Theoretical and observational seismology / Gordon and Breach Science Publications, New-York, 1971.

98. Mueller R.A. Seismic energy efficiency of undeground nuclear detonations // Bull. Seismol. Soc. Am. 1969. V. 59. P. 2311-2323.

99. Mueller R.A., Murphy J.R. Seismic characteristics of underground nuclear detonations, I, Seismic spectrum scaling // Bull. Seismol. Soc. Am. 1971. V. 61. P. 1675-1692.

100. Murphy J.R. Free-field observations from underground nuclear explosions / Explosion source phenomenology. Geophysical Monograph series. V. 65. Eds. S.R.Taylor, H .J.Pat ton, P.G.Riohards. AGU edition. 1991. P. 25-34.

101. Murphy J.R. Seismic source function and magnitude determination for underground nuclear detonations // Bull. Seismol. Soc. Am 1977. V. 67. P. 135-158.

102. Murphy J.R. Network-averaged teleselsmic P-wave spectra for underground explosions. Part II. Source characteristics of Pahute Mesa explosions // Bull. Seismol. Soo. Am. 1989. V. 79. P. 156-171.

103. Von Seggern D., Blandford R. Source time function and spectra for underground nuclear explosion // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1972. V. 31. P. 83-97.

104. Bulletin of The International Seismological Center (ISC). Newbary. United Kingdom. 1965-1992.

105. Geological and geophysical information of JVE explosion areas. Geneva, Switzerland, 1988.

106. The results of studies of core samples, rock fragments, and logging and geodetic measurements relevant to the geology and geophysics the hydrodynamic measurements zone (JUNCTION, U19bg). Lawrence Livermore National Laboratory, 1991.

107. Бочаров B.C., Владимирский JI.П., Новиков A.M. Оценка точности определения мощности подземных ядерных взрывов сейсмическим методом при известных условиях их проведения// Атомная энергия. 1988.Т.65, вып. 2., С. 114-119.

108. Бочаров B.C., Кириченко В.В., Пешков А.Б. // Атомная энергия. 1988.Т.65, вып. 2., с. 120-125.

109. Adushkin V.V., An V.A. Teleseismic monitoring of underground nuclear explosions at the Nevada test site from Borovoye, Kazakhstan// Science and global securitiy, 1993, Vol.3, p. 289-309.

110. Ovtchinnikov V.M., Krasnoshchekov D.N., Richards P.G., Kim W.-Y. Narrow-angle Reflections from the Earth's Inner Core, EOS, Transactions of the American Geophysical Union, V.79 №79, p.S207, 1998.

111. Laushkin V.A., Ovtchinnikov V.M. Yield estimation under knowledge conditions EOS, Transactions of the American Geophysical Union, V.79 №79, p.S207, 1993.

112. Винник Л.П., Косарев Г.Л., Макеева Л.И. Сейсмическая анизотропия переходной зоны мантии. ДАН СССР, 1983, т.268, №3, с.575-579.

113. Орешин С.И. Строение коры и верхней мантии под сейсмической станцией «Боровое», автореферат диссертации, М., 1993.

114. Бат М. Спектральный анализ в геофизике , Наука, М., 1980, с.535.

115. М. Weber. Computation of body-wave seismograms in absorbing 2-D media using the Gaussian beam method, Geophys. J., vol. 92, p.p. 9-24, 1988.

116. L.P. Vinnik, Z.Z. Ryaboy, Deep structure of the East European Platform according to seismic data, Phys.Earth Planet. Interior, 25, 2737,1981.

117. Petersen N., Vinnik L., Kosarev G., Kind R., Oreshin S., Stammler K. Sharpness of mantle discontinuities, Geophys. Res. Lett., 1993, v. 13, p.859-862

118. Carnego E., Helmberger D., Burdick L. Preliminary observations from the use of US-Soviet joint seismic program data to model upper mantle triplications beneath Asia, Geophys. J. Int., 1992, v.l 13, p.252-259.

119. Buchbinder G.G., Wright C., Poupinet G. Observations of PKiKP at distances less than 110° , Bull. Seism. Soc. Am., 1973, v.63, p. 16991707.

120. Caloi P. Seismic waves from the outer and the inner core, Geoph. J.R.Astr. Soc. 1961, v.4,p.l30-150/

121. Cummins P., Jonson L.R. Short-period body wave constraints on properties of the Earth's inner core boundary, J. Geophys. Res. 1988, v.93, p.9058-9074.

122. Cummins P., Jonson L.R., Synthetic seismograms for an inner core transition of finite thikness, Geoph J., 1988, v.94, p.21-34

123. Engdahl E.R., Flinn E.A., Romney C.F. Seismic waves reflected from the Earth's inner core, Nature, 1970, v.228, p.852-853.

124. Engdahl E.R., Flinn E.A.,Masse P., Differential PKiKP travel times and the radius of the inner core, Geophys. J.R ast.Soc. 1974, v.39, p.457-463.

125. Poupinet G., Pillet R., Souriau A., Possible heterogeneity of the Earth's core deduced from PKIKP travel times, 1983 //Nature, v.305, p.204-206.

126. Lehman I., P', Bur. Cent. Seismol. Int. Trav. Sci. , Ser A, v.14, p.3-31, 1936.

127. Tromp J., Support for anisotropy of the Earth's inner core from free oscillation, 1993 //Nature, v. 366, p. 677-681.

128. Tromp J., Normal-mode spliting observations from the great Fiji and Bolivia earthquake of 1994, EOS Trans. AGU, 75(44), p471, 1994.

129. Vinnik 1., B. Romanowicz, and L. Berger, Anisotropy in the inner core from the broadband records of the Geoscope network, Geophys. Res. Lett., v. 21, p. 1671-1674, 1994.

130. Widmer, R, G. Mastres, F. Gilbert, Observably split mutiples-data analysis and interpretation in terms of large scale aspherical structure, Geoph. J. Int., v.l 1, p.559-576, 1992.

131. Glatzmaier G.A., Roberts P.H., A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal, 1996 // Science, v.337. p.203-209.

132. Creager K.C., Anisotropy of the inner core from differential travel times of the phase PKP and PKIKP, 1992 // Nature, v.365, p 309-314.

133. Song X., Richards P.G., Seismological evidence for differential rotation of the Earth's inner core, 1996 //Nature,v.3 82, №6588, p.221-224.

134. Souriau A., Roudil P., Moynot В., Inner core differential rotation: Facts or artefacts, 1997 //Geoph. Res. Let., v.24, №16, p. 2103-2106.

135. Souriau A., Is the rotation real?, Perspectives: Earth inner core , 1998 // Science, v.281, p. 55-56.

136. Su W-L., Dziwonski A.M., Jeanloz R., Planet within a planet: rotation of the inner core of the Earth, 1996 // Science, v.274, p. 18831887.

137. Su W-L., Dziwonski A.M.,Inner core anisotropy in three dimensions, J. Geophys. Res., v. 100, №B7, p.9831-9852, 1995.

138. Creager K.C., Inner core differential rotation rate from small-scale heterogeneity and travel times, 1997 //Science, v.278, p. 1284-1288.

139. Овчинников B.M., Адушкин B.B., Ан В.А. О скорости дифференциального вращения внутреннего ядра Земли // ДАН, 1998, т.362, №5, р. 683-686.

140. Tanaka S., Hamaguchi Н., Degree one heterogeneity and hemispherical variation of anisotropy in the inner core from PKP(BC)-PKP(DF) times , 1998 //J.Geophys. Res. V.102, №B2, p. 2925-2938.

141. Souriau A. New seismological constraints on differential rotation of the inner core from Novaya Zemlya events recorded at DRV, Antarctica, 1998 //Geoph. J. Int., v. 134, p. F1-F5.

142. Buffet А. В., Geodynamic estimates of the viscosity of the Earth's inner core, 1997 //Nature, v. 388, p.571-573.

143. Shearer P.M., K.M. Toy, PKP(BC) versus PKP(DF) differential times and aspherical structure in the Earth's inner core, J. Geophys. Res., v. 96, p.2233-2247, 1991.

144. Shearer P.M., K.M. Toy, J.A. Orcutt, Axi-symmetric Earth models and inner core anisotropy, Nature, v.333, p228-232, 1988.

145. Song X., D. Helmberger, Anisotropy of Earth's inner core, Geophys. J. Lett., v.20, p.2591-2594,1993.

146. Karato S., Inner core anisotropy due to the magnetic field-induced preferred orientation of iron, Science, v.262, pi 708-1711, 1993.

147. Jercoat A.P., P.olson,, Is the inner core of the Earth pure iron?, Nature, v.325, p.332-325, 1987.

148. Jeanloz R., H.-R. Wenk, Convection and anisotropy of the inner core, Geophys. J. Lett., v. 15, p.72-75, 1988.

149. Чесноков E.M. Сейсмическая анизотропия верхней мантии, М, Наука, 1977, с.144.

150. Ядерные испытания СССР. М.: ИздАТ, 1997, С.304.

151. Marshall P.D., Porter D., Young J.B., Pearchell P.A. Analysis of short-period seismograms from explosions at the Novaya Zemlya test site in Russia . ARWE report О 2/94. 1996.

152. Адушкин B.B., Ан В.А., Овчинников В.М., Краснощеков Д.Н. О скачке плотности на внутренней границе земного ядра по наблюдениям волн PKiKP на расстояниях около 6°.// Доклады РАН. Т.354. №3. 1997. С. 382-385.

153. Cerveny V., Soares J.E.P. Fresnel volume ray tracing.// Geophysics, 1992. V.57. №7. P.902-915.

154. Монин A.C. О внутреннем вращении Земли, Доклады АН СССР. 1973. Т.211. №5. С. 1097-1100.

155. Адушкин В.В., Овчинников В.М., Дифференциальное вращение внутреннего ядра Земли из сейсмических наблюдений. Труды ИДГ РАН ( Геофизика сильных возмущений), 1999.

156. Кузнецов В.В. Анизотропия свойств внутреннего ядра Земли.// 19976 т. 1676 №9 с. 1001-1012.

157. Vinnik L. Romanovich В., Breger L. Anisotropy on the center of the inner core, Geophys. Res. Let., 1994, v.21, No 16, p. 1671-1674.

Информация о работе

Овчинников, Владимир Михайлович
доктора физико-математических наук
Москва, 1999
ВАК 04.00.22

Диссертация

Методы интерпретации данных и структурные модели Земли в сейсмологии ядерных взрывов - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы