Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Технология работ по изучению глубинного строения и сейсмоопасных зон Земли

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Технология работ по изучению глубинного строения и сейсмоопасных зон Земли"

- \<$> - -4 ^

Комитет Российской Федерации по геолопш и использованию недр

Центр решопал.лплх геофизических и геоэкологических исследований (ЦРГГИ "Гсон")

На правах рукописи

Солодилов Леонид Николаевич

ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПО ИЗУЧЕНИЮ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОН ЗЕМЛИ

Специальность: 04.0 0.12 - геофизические метода по ч

разведки полезных 1,1 коп-ом,,^'

Диссертация

в виде научного доклта на соискаш1е ученой степени доктора техшгчсскнх налк

Москва-1996

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Шнеерсон М.Б. доктор физико-математических наук Коган Л.И. доктор технических наук, профессор Бондаренко В.М.

Ведущая организация:

Объединенный институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН (ОИФЗ)

Защита диссертации состоится 20 июня 1996 г. в часов на заседании диссертационного совета Д063.55.03 в Московской Государственной Геологоразведочной Академии, 117873, Миклухо-Маклая, 23, аудитория 638.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МГГА. Доклад разослан 20 мая 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физико-математических наук, профессор Ю.И. Блох

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации, представленной в виде научного доклада, выполнено обобщение материалов научно-техшгееских обзоров, статей, изобретении, методических разработок и сообщении, опубликовашшх в 1960-1996 г.г. по результатам научных , экспериментальных, полевых опытно-методических и производственных работ, проведенных непосредсгвешш автором, коллективом с его участием и под его руководством во ВНИИГеофизике (1959-1970), ВНИИПромге.хнолошя (19711974), ИФЗ (1978-1981) и в Теоне" (1982-1996 г.г.).

Актуальность проблемы. Развитие минерально-сырьевой базы России требует ^сличения глубинности н повышения детальности исследовашш, изучения состава н дннам1гческого состояния литосферы, структуры земной коры,

совершенствования тектонических концепции с целыо выбора оптимальных районов для поисков перспективных объектов, глубокозалегаюших ловушек. Необходимо также исследоваш1е глубшшого строения сейсмоопасных зон.

Решение всех этих задач стало возможным благодаря разработке технологии и производственному внедрешпо глубгапюго сейсмического зондирования (ГСЗ) , в т.ч. объемным» и обменными волнами в комплексе с другими геофизическими методами. Дашше ГСЗ используются как для изучения глубинного строения уровней раздела литосферы Земли-Мохо, Ко1фада и поверхности фундамента, разработки стратегии поисков глубокозалегающнх полезных ископаемых, гак и для оценки сейсмоопасных зон и городских агломерации.

Цель работы. Разработка п совершенствовать технологии глубинного сейсмического зондирования на основе научно-технического прогресса и ее внедрение в труднодоступных геолопгческих репюнах для исследовать глубокозалегаюших объектов и сейсмоопасных зон.

Основные задачи: 1. Разработан способов возбуждения упр\тнх колебаний с помощью конденсированных и газовых зарядов, пневматических источшпсов и подземных ядерных взрывов (ПЯВ).

2. Созда1ше 1шфровых регистраторов сейсмических сигналов, аппаратурных комплексов и систем регистрации глубинной сейсмической информации.

3. Создание новой технологии (технологических приемов) ГСЗ для изучения глубинного строения и сейсмоопасных зон.

4. Практическое внедрение научно-производственных разработок и организация полевых работ ГСЗ доя решения сложных геолого-технических задач в различных регионах.

Научная новизна . При обосновании технологии изучения строения земной коры и верхней манши методом ГСЗ автором дослпнут ряд приоритетных результатов.

Впфвые разработана методика количественного изучения параметров ударных волн, как поражающих ихтиофауну, так и безопасных для нес. На основе этих данных и результатов теоретических оценок доказана принципиальная возможность создания источников колебинш с пониженным н даже с практически отсутствующим поражающим действием. Разработаны эффективные и экологически безопасные для окружающей срсды Л1шейно-составные заряды, газовые и пневматические источники сейсмических колебаний.

Разработанные технолопш по нспользовашпо ПЯВ позволили впервые осветить структуры коры и верхней мантии до глубины 150-200 км, а в отдельных случаях до 800 км, ранее доступной лишь сейсмологии. Но в отличии от фрагментарных и случайных сейсмолопгческнх сведений ГСЗ с ПЯВ позволили системно и комплексно изучить большие глубины труднодоступных районов Севера, Сибири и Казахстана, что обусловило уникальность исследований на многие десятилетия.

Впервые с помощью трехкомпонентнон сейсмической записи была получена информация о строешш земной коры, верхней манпш. динамического состошшя вещества литосферы, что позволило ввести понятие многоводного глубинного сейсмического зонднрования (МГСЗ).

Новый цифровой регастратор сейсмических сигналов РСС "Альфа-Геон" и аппаратурные комплексы на базе РСС "Альфа-Геон" для записи сильных движений прн взрывах и землетрясениях и мониторинга напряженного состояния среды позволили более эффективно использовать технологию МГСЗ для изучения глубинного строешш городских агломераций и важных промобъектов.

Защищаемые положения.

1. Создание методик колнчествешюго изучения параметров ударных волн, как поражающих ихтносферу, так и безопасных для нее.

Теоретическое и экспериментальное обоснование принципиальной возможности создания источшжов колебаний с погашенным и даже с практически отсутствующим поражающим действием. Разработанные на этой основе линейно-составные заряды, газовые и пневматические источники сейсмических колебагаш обеспечив ают экологически безопасную для окружающей среды технологию проведения сейсморззведочных исследований практически при той же эффективности, что и взрывные источники.

2. Обоснована методика определения места заложения заряда, в том числе ядерного, в зависимости от параметров горной порода, обеспечивающая оптимальные условия по амплитуде, частоте и из.лученной энерпш сейсмической волны в гипоцентре взрыва.

3. Разработанный цифровой решегратор сейсмических сигналов на твердотельной памяти РСС "Алъфа-Геоп" обеспечивает как проведение наблюдений по методу МГСЗ, так и создашгс аппаратурных комплексов для записи сильных движешп! при взрывах и землетрясениях и мошгториш а напряжешюго состоя!шя среды.

4. Техиолопш МГСЗ в комплексе с другими геофизическими методами позволяет изучить глубинное строение Земли до глубин 150-200 км, и в отдельных случаях до 800 км, и оценить сейсмоопасность исследуемых территорий.

5. Использование многоволнового метода разведочной сейсмолопш ( MPC) на территории г.Москвы создает основу для широких и целенаправленных геосейсмологическпх исследований городских агломераций н последствий техногенной деятельности человека.

Достоверность выполненных работ подтверждается соответствием результатов применения технологии МГСЗ-МРС с данными других геофизических методов, геологическим строением областей, в т.ч. по результатам бурения, глубинным строением известных сейсмоопасных регионов, эталонных объектов и последующей информации, полученной на профилях МГСЗ при разведке п открытии новых скоплений полезных ископаемых.

Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что разработашгая технология МГСЗ использована в различных программах Мннгео СССР, Роскомнедр, "Федеральной системы сейсмологических наблюдении " (ФССН), а также в международных программах "Европроба", "Сейсмическая

опасность Центральной и Юго-Восточной Европы", при составлении атласов, геофизических карт, геотраверсов, создашга гипотез строения литосферы и манит, моделей глубинного строения регионов.

Разработанные технологии используются в Центре "Геон", в обт>е.ишениях НПО Южморгсо, ПО Глав тгомены еология, Аз м орнефть, Л си ai 1ефтя a3i сол oi ия, Каз1 юфгсгсофнзики, Туркмсинсфтсгсофизики, ЦРГЦ.

Апробация работы. Основные результант работы докладывались на коллешях Мшпсо СССР и Роскомнелр, на научно-техшпсских конференциях МЧС России, на Всесоюзных и реет бликанскнх совещаниях, на международных симпозиумах, в том числе па: 1-й и 2-й конференциях по Морской геофизике (1961, 1966 г.г.), 3-ем и 5-ом Заседаниях (1961,1965 г.г.) Ученого совета по народнохозяйспзешюму использованию взрыва при СО АН СССР, ВДНХ (1968,1980 г.г"), Международном симпозиуме по разведочной геофизике (Пекин, 1989 г), 4-ом Международном симпозиуме по глубинным сейсмическим исследованиям

( Банроут, Германия, 1990 г), Советско-Китайско-Японском симпозиуме по природным катастрофам (Дутанбе,1991 г), SEG (Москва, 1992 г), Международной геофизической конференции и выставке (Санкт-Петербург, 1995 г), Научно-практическая конференция МЧС России "Урокн и выводы Сахалинского землетрясения" (Москва, 1995 г), Международной конференщш ТэоЭкоКаспип" (Берлин, 1996 г), Международном кошрсссе и выставке "Экологические проблемы больших городов" (Москва, 1996 г).

П\бликащщ. По теме диссертащш опубликованы 1 методическое руководство, 1 обзор, 80 статей, в том числе в журналах ДАН СССР, "Отечественная геология", "Разведка и Охрана недр", "Разведочная геофизика", трудах конференций, симпозиумов, информационно-аналитических бюллетенях ФССН и ряде зару бежных журналов.

Автором получено двадцать восемь авторских свидетельств, в том числе двадцать шесть по теме диссертации.

Завершению работ способствовали творческие контакты автора с учеными, коллегами по работе, а также содействие со стороны ряда научно-исследовательских и производственных организаций.

Автор благодарен руководству Мшпсо СССР и Роскомнедр Фсдынскому В.В., Сумбатову P.A., Козловскому Е.А.,

Мазуру В.Б.. Габриэлянцу Г.А., Салманову Ф.К., Заиченко В.Ю., Федорову Д.Л., Орлову В.П.: сотрудникам ВНИИ Геофизики Полшкову М.К., Ловле С.А., Майорову В.В., Померанцевой И.В., Карусу Е.В., Щукину Ю.К., Михальцеву A.B., Овчаренко A.B.; сотрудникам ОИФЗ Павленковои Н.И., Звфеву С.М., Садовскому М.А., Страхову В.H., Соболеву Г.А., Николаеву A.B.; сотрудникам ВСЕГЕИ Щеглову А.Д., Булину Н.К., Егорову A.C.; профессорам МГГА Грабчаку Л.Г., Никитину A.A., Боганику Г.Н. за предетаатеннуто возможность проведения работ, содействие при подготовке диссерт ации н обсуждение работы.

Глубокую благодарность автор выражает научному консультанту доктору технических наук, профессор) Попову Е.А. за советы на разных этапах исследовании, полдержку и помощь в проведешш работ.

Автор признателен своим ко.тлегам по работе Ясюлсвичу H.H., Попсуй-Шаггко Г.П., Егоркину A.B., Коспоченко С.Л., Коновалову Ю.Ф., Кадурину И.Н., Филиппову В.В. за практическою помощь в работе и критические замечания.

Научные контакта и благожелательная критика со сторопы Пузырева H.H., Крылова C.B., Бовта А.Н., Вартвняня Г.С., Войтова Г.И., Kiicinia И.Г., Рыжего Б.П., Морозова А.Ф., Липилина А.В.,Кочеткова А.В.,Теплова Л.К.,Кашубш1а С.Н., Селезнева B.C., Шарова Н.В. способствовали успешному завершению диссертационной работы.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГЛУБИННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

До создания в 1968 г Специальной опытно-методнческои геофизической экспедиции (СОМГЭ), позже переименованной в Специальную региональную геофизическую экспедицшо (СРГЭ), а в 1991 г получившей название "Центр региональных геофизических и геоэкологических исследований "Геон", при глубинных сейсмических нсследоватшях использовались два основных вида наблюдений: непрерывное или кусочно-непрерывное

профилирование с многоканальными разведочными станциями и точечные зондирования с автономными малоканальными станциями.

Основы мегода н методика глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) предложены в 50-е годы Г.А. Гамбурцсвым н его школой (Ю.В. Ризтшченко, И .С. Берзон, Е.И. Гальпер1ш, И.П. Косминская, A.M. Егашатъева и др.). Успех исследований в 50-е годы, их научный и методический результат были настолько очевидны, что уже тогда ГСЗ стали проводить многие организации Мингео СССР для определения структуры фундамента в нефтегазоносных регионах, где мощность осадков превышает 10-15 км (Прикасгаш, Средняя Азия): Ленишрадскнм горным Институтом с экспедицией Мингео (И.В. Литвнненко, С.А.Анкудшюв и др.), Институтами Академии Наук на Украине (С.Б.Соллогуб, В.В.Чекунов, Н.П.Павленкова, Т.В.Ильченко и др.), в Средней Азш1 (А.Н.Антоненко, Б.А.Хрычов, В.И. Шацилов и др.). В Мингео образовалась в то время собственная школа ГСЗ, которую возглавил Ю.Н.Годин (И.В.Померанцева, И.С.Вольвовский. Б.С.Во.тьвовсыш, А.В.Егорюш, В.З.Рябой, Г.В. Краснопевцева и др.). Большой объем нсследовашш методом ГСЗ выполнен трестом "Спецгеофизика" ( А.В.Егорюш, Ю.Г.Юров.Е.А.Попов, .Г.Бфзнн, К.Е. Фоменко, С.С.Чамои др.). При точечных зондированиях (морские работы Института океанолопш - Ю.ГТ. Непрочное, В.П. Гончаров и др., Института Физики Земли АН СССР - С.М. Зверев, И.П. Косминская и др.) репарация взрывов осуществлялась через 5-10 км, попользовались автономные сейсмические станции. Это существенно снижало стоимосгь работ, но одновременно pi скипалась достовфность коррелящш волн, особенно в последующих вступлениях. Особый вид точечного зонлфования был разработан в СССР спетшально для изучения труднодоступной Тфршорш! Си01фи Новосиб1фской школой сейсморазведчиков (H.H. Пузырсв, C.B. Крылов, Б.П.Мшпенькин и др.). В конце 60-х годов появились разработки по многоволновой ссйсмнке с pcnicipaimeii не только продольных (Р), но и попе -речных (S) волн. Большой вклад в эту разработку внесла Алма-А пшекая школа геофизиков (Б.А. Хрычев). Тогда же была начата разработка портативных фсхкомпонен таых сейсмических станции. Широкое развитс получил в то время и метод обменных волн землетрясений (МОВЗ). Его ос1ювоположш1ки (И.В. Помфанцева, А.Н.Мозженко) разработали автономную трехкомпонентную станцшо "Земля" и метод площадной и профильной решетращш обменных волн от дальних и близких землефясешш.

К 196Н г глубшшыс сейсмические нсследовашш проводились и в друшх сфанах, напримф в США и Западной Европе, где было oipaóo rano несколько профилей. Хотя к тому времени в

CCCP omr имели уже двадцатилетнюю исторгао, но требовались пфемены как в методике полевых работ и обработке получаемых данных, так и в самой организации такого рода работ, необходимость научного планирования глубинных исследовании и их систематизации в масштабах страны.

Первым шагом в реализации нового подхода к проведению глубинных исследовании в СССР стала организация СОМГЭ, главной задачей которой было создание на территории СССР равномерной каркасной cciii региональных сейсмических профилей, увязанной со сверхглубокими скважштми.

Первоочередное внимание при этом уделялось плохо изученным в то время труднодоступным районам Сибири, цфспект!шш>1М на нефть, газ, алмазы и другие полезные ископаемые. Предполагалось, что работы будут вестись по новой методике с использованием новой аппаратуры н применением новых мощных источников сейсмических волн. Организовать такие работы было непросто, особенно учитывая закрытость в прошлые годы всех работ по атомной энергетике.

Велика заслуга в этом плане организатора экспедшцш и ее первого начальника профессора Е.А. Попова. Неоценим вклад в реализацию намеченных планов и проведение глубинных исследовании таких крупных ученых и организаторов, как В. В. Федынскнй, В.И. Игревский, P.A. Сумбатов, Е.А. Козловский, К.И. Мангушев, В.Ю. Зайчецко, В.И. Клшшш, Н.М. Чернышев, H.H. Ясюлевот.

Большая роль в создают этой методики, наряду с Е.А. Поповым, принадлежит A.B. Егоркину - руководителю интфпретационпой napTjni. Научным и организационным руководителем работ являлся автор, возглавлявший СРГЭ и Центр "Геон" с 1988 г.

Технология работ сводилась к следующему: по профилю длиной 2000-4000 км через каждые 10 км с помощью вертолетов выставлялось 200-400 автономных трехкомпонентных станций с телеуправлением. Это были станции "Тайга" и "Чфепаха". Они рассчитаны на многодневную (до 15 сут.) регистрацию колебаний на магнитную пленку в интервале частот от 0.5 до 20 Гц, динамический диапазон станций 70 дБ. Пункты взрыва располагались на пфвых профилях через 100 км, затем - чфез 40-80 км. На ряде профилей было выполнено от 1 до 4 ядфных взрывов.

Это давало возможность получить записи полезных волн практически на всем протяжении профиля. Системы наблюдении с обычными (химическими) взрывами обеспечивали изучение

земнон коры н самых верхов мантии до глубины 50 км. Ядерные взрывы освещали структуру верхней мантии до глубины ISOZOO км, а в отдельных случаях до 700-800 км.

Ранее такие глубины были подвластны лишь сейсмологии, регистрирующей землетрясения, но сейсмологические станшш располагаются на Земле редко я неравномерно, точное положение очага землетрясения и время события в очаге никогда не известно, не известен и механизм возникновения упругих колебаний. Поэтому возможности ГСЗ превосходят сейсмологические по многим показателям в цзучешш недр Земли. Опыта регистрашш ядерных взрывов для изучения глубинного строения было в то время мало. Лишь в результате регистрации ядерных испытаний в США и двух профилей с ядерными взрывами в Австралии были получены глубинные записи на других континентах. Однако их системы регистрации по своей детальности мало отличались от системы регистрации землетрясений. На бескрайних просторах Сибири, где практически нет сейсмологических станций, профили Центра "Геон" являются единственной надежной информацией о строении верхней мантии этого региона. Использовагше таких источников увеличивало стоимость сейсмических исследований и поэтому они были под силу только великой державе.

Сейчас совершенно очевидно, что эта работы, в которых автор принимал непосредствегшое участие, на многие десятилетия вперед останутся уникальными.

Большие взрывы позволили получить информацию не только о верхней манлш, но и дополнить данные о земной коре, полученные с помощью обычных взрывов. Это связано с тем, что на

удалениях oi 1000 до 2000 км существуют благоприятные условия для регистрации обменных волн от поверхности М и грашщ внутри коры. Обменные волны не позволяют произвести расчет сейсмических скоростей, но они несут независимую информацию о природе сейсмических грашщ, и поэтому их использование повышает информа тивность исследований.

Таким образом, главные особенности методики МГСЗ, разработанной в Центре "Геон", заключались в комплексности исследовании и большой их глубинности. Многоволновой характер исследований позволял существенно уменьшить неоднозначность шггерпретащш данных, повысить их информативность.

Специфика полевых работ Центра "Геон" требовала создания особой системы обработки экспериментальных записей.

Прежде всего нужно отмстить этап машинной обработки экспериментальных записей, включающий анализ сейсмограмм (частотная, скоростная фильтрация, поляризационный анализ). Алгоритм частотной и скоростной фильтрации был разработан в Центре "Геон" совместно с Институтом Физики Земли, он является одной нз разновидностей метода адаптивной фильтрации. Наиболее эффективной такая фильтрация оказалась для S - волн.

Весьма эффективно применен н поляризационный анализ, позволяющий использовать трехкомпонел гнуто запись для определения типа поляризащш волны и угла ее прихода.

Построещге же временных разрезов, основашых на подборке сейсмограмм от разных источшгков, соответствующих общей точке обмена, их суммирование существенно повысили возможности выделения обмештых волн и общую достоверность и информативность метода.

Специфической особенностью является определение скоростей в слоях литосферы по парам отраженных волн от подошвы и кровли слоя по методу A.B. Егорюша.'

Построенные сейсмические разрезы (отдельные по Р и S - волнам) на конечном этапе уточняются в процессе математического моделирования. В Центре "Геон" разработан и применяется для этого способ решали обратной сейсмической задачи. О.В. Ганжой" разработан метод автоматизированного подбора сейсмического разреза по невязкам между наблюденными и расчетными годографами как преломленных, так и отраженных волн. Используется слоисто-блоковая модель и подбор ведется как по глубинам до основных границ, так и по скоростям в каждом блоке. Это представляет собой существенное развитие метода решения двумерных обратных задач, основанных на интерпретации только одного класса волн (рефрагированных или отраженных).

* Способы определения скоростных параметров разреза земной коры по годографам отраженных волн. Физика Земли. 1966, N 11, с.108-114.

** Решение обратной кинемапгаеской задачи сейсморазведки методом оггпшнзащш. Применение численных методов в исследованиях литосферы. Новосибирск, 1982, с. 66-74.

Этапом интерпретации сейсмических данных в Центре "Геон" является определение по скоростям Р - н Б - волнам процентного содержания БЮл."

В целом вся система обработки данных позволяет построить довольно детальные разрезы земной коры с большим числом сейсмических границ и с характеристикой каждого выделенного слоя в коре пласт овыми Р - и § - скоростями.

Нужно подчеркнуть, что эта детальность достигнута выделением большого числа волн различного типа, контролирующих друг друга и позволяющих оценить свойства каждой границы. С этой целью на оригинальных разрезах показывается фактическое число волн и использованных трасс для построения каждой границы.

Точность определения пластовых скоростей неравномерна по разрезу и зависит от качества отражении от подошвы и кровли слоя, а также от размеров блока. При благоприятных условиях она оценивается в 0.05 км/с. Точность определения глубинных отражающих границ, судя по разбросу отдельных точек, оценивается в среднем 1-2 км.

Эти результаты легли в основ)' обобщающих работ специалистов Центра "Геон" (Е.А.Попов, А.В.Егоркин, Н.М.Чернышев, СЛ.Костюченко, Л.Н.Солодилов) и многих других организаций по глубинному строению территорш! СССР, особенно по составленшо структурных карт земной коры (Ю.К. Щукин, Н.К. Булнн, Н.Я.Кутш, Н.И. Павленкова, И.А. Резанов и др.). Ош1 составили основу международного проекта по геотраверсам (А.Л. Егоров).

Рабогы Центра "Геон" в общем прогрессе метода ГСЗ, в понимании структуры земной коры и верхней мантии, способствовали формированию представлений о региональной расслоенноети континентальной земной коры, природе горизонтальной неоднородности верхней мантии, составе и динамическом состоянии вещества литосферы, возможности отдельных геофизических методов в изучении г.чубшшого строения.Работы показали существенную расслоенность земной коры, наличие в ней протяженных сейсмических границ.

Алейников А.Л., Eropwni A.B., Немзоров H.H., Прогноз вещественного состава земной коры по данным ГСЗ. Сов.Геолошя, 1990, 10. с. 91-97.

Наиболее устойчивой из промежуточных ipainm в коре является кровля слоя со скоростью 6.8 - 7.2 км/с, залегающая па глубш!с порядка 25-30 км, - грашща Кг. Она создает интенсивные Р - и S -отражсш!я, а главное, лшпь на этой грашщс существешю изменяется состав корового вещества. Результата ГС 3 использованы и для решения проблемы коровых волноводов (слоев с пониженной скоростью или зон инверсий скоростей).

Данные о скоростях Р - и S - волн использованы для определения среднего состава континентальной коры и для изучения истории ее формирования.

Была рассмотрена проблема принадлежности Прикаспийской впадины к молодой Туранской плите, а не к древней ВосточноЕвропейской платформе. Результаты дали основания С.Л. Костюченко (Центр "Геон") выдвинуть ряд новых идей об истории развития различных гсоструктур территории Poccini, например, об особой роли ПурТыданского блока в истории формирования коры Западно-Сибирской плиты, о возможном пододвигашш кислой коры Русской плиты под более основную кору Урала и др.*

Впервые сейсмическими исследованиями освещена вся верхняя мантия до глубины 800 км. Показано, что переходная зона между верхней и нижней мантией, повсеместно прослеженная по интенсивным волнам, залегает на территории всей России, примерно на одной и той же глубине: кровля на глубине 410 км, подошва - 680 км. Высокая детальность исследовашш позволила также решить давнишнюю проблему существования границы внутри переходной зоны на глубине 520 км.

Совершенно неожиданным результатом для верхней мантии оказалась ее существенная расслоешюсть на глубинах термической литосферы, наличие в ней слоев с погашенной скоростью. Не менее неожиданным результатом оказалась и резкая горизонтальная неоднородность самых верхов мантии. Так, установлено, что сейсмические скорости по границе M изменяются от аномально низких (7.8 км/с), свойственных только тектонически активным регионам с высоким тепловым потоком, до аномально высоких (8.6 км/с), трудно объяснимых с петрологической точки зрения.

" Неоднородность строения верхней мантии. Глубшпюе строение территории СССР. М., Наука, 1991, с. 118-135.

Опыт показал, что альтернативы для МГСЗ не существует. Другие методы не имеют самостоятельного значения и становятся информативными лишь при наличш! хотя бы небольшого объема сейсмических данных.

Однако и гравиметрический, и магнитный метода несут важную дополнительную информацию о структуре коры, если они используются в комплексе с МГСЗ. Например, сокращается многозначность интерпретации потенциальных полей. Лишь в сочеташш с МГСЗ метод обменных волн приобретает значимость и способность дополнить профильные наблюдешм МГСЗ площадными, а главное, оценить природу сейсмических границ. Метод ОГТ также не может заменить МГСЗ, поскольку не тает информащш о сейсмических скоростях глубоких горизонтов и даже такие опорные границы, как Мохо и К:, будучи очень сложными по своей структуре , не прослеживаются в поле вертикальных отражешш.

Однако в комплексе все геофизические методы дополняют друг друга и позволяют с разных сторон осветить структуру земной коры.

Комплексные глубинные геофизические исследования важны также при изучении сейсмоопасных зон с целью прогноза очагов землетрясентш и в качестве основы для сенсм©районирования.

Выполненные глубшшые исследовашм по сейсмоопасным зонам можно условно разделить на два этапа - до Спитакского земелетрясения (1988 г.) и после него.

Результаты первого этапа наиболее полно обощены Ю.К. Щукиным с сотрудниками.* Отмеченные особенности глубинного строения, упомшшемые выше, общие для асейсмичных районов: расслоешюсть среды и наличие в ней волноводов (слоев с пониженной скоростью), к которым приурочены очаговые зоны. Установлена зависимость условшЧ возшшювения землетрясений от степаш консолидировашюсти и расслоешюсти среды, характеристик ее вещественного состава, дискретности и линейности их проявлашя. Полученные сведения о связи землетрясении с гсолошческими неоднородностями и аномалиями свойств среда использованы для количественной оценю! сейсмической опасности и комплексу геолого-геофизических данных. При этом для разных решонов даны вероятностные оценки места возшнаювения очагов землетрясешш разного генетического типа.

* Прошоз зсмслегрясений / Комплексные геологогеофизические исследования в сейсмоопасных районах СССР/ - Душанбе, Москва, Дошип, 1988. N 10

Начало второго этапа (после Сшггакского землетрясения 1988 г.) совпадает с выработкой с участием автора концепции повышения эффективности геофизических работ в сейсмоопасных зонах, характеризующихся этапностъю и составом методов нсследовашй. / 24 / . Некоторые основные результаты второго этапа будут изложат ниже.

Основными проблемами, стоявшими в процессе становления технологии ГСЗ на различных этапах перед автором, было создашь невзрывных источников, в т.ч. при работах в водоемах и на море, создание технологии МГСЗ с ПЯВ с целью увелнчештя глубинности зонддгровашш, разработка приемной аппаратуры и приемных экспериментальных участков при изучении глубинного строештя и сейсмоопасных зон Земли. Поэтому работы автора охватывают все эти этапы, составляющие единый технологический цикл.

2. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОН ЗЕМЛИ

Возбуждаше сейсмических волн является первым этапом технологического цикла.

Разработка способов возбуждения сейсмических сигналов в водоемах преследовала основную цель - снизил, или практически исключить поражающее действие взрыва, что позволило возобновить широкие сейсмические исследования на акваториях СССР после их полного запрета в 1968 г. Оценочным расчетом показано /16/, что при сейсмических взрывах

время действия (длительность) ударной волны т ~ Т| , где Т1 -наибольшее характеристттческое время рыб и кормовых оргашпмов, обитающих в воде.

Следовательно, в соответствии с данными М.А. Садовского для сейсмических взрывов поражающим фактором является час и»

импульса взрыва за некоторое время Г: < г .

В предельном - летальном случае рыбу можно отождествить с механической системой, обладающей определенными прочностными характеристиками. В соответствии с этим в общем виде зависимость радиуса поражения Я от веса заряда в может быть представлена в виде:

Я = кС", (1)

где кип- должны быть определены экспериментально в зависимости от вида рыбы, рода ВВ и характера приложения нагрузки.

Опыты по специально разработанной автором методике / 3,7,13 / показали, что зависимость летального 11л (м) и безопасного Ло (м) радиусов от веса заряда в (кг), могут быть представлены в виде:

&,=к>С (2) и Яб = кб О. (3)

Значения Кл и Кб к формулам (2-3) для некоторых видов рыб, определенные по экспериментальным данным /3,13/, приведены в табл. 1.

Там же указаны величшш безопасных для рыб давлений и импульсов ударной волны, рассчитанные с помощью формул Коула'. Кормовые оргашгзмы (планктон, бентос и др.) имеют меньшие радиусы поражения.

Таблица 1.

Параметры ударной

волны,

при которых Диапазон

рыба не гибнет исследован

Вид рыбы Кл Кб ных весов зарядка, кг

Давление кг/см2 Импульс кг.с/м2

Атерина 27 45 7-6 20-24 0.9-2.6

Тарань 17 22 17-12 43-55 0.9-5.2

Бычок 1.1 5 65-44 317-282 10.4-20.8

Осетровые - 11.5 22-18 121-137 10-20

Сазан 7 12 24-16 74-158 2-50

* Р.Коул. Подводные взрывы. М., Мир, 1956 г.

Соответствие форму.™ (1) эксперименту при п = 1/2 свидетельствует о том, что поражение рыб определяется фактором промежуточным между давлением и импульсом ударной волны. Это подтверждает полученное расчетом соображение о поражении рыб головной частью импульса ударной волны.

Из теории взрывчатых веществ известно, что давление ударной волны в жидкости на ipaiumc контакта ВВ-жндкость одлазначпо связано с максимальным давлением Рш, развивающимся при взрыве заряда на его поверхности. Поскольку Pm~ р • D2, где р - плотность ВВ, D - скорость детонаций, то изменять Рш, а следовательно, и давление в ударной волне можно за счет снижения скорости дстонащш и плотности ВВ. Многочисленными авторами было показано, что в самых различных средах величина работы, передаваемая взрывом на большие расстоягшя, в т.ч. и в виде упругих волн, определяется выделившейся при взрыве энергией. Отсюда появляется возможность разрабатывать источники, обладающие достаточной энергией, но с потшешптм поражающим воздействием за счет уменыиишя давлегшя в головной части импульса подводной ударной волны.

Чтобы волна не поражала живые оргашгзмы, давление в головной части импульса взрыва ну жно уменьшить до некоторого мшшмума (табл.1), определите которого являлось одной из задач исследований действия взрьюа на ихтнфауну. Сейсмическая же эффективность, как отмечено выше, связана с полной энергией взрыва, точнее с ее частью, идущей на образование упругих волн. С этой целью рассматривались взрывы черного пороха (вместо динамита), зарядов в глиняных оболочках, рассредоточенных зарядов с различной геометрической конфигурацией при одновременном подрыве отдельных частей заряда и, наконец, составных зарядов*. Лучший эффект, по мнешпо этих авторов, достигается при применении составных зарядов.

Расмотренне свойств ВВ показывает, что у твердых ВВ скорость детонации может быть «пшена с 7000 м/с (тротил) до 4000-2000 м/с (аммониты и ВВ специальных составов).

Опробование ВВ с пониженной скоростью детонащш в условиях морской сейсморазведки подтвердило уменьшите itiбели рыбы при их использовашш. Однако результаты опытов показали, что трудности с производством этих ВВ не оправдываются эффективностью их применения.

" JJakovsky and JJakovsky. 1956. Explosive of mavine seismics explovation, geophysics, V.21, N4.

Снижения давления в головной части импульса добиваются не только за счет применения ВВ малой мощности, но и за счет последовательного взрыва через малые промежутки времени единичных шашек, разделенных инертными проставкамн в линейно-составных зарядах, позволяющих частично уменьшить зону поражения и сравнительно простых в применешш.

Разработка Л1шейно-составного заряда. Замедление распространения взрыва по линейно-составному заряду происходит из-за того, что по проставке между активной н пассивной шашками распространяется ударная волна, скорость которой (по исследованным инертным заполнителям) меньше скорости детонации.

Кроме того, замедление связано с тем, что к шашкам через проставки подходит волна с ослабленными параметрами, вызывающая в шашке детонацию с некоторой задержкой.

В точках наблюдения по оси зарядов со стороны инициирования результирующее давление при взрыве линейно-составного заряда имеет характерный пилообразный вид, причем взрыву каждой шашки соответствует свой участок записи (пик) на осциллограмме. Экспериментально определенные времена запаздывания прихода фронтов близки к расчетным в акустическом приближешш.

Полученный результат свидетельствует, что в направлении по осп зарядов количественный эффект ускорения возмущешш, распространяющихся по возмущенной среде, практически равен эффекту замедления при прохождении ударной волны сквозь газовый пузырь предыдущих взрывов. Максимальное давлаше определяется весом единичной шашки

Ррс1(1)=Рф1е-1/е«5(0+ I & Рф,е- е-ТсУ^О-Т,), (4)

где Рф;=533(а/й V 13 , 0 ,=0,(11,/ в,) 1<н ,

Ъ= а(М)/0 + Ь(ь1)/Оср + 0-1)(а+Ь)/ с.

I - время, отсчитываемое с момента прихода фронта первой

волны в точку наблюдешм; ш - число шашек в составном заряде; & - расстояние от точки наблюдения до 1- ой шашки; С1 - вес 1 - ой шашки;

а - длила шашки; в - длина проставкн; с - скорость звука в воде;

5 (t) - единичная функция; f 1 при t>0

5(0= i

I 0 при t<0

На близких расстояниях в направлешш, перпендикулярном оси составного заряда, наличие проставок приводит к уменьшению максимального давления и увеличению времени действия, правда, в меньшей степени, чем в направлешш по оси составного заряда.

По мере удаления от заряда кривая давление-время Р(!) по форме приближается к кривой, полученной при взрыве сферического заряда суммарной массы.

Полученные результаты доказали возможность деформации кривой P(t) ударной волны в направлешш снижения давления при практическом равенстве импульсов и послу жили основой для разработки конструкции линейно-составных зарядов для морской сейсморазведки 16/.

После опробования ряда вариантов была выбрана конструкция, состоящая из стандартных троттовых шашек, разделенных монтажными деревянными проставками и крепящихся резиновым шнуром на корпусе - основе из прочного материала ( брезент, списанные пожарные шланги и т.п.). По соображениям удобства обращения шшейно-составные заряда! изготавливают из шашек весом 0.2; 0.4 и 0.8 кг.

Исходя из расчета объемов поражения нри глубинах моря свыше 40 м, рекомендован вертикальный подвес линейно-составных зарядов, а при глубинах моря до 40 м - горизонтальный подвес.

В результате исследований установлено, что при обычных сейсмогеолопгческих условиях как первичный материал (сейсмограммы), так и спектральные особенности волн и сейсмические профили при линейно-составных и сосредоточенных зарядах одашакового веса достаточно хорошо сопоставимы. При неблагоприятных сейсмогеологических условиях (сложный разрез, сильное поглощаше энергии и т.п.), при взрывах линейно-составных зарядов глубина исследования на 10-15% меньше,

чем при софедоточенных зарядах того же веса. Эти выводы были подтвфждены в промышленных испытаниях (Д.Х. Бабаев, Ю.Г. Ганбаров, Я.С. Рапопорт, Л.Н. Солодилов, А.И. Татев, Э.М. Шекинсюш).

В 1964-1967 г.г. органы рыбоохраны разрешили ведение сейсморазведки 4-м партиям в Азфбайджанском секторе Каспийского моря только лгшейно-составными зарядами. Примените софедоточенных зарядов категорически запрещалось. С линейно-составными зарядами КМГР "Морнефти" выполнены детальные работы на 15 участках, где выявлены структуры и даны рекомендации для их глубокого бурения /8,9/.

Линейно-составные заряды, снижая, по фавнению с обычными зарядами, гибель рыбы в 1.5-2.5 раза, все же опасны для нее. Поэтому эти заряды, как и предполагалось при постановке разработки, были использованы в качестве временного решения на пути создания для сейсморазведки других, более безопасных для нхтифауны, источников упругих волн.

Использование газовых взрывчатых смесей (ГВО. Значительно более перспективным является использование газовых взрывчатых смесей (ГВС), для которых, вследствие малой плотности, давления во фронте детонационной волны на 3-4 порядка меньше соответству ющих давлений от конденсированных ВВ и в обычных условиях не превосходит 100 атмосфф.

Оценочным расчетом, выполненным автором с учетом данных ряда исследователей и провфенным экспфиментально, показано, что радиус возможной зоны поражения рыбы при подводном взрыве 1 м3 смеси пропана с кислородом, эквивалентом взрыву 5 кг тротила, будет составлять не более 4 -5 метров.

Предложенный способ в принципе у спешно решает и вопросы механизации, автоматизации ц техники безопасности работ в море. Пфвыс опыты (1960 г) с макетом УГД подтвфдили возможность возбуждения путем детонации ГВС под водой сейсмических волн с ннтенснвносшо, достаточной для увфенной регнетращш отражений с глубин до 2 км. Детонация в цилиндрической камфе с закрыгым вфхним торцом 220 литров смеси пропан-бутана с кислородом по сейсмической эффек пгоности соответствовала взрыву заряда тротила весом 1 кг / 4 /.

Макет даже в весьма нетехнологичном исполнении оказался простым в эксплуатации и позволит производить взрывы с шпфвалом 5 - 8 мин.

На оси о ватт полученных автором теоретических соображсшш, результатов испытаний и экспериментальных данных о действии газовых взрывов на рыбу, был сделан вывод о целесообразности постановки работ по создашио опытного образца УГД для морской сейсморазведки / 10-12/.

В производственных условиях в качестве ГВС применялась смесь пропан-бутана с кислородом. Подрыв смеси осуществлялся в трубах (с верхним заглушённым торцом) и в сферах, в натурных и модельных условиях получены фоторешетращш пульсатцш в воде продуктов газового взрыва.

Экспериментальные значения периодов пульсации (Т) в зависимости от обьема ГВС (V) н Ь глубин!л взрыва, определенные различными методами, описываются формулой:

Т^-У^/От-ИО.Зр (5)

Если V измеряется в литрах , Ь - в метрах, Т - в секундах, периоды для сферического взрыва достаточно хорошо описываются этой формулой при К=0.34, а для взрыва в камере - при К= 0.26. Как и при взрыве конденсированных ВВ, основная часть энерпш подводного газового взрыва излучается в даух волнах давления, первая из которых образуется непосредственно при взрыве, вторая - при первом сжаттш пу зыря продуктов детонации. По полученным результатам можно отметить, что интенсивность первой волны при сферическом газовом взрыве во всем шттервале частот (20 - 100 Гц) несколько выше. В противоположность сферическому случаю для взрыва в камере характерным является то, что амплитуды сигналов

второй волны в рабочем диапазоне частот морской сейсморазведки (20 - 60 Гц) существенно больше амплитуд первой волны. Такой результат объясняется тем, что при взрыве ГВС в камере возникающая в воде первая волна излучается с меньшей поверхности, чем в сферическом случае, и ослаблена интерференционными явлениями на выходе из камеры.

В опытах обнаружено сильное влияние, особенно на первую волну, степеш! заполнения взрывной камеры (ВК) газообразной взрывчатой смесью. При заполнении смесью всего объема ВК амплитуды прямой волны как первого, так и второго ударов являются наибольшими. Поэтому в дальнейшем в экспериментах и при производственных работах заполнялся весь объем взрывной камеры.

Полученные результаты показывают, что происходит повышение в 1.5-2 раза акустического КПД газового взрыва по сравнению с КПД обычного взрыва конденсированных ВВ, а на сейсмограммах газового взрьюа регистрируется запись от первого и второго ударов. При этом отражения от второго удара значительно интенсивнее отражений первого.

Установленная особенность явилась основой для разработки методики интерпреташш с введением поправки - Т ("вариант второго удара"), позволившей на первых этапах эксплуатации УГД проводить региональные исследования и рекогносцировочную съемку структур с амплитудами не менее 200-300 м /9 1. В дальнейшем в связи с приобретением опыта работ (что сказалось на уменыпешш разбросов Т и, соответственно, невязок на взаимных временах) С.Я. Рапопорт, Э.Х. Векилов и др. считают возможным с УГД решать отдельные задачи при детальных работах.

В течение 1964 - 1967 г.г. в различных сейсмогеологических условиях на Черном море и в Казахском, Туркменском и Азербайджанском секторах Каспийского моря с УГД выполнен значительный объем работ - свыше 1.5 тыс.поглсм сейсмических профилен.

Пневматические источники. Наиболее универсальным для сейсморазведки является разработашшй пневматический источшпс колебаний. Объем его применения при морской сейсморазведке на нефть и газ к серсдане 80-х годов составил 97 - 98 % от общего примснашя всех типов источников - пневматические, газовые, электроискровые, пневмогндравлические, вакуумные и др. При этом основная энергия возбуждаемых пневмовыхлопамн сейсмических анналов находится в диапазоне 5-80 Гц. Для целей ГСЗ необходимо создать источшпс, который бы обеспечивал возбуждение сейсмических сигналов в полосе частот 0.2 - 15 Гц.

Расчетом / 26/ показано, что разработка морских пневматических источников с подавлашем пульсащш для Ш13Кочастопюго сейсмического диапазона до 15 Гц технически нецелесообразна, т. к. в этом случае объем одиночной пневмокамеры должен достигать 1000 дм3 и более.

При использовании в качестве полезного сигнала цуга волн, возбуждаемых при пульсащш газовой полости, ее период и глубина погружения источника являются основными факторами, определяющими частотные характеристики сигнала.

Частота Го=1/Т1 определяется только периодом первой пульсации Т|, а оптимальная глубина погружения источшпса

Но=С/4Го, ( 6 )

где С - скорость звука в воде.

В табл. 2 приведены значения оптимальных параметров пневматического источника Уо и Ро и глубшпы погружсш1я Но, необходимые для софедоточс1П1Я энергии сигнала вокруг частоты Го.

Табл1ща 2

fo. Гц Но, м Vo, дм3 при Р«=12МПа Уо.дмЗ при Ро=!5МПа Vo, дм3 При Р«=20МПа Vo. дм3 при Ро=34МПа

5 75 920 735 550 324

6 62.5 545 435 327 192

7 53.5 255 170 153 90

8 47 125 100 75 44

9 41.5 62 50 37 22

10 37.5 42 33 25 14

13 30 - 14 - -

15 25 - 6 - -

Следовательно, при использовании пульсации в качестве полезного сигнала возможно создание низкочастотного пневматического источника с энергией сигнала, софед оточенной в диапазоне 5-10 Гц. На этом принципе М.И. Балашкандом и др. разработан и прошел испытания пневматический источник СИН-6 со сменным объемом рабочей камеры Vo от 60 до 260 дм3. Был подготовлен сфийный выпуск этих источников с объемом пневмокамфы 120 дм3. Пробная эксплуатация СИН-6 при регистращш автономными донными сейсмическими станциями АДСС-1 показала возможность прослеживания преломленных волн на уда леших до 150 - 200 км.

Институтом Океанологии АН СССР в Средиземном море при регистращш преломленных волн было произведено сопоставление шггеисивности и спектральных характеристик колебаний, возбуждаемых воздействием СИН-6 и взрывом заряда конденсированного ВВ (аммонит) массой 500 кг в скважине на

глубине 50 м. Интенсивность сигналов, прослеживаемых на удалениях 90 - 100 км от пункта возбуждения, была близка, а максимум амплитудного спектра у взрыва соответствовал 7 Гц при 9 Гц у пневматического источника.

Эти результаты, а также сведения об использовашш пневмоисточннков европейскими специалистами в Балтийском море, где длина годографа была прослежена до 300 км, послужили автору обоснованием предложить в 1989 г в качестве источника сейсмических сигналов для ГСЗ энергию колеблющегося столба жидкости в скважине.

При использовашш заполненных жидкостью обсаженных скважин глубиной от 200 м до 2 км возможно возбужде1ше в грунте Ш13кочастотных колебашш в пределах от 0.2 до 2 Гц. По своему характеру они аналогичны колебашмм, возникающим в водоемах при пульсащш газовой полости, однако, возбуждаются собствешшмн колебаниями столба жидкости в скважине при создании на устье скважины импульса давления заданной длительности. Активная колеблющаяся масса жидкости в скважшю может достигать 100 и более TOim, а приведенная амплитуда колебашш - от 1 до Юм.

Для возбуждения собственных колебашш столба жидкости целесообразно применять как пневматический, так и газовзрывной источники, размещаемые на устье скважшпл. При этом был использован опыт конструирования специалистами ВНИПИвзрывгеофнзнкн подобных устройств для целей шггснсификации

добычи нефти н пневмоимпудьснои обработки фильтров скважин различного назначения. *

Разработан наземный вариант низкочастотного генератора сейсмических колебаний ГСК-СН. Генератор устанавливается на устье обсаженной и заполненной водой скважины и представляет собой совмещенную конструкцию двух пневматических источников, одт из которых по внешнему элекгрическому сигналу производит выхлоп сжатого воздуха и, используя дополнительный воздушный ресивер, поддерживает избыточное давление на устье скважины на заданном уровне Pi, а второй пневматический источник также по внешнему ciпиалу с заданной задержкой ti, сбрасывает воздух под избыточным давле1шем на устье скважины в атмосферу. Для использовашш газовой смеси была разработана аналогичная установка.

" М.И.Балашканд, В.А.Казшш, В.Я.Бобылев, сб. Прострелочно-взрывные и импульсные виды работ в скважинах. М., ВИЭМ, 1991, с. 194- 208.

Исследоваипя, проведенные на скважинах глубиной от 0.2 до 2.0 км, показали возможносп, создания "нсвзрывного"нсточ1Шка свсрхшпкочастотных упрутх колебашш. Установлено, что для эффективной работы источника необходимо использовать скважины возможно большего диаметра, что обеспечивает увеличение КПД преобразования энерпш в упругие колебашм. Сосредоточение энергии колебаний в заданном узком диапазоне част от обеспечивается за счет выбора глубины скважшш, а также путем постановки пакера или цементного моста на соответствующей глубине Но, определяемый выражением ( 6 ).

Исследования оптимальных условий возбуждения собственных колебаний столба жидкости в обсаженной скважине более подробно изложены в работе I 26/. При этом для целей МГСЗ предполагается использовать уже существующие скважины. Сооружение и использование возбуждающей скважшгы для источника этого типа экономически целесообразно при исследованиях, предусматривающих долговременное стационарное размещение источника для целей ссйсмолопш, например, при прослеживании изменений напряженного состояния в горных породах. Уменьшение поглощения сейсмического сигнала при еннжешш частоты колебашш, возможность накопления большого числа воздействий при использовании стационарного "невзрывного" источника делают перспективным его применение при региональных геофизических исследованиях. Использование в этом случае диапазона частот 0.2 - 0.5 Гц позволяет предположить возможность прослеживания преломленных волн на удалениях до 500 - 700 км.

В разработанной технологии возбуждешю сейсмических сигналов путем колебашм столба жидкости есть и другое перспективное направление: снятие напряжений в массиве пород при подземных выработках.

Излучение упругих волн при подземном камуфлетном взрыве. Взрыв конденсированных ВВ в настоящее время является наиболее распострашгошым средством возбуждения упругих воли для целей МГСЗ. Особое место в этом ряду занимает камуфлетньш ядерный взрыв, который, благодаря огромной выделяемой энерпш позволяет зондировать земную кору на глубину до нескольких сот километров. С помощью ядерных взрывов проведен большой объем работ по изучению глубинного строения Земли на территории России и бывшего Советского Союза.

Автор в качестве научного руководителя пршшмал непосредственное активное участие в научно-техшгческом обосновашш.

проектнровашш и реализации программ при производстве ядерных взрьюов для целей ГСЗ, теоретических обосновашшч и экспериментальных исследовагшях очага излучения упругих волн в ближней зоне действия ядерного взрыва.

При распространении ударной волны от центра взрыва скорость ее падает и на определенном расстоянии скорость распространения максимального давления в ней становится меньше скорости упругих волн. При этом начинается излучение упругих волн и происходит переход к двухволновой структуре: вперед вырывается упругий предвестник, за которым с меньшей скоростью движется пластическая волна, т.е. излучение упругой волны начинается с расстоятшя в 3-5 раз меньшего, чем упругий радиус. При движешш пласшческоп волны происходит перекачка энерпш из зоны неупругих деформаций в упругую область. Поэтому значение измеряемой энерпш и спектральньш состав излучаемого сигнала зависят от характера процессов, происходящих в неупругой области, который определяется свойствами вмещающей среды (прочность, пористость, тип насыщающего флюида, характер деформирования и др.). После остановки фронта разрушения (когда Or— - о-, где а- - прочность среды на раздавливание), или пластического течешь, (когда аф - (Уг-ъ, где сгг, ар - соответственно радиальные и азимутальные напряжения, т s - сдвиговые напряжения), излучите с фронта продолжается н оно определяется решением известной задачи Шарпа. Однако, доля упругой энерпш, излучаемой при движешш фронта разрушения, в 4-10 раз превышает упругую энерппо, излучаемую после уменьшения максимального давления в волне до значения предела упругости породы.

Величина излученной энерпш сутцествсшю зависит от вытесненного объема среды ог центра взрыва. Вытесненный объем в значительной cieneiut определяется эффектом дилатансин, связанном с относительным движением кусков разрушенной породы за фронтом

Я =deP/ I dyp| , где еР - изменение обьема

уР - изменение сдвиговых деформаций. Для различных г еолог ических сред скорость дилатансин X < 0.2 и изменение величины излу ченной энерпш Е за счет эффекта днлатансш1 аппроксимируется зависимостью вида

Е(?0=Е(0) (1 + 1.2 X)

и нс превышает велнчнны 25° о. Начальный раднус И.о излучения зависит от ). и оказывается примерно в 4 раза меньше, чем упругий радиус В случае переменного уплотнения среды на фронте ударной волны основная доля упругой энергии также излучается при движении волны разрушения. .

В случае пористой срс/Ты существенную роль шрает диссипация энергии взрыва, связанная с выборкой пор на фронте волны разрушения, что приводит к уменьшению вытссиешюго объема и, следовательно, к умсиынсшио излученной энерпш. Численные расчеты, выполненные в приближении постоянного уплотнения на фронте показывают что уплощение на фронте пропорционально начальной пористости среды то . Так, при изменении то от 0.05 до 0.1 величина излученной энерпш Е уменьшается в 2 раза. Если уплотнение на фронте увеличивается от 0.1 до 0.15, нзлучс1шая энершя уменьшается еще на 40%. Насыщение пор жидкостью приводит к существашо меньшему уплотнению па фронте, чем в газонасьпцсшюй породе. Когда в порах содержится газ и жидкость, уплотнение на фронте пропорционально объемной концентрации газовой фракщш. Поэтому основное влняшгс на излучаемую при взрыве энергию оказывает объем газовой фазы.

Значительное влияние на значение излученной энерпш оказывают прочностные параметры среды. Для хрупко-разрушаемых сред существяшую роль играют начальная прочность среды о- и коэффшшент сухого трення К в разрушенной среде. Зависимость относительной излученной энерпш Е от с-аппроксимируется выражением

Е(с«)=(ст'/ 1.5)х10'3 W, где - энергия взрыва.

Так, при прочности среды сг- =50 Мпа излучается 3% полной энерпш взрыва, а при а- =150 МПа - 10%. Это связано с тем, что в пористых средах уменьшение прочности среды приводит к существенному увелнчешпо доли энерпш, дисснпируемой на фронте ударной волны.

Весьма существенную роль на величину относительной излучаемой энерпш Е оказывает коэффициент сухого трения К, который определяет диссипацию энерпш при движении разрушешюй породы. При уменьшении К, например, от 0.6 до 0 доля относительной излученной энерпш возрастает в 4 раза.

* Бовт А.Н., Ловецкий Е.Е., Селяков В.И. - Механическое действие камуфлетного взрыва. М, Недра,1990.

При взрыве в пластически деформируемых федах сильное влияние на относительную излученную энфппо Е оказьшает предел текучести феды т5 . Зависимость излученной энергии Е от т* аппроксимируется выражением

Е(Т5)=Ет,=юмш [18 Тз -0.8] . Видно, что при увеличешш т$ от 10 до 40 МПа доля относительной излученном энфпш увеличивается более чем в 6 раз.

Таким образом, наиболее существенное влияние на величину излученной энфпш оказывают пористость и прочность вмещающей феды. Различные типы горных пород характфизуются определенным соотношением параметров. Так, ¡ранит (пористость около 1%) и песчашпс (пористость около 20%) имеют близкие значешм прочности, а туф и аллювий могут существенно различаться по прочности при одинаковой пористости. Поэтому на эффективность излучения энфпш при взрывах в породах различных типов определяющую роль может играть только один из параметров феды.

Водонасыщеиность феды препятствует закрытию пор. Это приводит к увеличению излучаемой энфпш. При сжатии такой феды давление в жидкости и твфдом скелете выравнивается и согласно закону Тфцаш ( 6 1 = Р- "пор, где "пор - пороговое давление), сухое траше в 1шх исчезает. Совместный эффект уменьшения сжимаемости феды на фронте и практически исчезновение сухого трения за фронтом разруишшя может приводить к тому, что излучаемая энфгия в водонасыщенной феде оказывается больше, чем в монолитной феде, напримф, в грашгге.

Спектральные и временные характфнетики излученного сигнала определяются упругим радиусом Яу, величина которого совпадает с размфом зоны разрушения

Ry=c(W/ р с-лр)'«,

где W - энфшя взрьша, и р, сР - соответствешю плотность и скорость продольных волн феды, с - коэффициент, определяемый свойствами вмещающей феды.

Подробно зависимость упругого радиуса от характфистик вмещающей феды рассматривается в работе ( см. стр.25).

Наиболее сущсствешю влияют на значение упругого радиуса пористость и прочность феды. Так, возрастание пористости газонасыщешюй феды от 5 до 30% приводит к уменьшению упругого радиуса примфно на 20%. Для водонасыщснных фед это уменьшение составляет примфно 30%, однако, в этих федах величина упругого радиуса превышает величину такого в сухих

срсдах на 50-70%, что приводит к большей ссйсмнчсской эффективности взрыва в водонасыщенных федах.

Увелнчешгс прочности фсды приводит к уменыпешпо упругого радиуса. При о >50 МПа зависимость величины упругого радиуса описывается выражашем ЯУ= а- -0 37 в предположении, что вытеснешп.ш объем фсды не зависит отпрочиосш.

Умет>шеш1е упрутого радиуса должно приводит!, к смещешпо спектрального состава излучаемого сншала в сторону более высоких частот, что сутдествсшю определяет затухашге волн на больших расстояш!ях от источника возмущсш!Я и определяет эффскт1шноеть работ при нзучешш ГСЗ.

В экспфимеитальных исследованиях при реализащш ядфш>1х взрывов основное впиманис было софедоточено на регистрацш! параметров волны сжатия на фронте разрушения и параметров волны в упругой зоне с нслыо оггределешш излученной упругой онфпш при ядфиом взрыве в конкретных геологических условиях Получешше данные использовались в обосновашмх оптимальных условий заложения последующих ядфных зарядов с целью обеспечения оптимальных параметров излученной упругой энфпш при их взрывах (величина выхода энфпш в упругие колебания, ее спектральные и амплитудные характфистики).

Для обеспечешш регистрации параметров волн, излучаемых при взрыве, автором с сотрудниками были разработаны специальные датчики давления и ускорешш '. В последующем эти датчики были приобретены для своих целей Институтом сварки им.Патона (г.Киев) и институтом химггческой физики АН СССР.

Для сгагжашя интенсивности повфхностных волн, получешы продольных или попфечных волн с достаточно острой напрвлешюстыо вглубь феды, уменьшения расхода взрьшчатых матфиалов и уменьшения трудоемкости производственных опфащш автором предложено специальное устройство / 18 /. В нем достигается максимальное использование энфпш взрыва на камуфлетной стадшг развития последнего дая метания 1шертного элемента (масс!шного бойка, прикрепленного к контейнфу), причем последний расположен в полой гфметичесю1 закрытой шьтиндрической емкости, которая шрает роль ускорительного участка при метании ннфтного элемента. Это обеспечивает реализацшо метода взрывоударного возбуждения сейсмических волн в обводненных скважших.

* Работы автора по спецтемам. Инв № № 21498, 22213, 22813, 23131, 22625, 82586. Фонды ВНИПИПромте.шолопш.

3. СОЗДАНИЕ РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ

Для проведения наблюдений методами МГСЗ (ГСЗ) и MPC (МОВС) в 60 - 80-е годы были созданы различные комплексы аналоговой аппаратуры с применением магнитной записи: "Земля", "Тайга-2", "Черепаха" и "Каре". Каждый комплекс включает автономные полевые регистраторы с 6-12

сенсморегистрирующимн каналами и аппаратуру воспроизведення. Регистраторы "Земля ", "Черепаха" и "Каре" обеспечивают непрерывную (до 15 суток) запись взрывов и землетрясешп!, а "Тайга-2" предназначена только для записи взрывов с телевключением с дайной магнитной ленты, рассчитанной на работу до 50 мшь

В 80-е годы другие виды геофизических исследований, особенно сейсмический метод ОГТ, были оснащены цифровыми станциями, а с начала 90-х годов и цифровыми регистраторами с твердотельной памятью. Поэтому остро возникла проблема переоснащення метода многоволнового сейсмического зондирования аппаратурой с цифровой регистрацией.

В 1987 - 1990 годах специалистами СнбОКБ была предпринята попытка создания автономной цифровой станщш ("Тайга-4"), но к сожалению, по ряду причин этот регистратор не пошел в сершЧное производство.

Цифровой регистратор сейсмических сигналов РСС"Альфа-Геон".

В 1988-1991 годах коллектив специалистов под руководством автора в инициативном порядке разработал техническое задание на автономный регистратор сейсмических сигналов РСС "Альфа-Геон" •

Прн этом перед разработкой были сформулированы следующие основные Kpirrepini:

- объедшшть преимущества регистраторов непрерывной записи и с телевключением;

- иметь современную элементную базу, в том числе твердотельную кристаллическую память;

- повысить надежность срабатывания, для чего исключить телевключенне;

' Солодилов Л.Н., Поцепня О. А., Курочгаш Я.С., Семейкин Н.П., Ясюлевич Н.Н., Глухов Ю.И.,н др. Техшгееское задание на разработку регистратора сейсмических сигналов. М. 1991,15с.

- выдерживать динамические нагрузи], например, удар при падсшш с высота до двух метров;

- обладать мшшмалыгой себестоимостью.

Разработка опытного образца РСС "Алъфа-Геон" осуществлена Центром "Геон" и НИИПриборостроашя (г.Жуковскнй) в 19911992 гл . , стендовые, полигонные, профильные испытания проведены в 1993-1995 г.г. "

В марте 1996 г. завершешл ведомствашыс (Роскомнедра) приемочные испыташгя, и РСС "Альфа-Гсон" рекомендована к производству.

Регистратор РСС "Альфа-Геон" включает в себя следующие блоки:

- решстратор сейсмических сигналов;

- долговременное запоминающее устройство (ДЗУ);

- анализатор полезных анналов;

- блок управления и индикации (БУИ);

- блок переноса точного времени (БПТВ);

- источник питания;

- трехкомпонентиын еейемоприемник.

Исходя из требования к разработке - минимальная себестоимость, в регистраторе РСС "Альфа-Геон" применена энергонезависимая "твердая память" объемом 3.5 Мбайт. При таком объеме твердотельной памяти время непрерывной регистращш (режим "Безусловная запись") при трехкомпонентной записи в

полосе частот 0.5 - 16 Гц составляет 3 часа. Учитывая это, введены дополнительные режимы работы РСС "Ачьфа-Геон" : "По календарю", "Обнаружение" и соответствующие им аппаратурные решения.

В режиме "По календарю" станция включается и выключается на регистрацию и самокалибровку в задашюе время по многорежнмному таймеру с индикацией года, месяца, числа, часа, мшгуты и секунды.

* В разработке, нзготовлешш опытных образцов РСС "Альфа-Геон" и выполнешш исследований принимали участие сотрудники НИИПриборостроения C.B. Лысенков, A.A. Никифоров, В.В. Полизов, Ю.Н.Семейкин, В.Н.Трушков под руководством Н.П.Семейкина. Лабораторные и полевые испытания выполнялись в тесном контакте с сотрудниками Центра "Геон" Н.Н.Ясюлевичем, Е.Е.Золотовым, И.Н.Кадуршп.щ, ВЛ.Момзиковым, А.П.Пахомовым, Л.Я.Уголевым, Б.П.Филимоновым, Ю.Г.Чернышевым, В.Л.Эсиком под общим руководством автора.

Memo БУИ содержгг 20, а при необходимости и более, положений старт-стопной работы, что позволяет ретистр1гровать до 20 и более взрывов. Таким образом, РСС позволяет осуществляет режим работы "Тайга-2". При этом старт-стопный режим обеспечивается без телевкдючення, что позволяет уменьшить число отказов по причине непрохождения радиосигналов, а также из-за ложных включений.

В режиме "Обнаружение" с помощью анализатора проводится выборочная регистрация поступающей сейсмической информащш после автоматического анализа по специально разработанному высокоэффективному помехоустойчивому алгоритму

распознавания (амплитуда, длительность записи, частотный состав сейсмического сигнала). Процессор РСС с высокой вероятностью производит распознавание только полезных сейсмических сигналов (от взрывов, близких и далеких землетрясений) и их запись в цифровом виде в энергонезависимую твердую память с точной привязкой, что резко сокращает объем последующей обработки информащш.

Наличие в РСС анализатора полезных сигналов обеспечивает при записи сигналов ог землетрясений непрерывную работу (при обьеме памяти 3.5 Мбайт) до 25 суток без обслуживания и, тем самым, реализует работу станций "Земля", "Черепаха", "Каре". Как видно из габл. 3 РСС "Альфа-Геон" отличает малый уровень импульсов, большой динамический диапазон входных сигналов и небольшая погрсбляемая мощность.

В комплект РСС входит устройство сопряжения для перезаписи 1шформацни из твердой памяти долговременного запоминающего устройства (ДЗУ) в ПЭВМ PS AT/XT 286; 386 и пакет прикладных npoipaMM.

Рсшстрагор управляется с помощью съемного БУИ с жидкокристаллическим дисплеем в диалоговом режиме с помощью "меню" и "оконечных" функций. Временная привязка производится при помощи БПТВ.

Последующая обработка сейсмической 1шформацин после перезаписи из твердой памяти на ПЭВМ может осуществляться с помощью прикладного пакета npoipaMM, поставляемого в комплекте с РСС, либо другими известными пакетами.

Таблица 3

Основные параметры РСС

Вид характеристики Значение

параметров

Число сейсмических каналов 4

Диапазон частот, Гц 0.5- 15; 0.5-32

Уровень шумов, приведенных 0.3

ко входу, мкВ

Динамический диапазон, дБ

прямой 96

полный 140

Относительная погрешность ±2x10-8

таймера в сутки

Емкость твердой памяти, МБайт 1; 3.5

Разрядность микропроцессора 16

Напряжение питания, В 12+ 10%

Потребляемая мощность, Вт 4

Габаритные размеры, мм 450x280x160

Диапазон рабочих температур, вС -30 +55

Масса регистратора, кг 8

Устройство сопряжешю имеет следующие функциональные модули: магистральный приемопередатчик ппшы ввода-вывода (МПО I/O BUS), дешифратор адреса: регистр адреса - 16 разрядов; регистр данных (РД) 16 разрядов; формирователь управляющих сигналов (ФУС) шины Q - BUS ; регистр состояния (PC) - 8 разрядов; магистральньш приемо-передатчик ппшы Q BUS (МПП. Q BUS). Для получения экспресс-информации и обработки сейсмических материалов разработано программное обеспечение, включающее в себя:

графический вывод информации, считанной из ДЗУ с документированием на пршггере;

вывод спектров сигналов в графическом виде с проведением весовой обработки (окно Блекмана - Харнса);

- 32- фильтрация сигналов в полосе частот, задаваемой обработчиком;

- просмотр информации в текстовом виде и документирование ее на принтере;

- объедините всех перечисленных функций в одаш программньш пакет с использованием меню для упрощения работы пользователя.

Создание аппаратурных комплексов на базе РСС "Альфа-Геон" для записи сильных движений и мониторинга напряженного состояния среды.

Одной из важнейших задач в связи с сейсмической опасностью зда-ннй и сооружений является изучение грунтовых условии и создашь банка дашшх акселерограмм сильных колебаний грунта для местных условшТ. Полученные при этом результаты служат для целей районирования 1рунтов и оценки последствий землетрясений. В ряде случаев с помощью искусственных источников, например, взрывов или внбровоздсйствий и регистраторов сильных движений оценивают фактическую сенсмоопасностъ здашш и сооружений и по этим результатам пршшмают меры по уенлешпо исследованных объектов или их нзъятшо из используемого фонда.

Применяемая до настоящего времени аппаратура сильных движений содержит специальные сейсмометры - акселерометры и шлейфные осциллографы, крепящиеся на амортизаторах. Эта аппаратура имеет недостаточный динамический диапазон, что приводит к "зашкалнвашпо" записи при самых сильных колсба1шях 1рунга. Наличие механического привода ленты в шлейфном осциллографе приводит к се неравномерной протяжке, а часто и к отказам. Для устранения указанных недостатков был создан образец автономной станции для записи сильных двнжешш на базе регистратора РСС "Альфа-Геон" н трехкомпонеитиого акселерометра "ТАФ-1" /49/.

Ссйсмомстр-аксслсромсгр "ТАФ-1" предназначен для преобразования трех взан.моортогональиых компонент вибрации обьектов в электрические сигналы при сейсмических явлениях естественного происхождения. Сигнал на выходе прибора пропорционален ускорению его корпу са при внешних воздействиях.

Сейсмометр "ТАФ-1" имеет цилиндрический корпус, внутри которого размещены:

- преобразователь сейсмического сигнала в электрический;

- электродинамическое калибровочное устройство;

- электронный модуль усилителя;

- электронный модуль диагностики.

Для согласованна (адаптации) харакгфиспгк РСС "Альфа-Гсон" с выходными параметрами акселерометра "ТАФ-1" в РСС был внесен ряд схемных изменений и доработано программное обеспечение.

В рамках программы "ФССН - Камчатка" действующ™ образец автономной станции сильных движении РСС "Альфа-Геон-ТАФ-Г' в октябре 1995 г. установлен в бункфе сейсмостанции "Петропавловск" г.Пфтопавловск-Камчатский и продолжает работать в настоящее время.

Он предназначен для регистрации в ждущем режиме сильных двн-жешш в составе действующего максга автоматического экспфи-мстального участка Камчатской территориальной подсистемы комплексных наблюдений в системе ФССН дтя пропюзирования землетрясений и извфжалш вулканов, опасности возникновения цунами, а также оценки их последствий и разработки сценариев реагирования.

Методика включения автономной станции "Альфа-Геон-ТАФ-1" имеет следутощне особенности. В течение пфвой нсдс:ш станций работала в режиме "Обнаружение" при различных параметрах, регулярно проводилась калибровка станции в режиме "По календарю". Иску сственно созданной электронной цепыо было проде-монстр1гровано, что система с учетом делителя и включенных аттс-шоаторов на 44 ДБ без вн,щмых искажений региегр1грует отклик величиной магнитуды до 4. Выработка величин необходимых параметров регистратора РСС дтя регистрации сильных движешш сводилась к постепенному ужесточению алгоритма обнаружения сейсмических событий. При последовательном включении сначала о;щого, затем другого аттенюатора регистратора РСС (ослабление выходного сигнала на 44 ДБ) количество обнаружения событий резко падало, полностью исключалась запись всякого рода помех, но продолжалась репарация некоторых мссшых земле фясспий . Следующим этапом были наблюдения с увеличением порога до 50. Наблюдения с порогом 50 показали, что еще происходит запись отдельных, хотя и крайне редких (о;що в судки), зсмлефясснпй. Поэтому порог был увеличен до 100 (отношение сигнал/шум равно 10). Возможности решетратора позволяют установи п. порог до величины 999. В алгоритме обнаружения величина порога есть'отношение опфпш сишала и шума в соответствующих временах-промежутках.

Для переноса точного времени в систему времен РСС-ТАФ использовался блок БПТВ, представляющий собой точные кварцевые часы (генератор "Сонет") с возможностью синхрошгзации от внешних, более точных источников времени. Для первичного запуска блока БПТВ использовались минутные импульсы от часов АКВ, постоянно работающих на сейсмосташпш "Петропавловск". Затем время с блока БПТВ переносилось в решетрагор РСС и контролировалось блоком БПТВ по мере необходимости.

Другим важным направлением в изучешш сейсмоопасных зон является решетрання предвестников землетрясешш. Пфвоначально, в 50 - 60 годы, для этих целей создавались стационарные полигоны, такие как, Гармсюш, Фрунзенский, Южно-Байкальский, Петропавловск-Камчатский. С целью унифицирования исследований и создашм прообраза составной части автоматизированной службы прогноза землетрясешш в конце 80-х годов с участием автора разработано ТЗ *, а под его руководством создано 5 станций (пунктов) системы комплексных базисных измерений (Лешшабадскнй полигон). На каждом пункте (станции) осуществлялись измерения геофизических, сейсмоакустических, метеорологических, пщродшшмическнх параметров и их регистрация в цифровой форме, пригодной для непосредственного ввода в ЭВМ.

Период опроса каналов на первом этапе исследовашш был задан равным 1 часу. Как правило, станцию обслуживали 2 человека, в отличие от стационарных полигонов, где количество исследователей исчислялось десятками - сотнями.

Исследованиями на Лешшабадском и других полигонах, наряду с другими результатами, обнаружена чрезвычайная индивидуальность проявления землетрясешш в геофизических полях для пространственно удаленных друг от друга очагов землетрясешш, в том числе очагов в пределах одного региона, усутубляемая дальнодействием (от многих сотен до тысячи километров), косвенных признаков землетрясешш.

* М.А.Садовский, Е.А.Попов, Л.Н.Солодилов, Л.Л.Худзннсюш, Г.А.Афтандилов. Техническое задание на научно-техническую разработку макета системы комплексных базисных наблюдений. М., ИФЗ АН СССР, 1979 г., с. 24.

Дальнодействие предвестников вносит наибольшие трудности при оценке и разделении косвешплх прогностических признаков местных и удалешсых землетрясешш. Поэтому в принятой в 1994 г. целевой программе "Развитие Федеральной системы сейсмических наблюдешш и прогноза землетрясешш (ФССН)" значительное вшша1ше вннмшше уделяется создашпо авгоматтшфованных экспериментальных участков (АЭУ) с целью сместить акцепт с нзучешм вариаций полей на изучение вариаций физических характеристик среды в относительно локальной области очага будущего землетрясешм. Первая очередь подобного АЭУ создана в 1995 г. под руководством автора в пределах Северо-Кавказского (Кавминводского) полигона в составе службы мониторинга геологической среды Роскомнедра, входящей в ФССН / 48,49/.

АЭУ включает как существующие регистр1фующне системы : ГГД-поле, пункгы геофизических и геодезических наблюдешш и высокочувствительную сейсмическую сеть на базе регистраторов РСС "Альфа-Геон" для записи местной (локальной), ближней и дальней сейсмичности. Опробована локальная сеть из 8 - 10 регистраторов РСС "Альфа-Геон" в режиме Moinrropinira для контроля напряженного состошшя геосреды. Размеры контролируемой площади 50 х 50 км.

Технология комплексных глубинных геофизических исследований с использованием локальных сейсмических сетей для оценки сейсмоонасносги территорий. В Центре "Геон" под руководством автора проводятся исследования по функциональному сопряжению методов разведочной геофизики и прикладной сейсмолопш на едшюй концепгуа.плюй и методической основе. Это позволило создать технологическую основу лля метода прикладной дашамическон геофизики исследующего гектоноактивные среда. Соотвстствашо расшфился класс решаемых задач при прошоз1фовашш геологического разреза: реа;шзована методика оценки напряжснло-деформ1фоваиного состошшя геофеда, показателей энфгосмкости проицаемости, сейсмического потешиила, добротности и других динамических и геологических характфистик. Для прогноз1фова1шя очагов активизаций используется сейсмотектонический подход на основе увязки петролого-1 софнзнческих и сеисмотомо1рафического объемного модс.нфоваш1Я с данными Ш1Тфпрегащп1 стационарного и возбужденного состоять сейсмической геофеды, получаемых по мониторинговым наблюдениям.

Разрабатываемая в Центре "Геон" система прогноза сейсмической опасности включает / 24,40,48/:

1. Глубинное геодинамическое картирование, основанное на использовании комплекса сейсмических и электромагнитных зондирований, регистрации местных, близких и дальних землетрясений, анализа данных гравимаппггных и аэрокосмосъсмок н дополняющих методов. Набгаодешм проводятся по региональным профилям, образующим опорную сеть сснсмоопасного рспюна. Определяются контуры геоблоков с различными геодшамичеекми режимами, тектошгаеская расслосшюсгь и петрологическая зональность литосферы, положение межблоковых зон сочленения, контрошфуемых, как правило, активными региональными разломами. Осуществляется количественный прошоз геометрических и физико-геологических параметров геосреды для целей регионального сейсмического районирования территорий, оценка регионального поля напряжений и выбора объектов для детальных работ.

2. Профильно-площа,чные комплексные исследования в масштабе детального сейсмического райошфования (1:1000000 - 1:200000) в районах прогноз1фуемых еейсмогенных зон и потенциальных очагов активации с применением долговременных локальных сетей наблюдении за слабой (местной) сейсмичностью, электромагнитными полями; геоакустическими шумами, флюидодинамикой, приливными деформациями. В разрезе коры выделяются слои и обласи с аномальными физическими и тензочувствнтельнымн свойствами. Осуществляется построение исходной объемной геодинамической модели сейсмоопасной территории с обоснованием сети пунктов геомониториш а.

3. Монигоршп- сейсмогенных зон и очагов активизации (включая ву лканы) с использование стационарных и передвижных локальных сетей с пространствешшмн системами решетращш геофизических и геохимтеских полей. Для локализашш тензочувствительных пунктов на местности используются лпнеаментные и кольцевые (по аэрокосмоснимкам), геодгшамические и ландшафтные индикаторы. Аналнз1фуются фоновые и аномальные геодинампческие явлеши на репюнальном и локальном уровнях. Интерпрепфуются параметры сейсмогенных структур и характеристик сейсмичности.

Осуществляется проптоз1фоваш1е процесса подготовки землетрясешш и критического состояния среды (необратимость дестру ктивных процессов) в масштабах среднесрочного прогноза.

В случае своевремешюй локализашш потенциального очага, использования мобильных сетей наблюдений

и обеспечения автоматтгафовашюго снятия

данных и спектрозональных космодагагых в текущем масштабе времсга! появляется возможность краткосрочного прогноза.

Разработан комплекс работ на опорных региональных профилях, который включает:

- многоволновые трехкомпонентные наблюдения по методике МГСЗ - МОВЗ с глубиной исследования астеносферного слоя (150 -250 км) с регистрацией продольных и поперечных волн от далеких, близких и местных землетрясешш, длшш профилен - сотни километров;

- глубинные электромаппгшые зондировашш МТЗ - ГМТЗ и наблюдения ЗС (либо 43) дм верхней части разреза;

- сейсморазведка МОГТ на территориях распространешм осадочно-вулканогештых пород с регистрацией отраженных волн на временах, обеспечивающих изучение верхней части консолидировашюй коры;

на стадиях проектирования работ и интерпретации материалов в комплекс включаются данные гравнмапштных съемок (карты масштаба 1:1000000), аэрокосмокартографш!, геохимической, гелиевой и геометрической съемок, материалов геодезических, геоморфологических, сейсмотектонических исследований, а также целевого морфоструктурно-тектонического картирования по трассам профилей.

При изучешш очаговых зон и целевых объектов с максимальными размерами 250 х 250 км используются профиль-площадные системы наблюдений:

- система с совместной расстановкой МГСЗ - MPC и МОВЗ. Отрабатываются 3-4 профиля МГСЗ - МОВЗ, пересекающихся в центре исследуемого участка с данной годографа, позволяющей регистрацшо рефрагированных волн от подошвы коры и площадная расстановка MPC с заданным (в зависимости от глубшш гипоцентров) расстоянием между станциями. Размеры расстановки и количество используемых землетрясешш подбираются в зависимости от устойчивости шггерпретащш скоростного разреза в верхней манттш (не глубже 150 км). Продолжительность наблюдений MPC составляет 2 - 3 месяца -время необходимое для регнетращш достаточного количества землетрясешш с широким спектром азимутов сейсмического луча на эпицентр;

- система, образованная сетью профилей MPC и площадной долговременной расстановкой MPC;

площадная долговременная система наблюдешш МОВЗ с плотной сстыо сейсмических станщш.

Во всех вариантах для площадной (50x50 км;) расстановки первоначально в течении 2-3 месяцев используются от 20 до 35 сейсмических регистраторов, а далее постояшю - 10 - 12.

Профиль - площадные системы обеспечивают создание объемных моделей за счет использовашм проходящих продольных и обменных волн землетрясешш, подходящих к объекту изучения под углом близким к вертикали, с глубины порядка 100-120 км, что можно рассматривать как результат "сейсмического просвечивания". Проводятся послойные томографические построншя. Контроль построений осуществляется по сопоставимости различных способов обработки и вариантов томографического алгоритма. Сейсмологические наблюдения дополняются элсктроразведочнымн исследованиями МТЗ-ЗС в варианте площадных наблюдешш и гравиметрической сетью профилей, обеспечивающих выявления зон дислокационного разуплотнения (объемной пустотности, прошщаемости, тращшоватостн).

Используются методы в зависимости от изучешюсти территории и геолошческих условии. Для выявления динамически активных элементов в комплекс работ включаются режимные профильные наблюдения с целью выявлешм вариаций геофизических (геохимических) полей. Зоны "живых" разломов и очагов актнвизащш выявляются по максимальной дисперсии геофизических параметров вдоль режимных профилей и пространственному распределешпо эпицентров слабых землетрясешш. По этим и другим показателям реконструируется общая морфоструктура нарушенности среды и возможное положите концентров и излучателей упругой энерпш. Высокая точность пространственной привязки очагов слабых землетрясешш (из-за малости их объема) позволяет надежно трассировать сейсмофокальные зоны. В последние годы при учаеттш и под руководством автора Центром "Геон" было выполнено свыше 12 тые.км региональных профилей МГСЗ-МРС пересекающих сейсмоопасные районы Дальнего Востока, Восточной Сибири, Байкальской зоны, Алтае-Саянской области, Северного Кавказа, Армешш, Кольского полуострова. Для части их них (профили Базальт, Кварц, Рубин, Спитак) выполнены оценки напряженного состояния, показателей упругой энергоемкости, "обменонасыщенности", добротности и других параметров, характеризующих геологические свойства геоструктур / 40,48/.

Это позволило:

- обеспечить создание глубинной количественной геофизической основы для детального и регионального сейсмического районирования;

- уточшпь положение и динамические параметры региональных активиз1фованных разломов и геоблоков с разным гсодинамнчсским режимом;

- 1штегр1фовать Ш1формашпо о расчетных параметрах для моделтфовагаы напряжешю-деформ1фовашюго состояния среды;

- осуществлять прогноз аномальных геодтшамических явлении и локальных очаговых активизащш;

обеспечить опорной информацией исследования по еовремешшм движашям прикладного характера (наблюдешш за деформациями основашш крупных промышленных сооружешш, изучение деформаций, связашгых с горными ргботами и выявление разломов, пфекрытых осадочными чехлами и т.д.).

Полученные матфиалы о связи сейсмичности с разнотипными и разноглубинными структурами позволяют поставить вопрос о реализации принципа послойного (поэтапного) сейсмического райошфова1шя (СР) ипропюз1фоваш1Я.

Сейсмическое райошфоваш1е, особешю на этапе ДСР, строго говоря, должно быть привязано к глубинам очагов землетрясешш. поэтому целесообразно при составлении карт сейсмогашых зон (СЗ) давать их контуры в поэтажном изображешш. В общем случае контуры разноглубинных СЗ для одного и того же района могут не совпадать по форме, площади или направленности главных осей деформации деструктивных зон.

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

МГСЗ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОН.

Создание системы геотраверсов России. Изучешю глу бшшого строения литосферы по системе трансрспюнальных сейсмических профилей (гсотравсрсов) является одним из приоритеты* направлешш региональных исследовании.

В России выполнено более 120 тыс.км сейсмических исследований ГСЗ-МРС по трансрспюнальным профилям в рамках международной литосферной программы. Их большая часть (около 70 тыс.км) отработана Центром "Гсон" по методике многоволнового сейсмического зонщфования и нашла нпфокое применение в многочисленных региональных обобщениях, проведенных с использованием разных методик шггерпретащш Центром "Геон", НПО "Нефтегеофизика", ВСЕГЕИ и друттшн оргашпациями.

С 1992 г ВСЕГЕИ и Центр "Геон" приступили к выполнешпо долговременной программы подготовки к изданию "Атласа полосовых геологических и геофизических карт и разрезов" по системе геотраверсов России /30,33,36/. В первую очередь а галаса включены четыре геотраверса общей протяженностью 14 тыс. км, пересекающих крупнейшие геоструктуры литосферы Евразийского конт1шента. Эти комплексные исследования выполняются на обширной 1шформащюнной базе с использованием едшюй методической схемы глубинного гсолого-гсофизического моделирования.

В ходе работ, наряду с опорными данными многоволнового ГСЗ, в комплексный анализ вовлекаются материалы средне- и мелкомасштабных геологических, структурно-тектонических, магнитометрических, геотермических нсследовашш, данные профильных и точечных геофизических наблюдешш (в том числе, магннтотеллурнческого зондировашм), материалы дистанционных съемок и линеаментного анализа рельефа местности, результаты опорного структурно-параметрического бурашя.

Профильные работы МГСЗ осуществлены в масштабе 1:1000000; сводные геологические, гравиметрические, мапштометрнческие работы масштаба 1:1000000 выполнены в разные годы в пределах всей территории страны; аналогичные работы следующего по детальности общегосударственного масштаба 1:200000 покрывают территорию далеко не полностью.

Суммируя эти факты и учитывая возможность оперативного издания атласа, редакционная коллегия, состоящая из ведущих специалистов ВСЕГЕИ и Центра "Геон", остановилась на масштабе 1: 2500000. В настоящее время такого типа работы выполняются совместно с геологами АН Китая по трансконттшентальному профилю ГСЗ Мурманск - Тайвань.

Базовой информацией, определяющей главные особенности глубинных моделей, являются данные МГСЗ, выполненные в модификации точечного профилирования при решетращш трех компонент смещения почвы и интерпретащш рефрагированных (продольных и поперечных) и обменных волн. Сейсмические разрезы содержат обширную 1шформашпо о количестве, типе, птсометрш1 и поведешш внутрилнтосферных границ, значешш скоростей продольных, поперечных волн и их отношешш, добротности, анизотропных свойствах среды и др.

* Волновые поля н модель земной коры (континентальной часта). - Киев: Наукова думка, 1973

Анализ разрезов МГСЗ по всей территории страны позволил исследователям судить о строении земиоП коры. Н.И.Павленкова* разработала модель сейсмической расслоешюсш земной коры, состоящую из верхнекорового,

промежуточного и нижнекорового мегаслоев с характерными шггервальными значашямн продольной скорости. Слон разделены регионально прослеживаемыми границами Ю и Кг.

В качестве радиальных ограничешш коры пршшмаются опорные сейсмические поверхности, соответствующие подошве вулканогешю-осадочного чехла (кровле фундамента) и поверхности Мохоровичича.

Новейшие данные МГСЗ, полученные Центром "Геон", свидетельствуют о более сложной линзовидно-слоистой структуре коры и верхней мантии, характеризующейся разнообразными вертикальными и латеральными изменениями упругих характеристик. В обощешюм виде для консолидированной части коры они могут быть сведены к трехслойной модели, но свидетельствуют о ее значительной генерализации.

В качестве главных элементов радиальной расслоенностн континентальной коры принимаются:

- вулкано-осадочный мегаслой, характеризуюццшея большим диапазоном значений пластовой скорости продольных волн (2.0 -6.0 км/с) и плотности (1.8 - 2.8 г/см);

вер.хнекоровой грашгго-метамофический мегаслой со скоростями 5.7 - 6.0 км/с и плотностью 2.60 - 2.80 г/см;

про межуточный гнейсо-базит-гранулитовьш мегаслой с параметрами 6.4 - 6.8 км/с и 2.80 - 2.94 г/см;

Ш1Жнекоровой базит-гранулитовый мегаслой со скоростью 6.8 -7.2 км/с и плотностью 2.95 - 3.10 г/см.

Дашшс МГСЗ обеспечивают латеральное прослежнвашгс подошвы мегаслоя и до двух - трех опорных сейсмостратнграфнчсских разделов внутри чехла. В рамках этого подхода выполнено экспериментальное построешю серш! 1штерпретацио1шых разрезов и полосовых карт вдоль геотраверса Мурманск - Кызыл (Костюченко С.Л., 1995). Формируемый комплект карт и разрезов по геотравсрсам может найти применение в региональных геологических, геодинамических, минералогических и геоэкологических исследованиях /32,33,36/.

Переориентация в ко1ще 80-х - начале 90-х годов Федеральных интересов на углублешюе изучение природных богатств росашскнх территорий в условиях новых экономических требовашш, в частности касающихся рентабельности эксплуатащш

малых месторождений, расположенных в промышленно развитых районах, обусловила развертывать ппфокомасштаб1п>1х комплексных геолого-геофизическнх исследований в

центральных районах Восточно-Европейской платформы, в т.ч. в пределах Московской еннеклизы. Осуществляются ош! в рамках программы "Рифей", возглавляемой проф. Д.Л.Федоровым, а автор являегся членом комитета — ответственным за исследования методом МГСЗ.

Поскольку трудно ожидать протяженные структуры, то при работах МГСЗ на Московской синеклизе принят шаг наблюдений 2-3 км вместо расстоятшя между регистратором 7-10 км обычно применяемому при работах на геотраверсах. Это позволяет разрешать по горизонтали структуры 6-9 км. В остальном методика работ МГСЗ осталась прежней.

Ниже приводятся основные результаты профильных наблюдешш, иллюсгр1фующие не только новые геоло-геофизическне выводы, но п эффективность МГСЗ.

Основаны они на глубинных зонддфова1Шях МГСЗ-РС вдоль опорных прфилен обшей притяжешюстью 1800 км, анализе, увязке, шгтерпреташш и обобщении материалов предыдущих сейсмических исследовашш преломленными волнами (около 5240 км профильных наблюдешш КМПВ и 350 пунктов ТЗ) и их комплекифовашш с гравитационными, магнитными и геологическими данными.

Особенности строения земной коры, включая осадочный чехол, поверхность фундамента, консолидированную часть коры, границу Мохоровичича и подкоровые горизонты мантии, выявлены. Поверхность фундамента зафикафована на глубинах от 1.4-2 км на бортах еннеклизы до 4.5 км в ее наиболее погруженный средней части. Консолндтфованная часть коры обнаруживает сложное линзовндно-слоистое строение с мозаичным распределением скоростей Р и Б волн при их общем возрастают от кровли к подошве соответственно от 6.0 до 7.3 км/с и от 3.45 до 4.1 км/с, с глу бины 8-10 км преобладают повышенные значения скоростных параметров в центральной наиболее прогнутой геоструктуре. Поверхность Мохоровичича в пределах еннеклизы и прилегающих с севера районах южного склона Балпшского щита располагаются на отметках 40-42 км, в то время как на юге под Токмовскнм сводом Волго-Уральскоп синеклнзы наблюдается на уровне 46-47 км.

Измените глубины залегания происходит на относительно коротком участке протяжешюстью около 40-60 км, что позволяет предположить разломную пр1фоду градиентной зоны. Свойственные синеклизе уплотнение

консолидированной части земной коры и присутствие в ее осевой зоне высокоскоростных консолидированных масс (возможно связанных с внедрением мантийных пород основного состава) свидельствуют о наличии рифтогегаюй стадии в ее эволюшш/ 43/

Анализ современных геолого-геофнзическнх материалов по глубинному строению Барснцсвоморского, Мезенского, Московского (Среднерусского), Пачелмского и Прикаспийского осадочных бассейнов позволяет выделить в их развитии докембрийскую стадшо рифтогенеза /47/. Приурочегаюсть разнотипных геологических структур, из которых Мезенская, Среднерусская и Пачелмская сформ1гровались в пределах ВосточноЕвропейского кратона, а Барснцевоморская и Прикаспийская - за его границами, к трансрепюналыюму дивергентному поясу отражает генетическую взаимосвязь крупнейших нефтегазовых провинций с внутрикратошплмн этгрифтовыми бассейнами. Дашюе обстоятельство рассматривается как дополшгтельный положительный аспект при оценке нефтегазового потешшала платформенных объектов.

Достижашя метода МГСЗ послужили основанием для геофизиков США впервые в 1995 г. отработать профиль Аляска-Канада-США-Мексика длиной 3000 км с расстоятшем между автономными трехкомпоиентными регистраторами 5 км с производством 60 взрывов конденсированного ВВ весом каждого 2 тошпы и более.

Таким образом, США - это уже вторая страна после КНР, которая осуществляет работы методом МГСЗ по профилям, ранее предусмотренным международной про1раммой "Глобус" (Е.А.Коздовскнй, В.Ю.Зайченко, Щукин Ю.К , Ерхов В.А. и др.) по изученшо глубшшого изучения не;ф с помощью свсрхдлшшых профилей и сверхглубоких скважин.

Применение глубинных сейсмических исследований для оценки сейсмичности и прогноза землетрясений. С целью оценки и прогноза сейсмичности на протяжении последних 20-25 лет, разрабатывались различные программы по глубшшому нзучешпо недр Земли, охватывающие территорш! всех республик, а ньше - стран СНГ. Среди них программы: "Кора и маишя Земли"; "Региональное изучение территории СССР"; "М1фовая 1равимстрическая съемка"; "Сейсмическая опасность"; "Глубокое и сверхглубокое бурение и глубшшме геофизические исследования по системе геотраверсов 1 и 2 классов" н некоторые другие.

Исследования МГСЗ-МРС на свфхдлинных профилях с нспользовашюм мощных источников колебашш, включая мирные ядфныс взрывы, значительно расширило возможности метода, увелич! ш глубшпюеть нсследоваша"! на отдельных профилях до сотен километров.

Итош работ по решональным программам в части глубшшых сейсмических исследований сводятся к следующему / 35 /:

1. На тфритории СНГ создана транфепюнальная опорная сеть гсотравфсов МГСЗ-МРС с суммарной протяжешюстыо профилей более 120 тыс.км . Объемы работ МГСЗ-МРС распределены следующим образом:

страны объем страны объем

Россия 102400 км Таджикистан 900 км

Казахстан 8700 км Азербайджан 520 км

Туркмения 2300 км Киргизия 450 км

Узбекистан 1800 км Грузия 430 км

Украина 1700 км Белоруссии 300 км

Если приведенные объемы (поглсм) отнести к 1000 км2 тфрнторш!, то получаются следующие показатели (поглсм/км2): Украш1а - 30, Республики Кавказа и Средней Азии - 10, Россия - 5. Эти данные свидетельствуют не только о вшшашш к изучению сенсмоопасных зон, но н национальной политике в бывшем СССР.

2. Как уже отмечалось выше, получены данные об осбенностях распределения физических свойств пород и блоковой структуры в разрезе литосферы. Впфвые выявлены внутрикоровые волноводы, "промежуточный" слой в сиалической коре и в итоге предложена новая (трехслойная) обобщенная модель земной коры. Геометрические и скоростные соотношения ее вфхнего, промежуточного и нижнего слоев стали рассматриваться в качестве значимых крнтфиев при установлении тектонотипов и прогнозе геодтшамического режима коры. Решающим при этом являются свойства промежуточного слоя.

3. Интфпрстация и обощение результатов работ по программе "Сейсмическая опасность" (1980-1989гл\), выполненных специалистами, позволили установить ряд положений, важных для развития прогнозной сейсмологии:

- значительная вфтикальная и латфальная неоднородности характерны для строения не только земной коры, но и всей литосферы;

- связь глубшшого строения с прнповфхностными гсолошческими стружтурами сложна: наблюдаемые несоответствия между скоростными характеристиками и параметрами, получаемыми при шггерпретащш потенциальных полей, могут свидетельствовав о сильной расслоенное™ и гетерогенности литосферы;

- ряд сейсмических грашщ отражает не структурно-вещественные измене!шя в земной коре, а геодинамическое и фазовое состояние феды;

- области резкого изменения физических свойств промежуточного слоя коры и Пфеходного комплекса "кора-мантия2 являются индикаторами возможной или существующей локальной тектонической активизации в данном районе.

Прнмфом,иллюстрирующим возможности современных геофизический исследовашш дтя детального (масштаба 1:200000) н опфативного изучеш1я районов повышегаюй сейсмоопасностн и для локализации потенциально наиболее опасных участков, являются комплексные работы в Армении /24/. Oini были выполнены объедш!еш1ями "Нефтегеофизика", Центр "Геон", "Армгеолошя", "Грузгеолошя", "Днепргеофизика",

"Аэрогеолошя", ВИМСом фазу же после Спитакского землетрясения в сжатые фоки (менее года от начала проектировашм работ до завфшения геологической шггфпретацнн получе1шых геофизических матфиалов).

Осуществлешюе при этом комплексное изучешю Малокавказского сейсмоопасного района представляет собой пршпщпиальпо новый метод познаш1я земш>1х недр. Обьедшмя сейсморазведоч] гые исследовашш МГСЗ - MPC с решстрацией как исскуственных, так и естественных (землетрясения) источников упругих колебании, гравимефические построашя и глубшшуто электроразведау, метод позволяет получить разносгорошною 1шформацшо об одном и т ом же объекте, что существенно повышает надежность сформулировашшх выводов. Важно также то, что названные виды исследований в полевой и камфальный пфиод были реализованы в едином хронологическом шггсрвалс, что являегся необходимым условием дтя комплексного изучишя быстро меняюнп1хся во времеш! событий. Кроме того, обеспечивается опфативная увязка ннформащш не на стадш! завфшенных nocipocHirii, а в течение интфпретациошюго цикла.

Получешгые результаты отражают новьш уровень геолого-геофизического познания и не могут быть сопоставлены с матфиалами более рашшх исследовашш, имеющими качесгвстшый характер. Впфвые для тектошшески и сейсмичесю! активной

областн Малого Кавказа получены сведения о скоростных, геоэ.тектричсских характеристиках среды формирования очагов Спитакских землетрясений, подтверждающие высказашгые вьппе предположс1шя о важной po.ni расслоешюсти (волноводы и высокоскоростные образовашм) в сейсмогенезисе активных регионов, региональных и локальных полей напряжения, по границам аномалий которых формируются очаги землетрясешш.

Анализ выявленных особенностей строения земной коры в Армении позволяет наметить вдоль линии профиля наблюдешш участей повышешюй сейсмической опасности. Кроме Спитакского, ими являются районы Еревана и Богдановки - Ахалкалаки. В пределах последних в верхней части земной коры на глубинах соо1встствснно 5 - 6 и 7 - 8 км установлны зоны контактов скоростных неоднородностей, сходные с обнаружешгыми в Спитакском районе. Нужны специальные детальные работы по уточнешно степени их потенциальной сейсмической опасности и окотуриваншо выявленных зон. Результаты убедительно свигельсгвуют о необходимости не только комплесного синхронного по методам, но и коллективного выполнения работ в короткие сроки при централизованном руководстве и оперативном маневрировашт ресурсами.

Все это потребовало пересмотра некоторых традиционных подходов к проблеме сейсмогенеза и дало возжожность приблизиться к пониманию физической сущности процессов, порождающих очаги сильных землетрясешш.

После разрушительных Спитакского (1988 г.) и Рача-Джавского (1991 г.) землетрясешш стало также очевидным, что без более детального, чем раньше, знания особенностей глубинного строения н лшамических характеристик земной коры прогнозная сейсмология малоэффективна. Без детальных моделей геологической среды и реальных моделей процессов подготовки землетрясешш сейсмология лишена своей методологической основы /40/.

Традиционное использование моделей упругих сред (вязкости, пластичности) оказалось недостаточным. Появилось понимание того, что землетрясение - это тонкое взаимодействие непрерывного н дискретного, локального и регионального, внешнего (экзогешюго) и внутреннего (эндогенного). Новой физической основой для сейсмологов все более становится физика и механика разрутпешм и термодинамика гетерогенных сред. Именно поэтому резко возросла роль полевой геофизики в решении футцаментальных проблем сейсмологии. В модели разрушения обязательным условием является априорная информация о

граничных условиях, получаемая в результате натурных наблюдений, чего не требовалось в теорш! упругих сред.

Поэтому требованиями нового этапа региональных глубинных исследований являются:

- увязка всех имеющихся, в том числе в странах СНГ профшгей ГСЗ-МОВЗ в единую систему, и при необходимости повторные наблюдения по эталонным (опорным) пересекающим очаговые зоны профилям доя целей геодинамической шггерпретации;

- наращива1ше сети профилей 2 класса в масштабе детального сейсмического райошфовашы (прежде всего в районах крупных промышлешшх и гражданских агломеращш, расположенных в сейсмоопасных зонах);

- использование профильно-площадных систем наблюдешш в очаговых зонах с регистрацией упругих колебаний от далеких землетрясешш и объемным (томографическим) изображением скоростных параметров среды (такие работы проведены в Грозненской, Дагестанской и Спитакской очаговых зонах);

- детальные и мопиторшгговые сейсмологические наблюдения за местной сейсмичностью с использовашюм локальных групп сейсмических станщш на целевых объектах и в очаговых зонах;

- функциональное объедшшше станционарных региональных сетей и локальных передвижных сетей Центра "Геон" и других органнзащш;

- комплексность исследований с целью обеспечашя расчетов полей напряжений для структур и объектов с выявленной аномальной геодашамикой, более ппфокое использование па совмещенных профилях геохимических, аэрокосмнческих, геодезических и морфоструктурных исследовашш, форм!фоваш1с в связи с этим банков данных с новой методологией и стандартами обработки, хранения и представления материалов;

- разработка и использование новых технолоиш и методик наблюдений и обработки данных (ссйсмотомо1рафия, шумовая -эмнссиош1ая ссйсмомегрия, информащюшю-структурная технология "Истод прогноз", технология МТЗ "МТ-Экран-РС" и др., что позволит использовать более сложные Ш1терпретаци0Ш1ые модели геологической среды;

- разработка нового перечня неходшлх материалов, необходимых для обеспечения нсследовашп! по детальному сейсмическому райошфовашио в части глубшшого строения и динамических (тектонофизических) характеристик геологической среды. Также приведены результаты исследовашш второго этапа, на примере углубленной обработки геотраверсов "Базальт", "Рубин" и регионального профиля 2 класса "Спитак".

Ана.шз скоростной структуры полей Р-волп (по характеру изолиний cKopocTeii) по профилю "Базальт" и "Рубин" позволяет установит!,, что для всех ссйсмоопаспых регионов выделяется высокоскоростная куполовидная структура с высокоплотным ядром (h до 25 км, V - 6.6-6.8 км/час) с размерами 100-400 км (Газлийская, Казанджнкская, Среднеуральская и др.). Это позволяет предположить, что области ядерных структур являются областями аккумуляции энерпш, областями напряженного состояния - концентраторами напряжений.

Оценка напряженного состояния может быть определена по методике Крылова C.B. (разработано на примере Муйского землетрясс1шя) по упрушм модулям - модуль сдвига (G) и модуль всестороннего сжатия (К). (G,K)=f(Vp,Vs)

По этим модулям оцешшаются коэффициенты упругой энергоемкости (gr и gn) или показатели энфгоемкосш (рг и рп) горных пород. Этт1 величины характеризуют способность едттчиого объема горных пород накапливать потенциальную энфппо Е в процессе их упрутой деформации под действием касательных (г) и нормальных (п) напряжешш и соответствующих сдвиговых и объемных деформаций, не выходящих за пределы упругости.

На части профиля "Базальт" была рассчитана величина потенциальной энфпш Е. Она изменяется от (38-42)х109 Дж/м3 в вф.хней части коры до (65-90)х109 Дж/м3 в нижней коре.

Для всех сильных землетрясешш характерна приуроченность к краевым градиентным зонам с высокими значениями Е:

Красноводское (1895г.) - М>8.0;

Казанджикское ( 1946 г.) - М-7.5;

Газлинское (1976 г.) - М>7.5.

Если задаваться конкретными значениями упругих деформации, а не едшшчными, то можно придти к конкретной оценке величины накопленной потенциальной энергии в ядрах куполовидных структур, разрядка которых по Пфиффнн куполовидных структур приводит к возникновегапо сильных землетрясений, что хорошо согласуется с современными моделями процессов подготовки землетрясегаш (Добровольсгаш, Г.А.Гамбурцев). Среднеуральская зона - потенциальньш источник сильного землетрясишя, т.к. значение Е= 10x10? Дж/м3, т.е. порядок тот же, что и в Газли. Именно этот результат, а таже наличие огромного промышленного производства, в том числе опасного, побудило автора, В.С.Дружина и Б.П.Рыжего в 1989 г. поставить проблему сейсмичности Урала, выполнить профильные наблюдения /37,55/,

затем провеста райошфованне и выделить для последующего мониторинга Средний Урал.

С целью определения очагов земелетрясений и оценки иапряжешюго соетошшя среды по сейсмическим записям от взрывов по методу МГСЗ и от проходящих волн земелетрясешш по методу MPC автор в сотрудничестве с И.С. Махшшым, C.B. Васильевым и И.Н. Кадуршп>ш разработал специальную методику на основе 1шформацнонно-структурной технологии "Истод-прогноз" / 40 /.

В качестве исходных данных используется поле времен по продольным н поперечным волнам, и на этой основе получают образ распределения тектонических напряжений в разрезе профиля.

На участке профиля МГСЗ - MPC "Базальт - 2", протяженностью 1000 км, пересекающем актпвиз1фоваш1ую часть Байкальской рифтовой зоны, аномальные поля по данным обработки "Истод" - технологии выделяются северо-восточнее озера Байкал и носят зонально-мозаичный характер. В морфоструктурном отношении аномалии приурочены к окончаниям локальных грабен-рифтов, осложняющих крупные поднятия Байкальского фундамента, и являющихся наиболее

сейсмоактивными в последнее время.

Для Спитакского профиля, более сложного по напряженно-дсфор.\нфова1Шому состояшпо, были использованы различные технолопш расчета поля напряжешш с привлечашем комплекса параметров (алгоритмы Махлтша, Фадеева, Михайлова). Выделенные по "Истод" - технологии очаги хорошо коррелфутотся с участками определенными выше по результатам особенностей глубшшого строения /24/. Отметим, что привлечение местной сейсмичности позволяет для выделешюго очага ответить на вопрос: идет ли в нем подготовка землетрясения или происходит релаксация иапряжешюго состояния от ранее прошедшего земелетрясишя.

Метод "Истод-прогноз" (с исходными дашшми от проходящих воли зсм.тсфясений) является основным в технологнн Кавмшшодского АЭУ и позволяет в автомапшфовашюм виде, например, с помощью факс-модемной связи, периодически передавать сведения о напряженном состояшш полигона.

Описанная выше технолопш исследования для детального (площадного) изучения может быть рекомендована и для .футах сейсмоопасных регионов.

В настоящее время с участием автора составляется международная пограмма глубинных геолото-геофизическш исследовашш "Сейсмическая опасность Центральной и юго-Восточной Европы". В ее реализации будут участвовать оргаш1зации Росаш, Украшш, Молдаыш, Румьппш. В программе предусмотрена реконструташя напряженно-деформационноге состошшя сред1)1 глубокофокусной зоны Вранча по комплексу параметров.

В 1994 г. Центром "Геон" на Украине начаты совместные работы по оценке сейсмической опасности Крыма и Азово-Черноморскогс ссйсмоопасного региона в целом.

В этом же году инициатива по научно-техническому сотрудничеству с Россией в области геологического изучения недр высказана со стороны Казахстана, Узбекистана, Киргизии.

Использование глубинных сейсмических зондирований для геоэкологических исследований. В последние годы расширяется комплексные геотехнологические исследования антропогенных и техногенных воздействий на природу в условиях городских насыщенных 1 ш фр а структур 01 \ эксосистем, промышленных комплексов и сельхозугодий.

Из-за угрожающего здоровью людей загрязнения окружающей среды требуются изучения всех компонентов геолошческой среды (пород, подземных горизонтов, водотоков, городских и сельских ландшафтов).

Помимо этого стоит задача экологической оптимизации геологоразведочного процесса, оценю! воздействия на природу предприятий по добыче и переработке нефти и газа, рудных и угольных разработок комплекса полезных ископаемых, а также выбор и оценка площадок под строительство полигонов захоронения, шлейфов промышленных выбросов химических I атомных производств, а также геосейсмичностн территорш! I городов.

Разработашия с участием автора программа системны? экологических исследовашш включает комплекс методов геофизических, геохимических, дистанционных

геоморфол огических, гидрогеологических /34,41,46/.

Для оценю! устойчивости территорш"!, степени опасности до сооруженш! трещиноватости применяется комплек мапшторазведочных, электроразведочных, сейсморазведочных I аэрокосмических методов.

Оценка загазованности, накоплешм промышленных отходов формирующих своеобразньш состав газовой фазы, являютс предпосылкой газовой геохимии.

Карстоопасные зоны изучаются гравиразведкой, эманациошюй съемкой, сейсморазведкой, шлейфы атомных предприятий -радиометрией, загрязнение почв и растений - ядерной спектрометрией, лиго- и фитогеохнмией.

Разновременная съемка (мониторинг) должна помочь выявить участки за1рязнсипя, разбраковать выявленные аномальные зоны на поверхностные и глубинные и выявить дшгамику изменеш!Я этих аномалий.

Глубинность предполагаемых тектошгческих нарушений и возможных каналов перетока , выявленных дисташшонными мегодами, может быть оценена по датам наземной сейсморазведки, ОГТ, а также МГСЗ, магниторазведки, электроразведки.

Разработанная технология глубинных сейсмических зондирований позволяег перейти к оценке экологии глубшшых промышленных объектов, фундамента и даже поверхностей Мохо.

Коррелятшя анома.пш разных видов сьемок с данными геолошческого строения территорш! определяет их глубинную, геологическую природу.

При оценке и выявлешш внешпего техногегшого загрязнешгя пршшмаются наоборот, аномалии негеолопгческого характера, приуроченные к объектам, газопроводам, теплотрассам, а также автомобильным и железнодорожным трассам. Глобальный характер экологических загрязнентш, неисчерпаемые источники энерпш в руках человека, экспрессностъ наблюдешш на больших территориях требуют использования данных аэрокосмических исследовашш в виде черно-белой, цветной, спектрозоналыюй, инфракрасной, радиолокационной съемок на различных уровнях: космос, воздух и наземные наблюдения. Наиболее эффективен для оценки загрязнения цветной и спектрозональный аэрокосмомотшторштг.

При оценке областей сейсмической нестабильности расположешгя эпицентров землетрясешш отмечается их приуроченность к линейным разломам. Автором, совместно с Г.П.Попсун-Шапко и другими, установлена приуроченность их также к кольцевым разломам, кольцевым структурам.

Используемый комплекс наземных геофизических методов для разбраковки проводящих разломов и зон должен бьггь применен одновременно с ГСЗ для анализа их глубшшых корней и оценки их сейсмичности.

Выявление региональных сейсмоактивных разломов (в том числе по периферии крупных кольцевых структур) наиболее эффективно по дагшым структурного дешифрирования результатов космических съемок.

И(пользование для оценки сейсмоактнвносш и сейсмопропюза гндродеформацнонного эффекта Вартаняна-Куликова, автор предлагает в виде спектрозонального и 1шфракрасного коемомошгторннга ( аэромошггоринга) в комплексе с наблюдениями в наземных эталонных объектах, сейсмостанциях и экологических станциях.

Сенсмомониторинговые наблюдения проводятся в Центральном Дагестане, на Кавминводском полигоне, вблизи г. Саратова и других районах.

Для очаговых зон Спитакского, Грозненского, Шемахштского земелетрясешш выполнены построения трехмерных объемных моделей среды и определены критершт для выявления потенциальных очагов активизации.

Разработанная методика позволяет:

осуществлять (по совокупности выявленных критериев) региональное прогнозирование сейсмоопасных участков размером не менее 100 км, что является базовой оценкой для локальных сетей и проведаше геомониторинга для краткосрочного и среднесрочного прогноза,

выявить совокупность относительно устойчивых геологогеофизических критериев для опознатшя возможных районов разрушительных зсмелстрясеннй (М>7.0).

Необходимость более рационального и экономического использоватшя дашшгх космоаэромошггорннга привело нас к создашпо единой профаммы космоаэросейсмоэколошческих исследовашш на сейсмоопасной, нефтегазодобьшающей и промышленной территориях Pocciui.

Использование одашх и тех же данных для геосейсмическою прогноза и эколошческой оценки территории с учетом, конечно, различных критериев позволяет повысить эффективность геосейсмоэко.тошческих исследований.

Использование метода разведочной сейсмологии для изучения городских агломерации и icmioi ciiiioíi деятельности человека.

Техногенная деятельнос ть человека, по результатам исследовашш различных авторов, может приводил, к возникновешпо вызвашюй сейсмичности (возбуждештых землефясештй).

Необходимым условием этого является наличие зоны или зон разломов различного заложения и свойств. В результате техногешюй деятельности человека возможно оживление старых разломов iltii увеличение интенсивности сейсмопроявлснин живущих разломов как в

сейсмоактивных, так и в асейсмичных

репюнах. Спхсковым механизмом при этом могут служить следующие техногегпаге процессы: сооружение плотины и заполнение водой крупных водохранилищ, шгьекции воды в скважшгы под большим даатением; проведение горных работ, вьфаботок; проведенгге больших взрывов; разработка нефтянных и газовых месторождешш.

Было установлено, что землетрясешы влияют иа движение флюидов, пластовые давления и температуру, на состояние обсадных колонн. Скважины реапфуют изменением добычи и пластового давления как на местные, так и на дальние землетрясения.

В 1962 г. И.В.Померанцевой впервые в асенсмичной зоне на Юго-Востоке Русской платформе зарегистрированы очаги местных землетрясешш, по которым проведены зоны разломов. Зона разломов с очагами в земной коре расположена почти под центром крупного Ромагпкинского месторождения нефти, эксплуатация которого (с законтурным заводнением) ведется у же более 30 лет.

В 1982 г. эта зона вновь начала функциошфовать, в результате чего в г.Альметьевске отмечались землетрясения шггснсивностмо 3-4 и до 5 баллов, а во всей зоне интенсивность доходила до 6 баллов. Так, например в октябре 1991 г. ощущали в г. Альметьевске землетрясение силой около 5 баллов.

Проведенные псследоваш1я как в сейсмоактивных (Газли, Старогрозненские месторождения), так и в асейсмичных (Ромашкннское месторождение ) районах позволили предположить, что не только разработка месторождешш, но и добыча воды, закачка воды в пласт и другие факторы, наблюдаемые в пределах крупных промышленных городах, могут являться спусковым механизмом для местных землетрясешшю. Оин способны активиз1фовать зоны разломов под крупными промышлешплми городами, в результате чего неконтро.ифуемая техногенная деятельность человека может привести, особенно в пределах крупных промышлешгых городов, к непредсказуемым катастрофическим последствиям. В целях предотвращай^ таких последствий разрабатъшалась программа изучения глубшшого строения земной коры, выявления зон разломов, определения их пргфо,[ы п сейсмичности под крупными промышленными городами.

Первые в мире работы на территории крупного промышленного города были поставлены И.В.Помфанцевой и А.Н.Мозженко в г.Ташкенте фазу же после Пфвого толчка 26 апреля 1966 года . * Работы проводились по созданному ими методу MPC с помощью 13 статно! "Земля". С 16 шоня по 22 декабря 1966 года было зарегистрировано 151 далекое (ф = 20°), 189 близких ( ф =0.2-20°), 356 местных Ташкентских (h=0-20 км) землетрясешш и 110 попутных взрывов.

По получешшм данным были построены карты для всех грашщ раздела земной коры, начиная от повфхности палеозойского футщамента и кончая повфхностыо Мохоровичнча, составлены разрезы земной коры по различным направлениям. Под центром Ташкента была намечена небольшая положительная структура по повфхностим фундамента, над которой повфхность Земли с мая по сентябрь 1966 года поднялась на 55 мм. Хотя землетрясение в Ташкенте носило чисто тектошиеский характф, высказывались мнения, что могло быть спровоцировано техногенной деятельностью человека.

Приведенные выше экспфиментальные данные послужили основашюм автору поставить исследовашш по изучению глубшшого строения тфрнторш! г.Москвы и организовать в 1988 г. в составе Центра "Геон" сейсмопартшо "Земля". При этом И.В.Помфанцевой ("ВНИИгеофизика"), возглавившей группу шггфпрстации, были разработаны комплексы программ для выделения и коррелящш воли на записях от землетрясешш и попутных взрывов, программы определения динамических параметров волн и построения по ним карт и разрезов. Хорошее совпадение сейсмических и геологических матфиалов по Кольской СГ-3 позволило провести обработку волн Р и S, полученных на записях от землетрясешш с аппаратурой "Земля" в Москве, по аналогичной методике для простых и сложноиостронных сред.

Наблюдения в Москве методом MPC проводились с 4 ноября 1988 г. по июль 1992 г. с помощью 20 регистраторов "Земля-75".

За этот Пфиод отработано 134 точки наблюдения, зарегистрировано 218 далеких землетрясешш и некоторое (пока до конца не определенное) число записей от местных (в пределах Москвы) источников колебаний (землетрясешш или взрывов). Зарегистрирован высокий уровень мнкросейсмическнх колебаний, вызываемых техногенной деятельностью человека.

* Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 г. - Ташкент, ФАН,1971 г.

В результате проведенных исследовании построена карта повфхиостн фундамента под Москвой, на которой выделены два направления зон разломов - шпротного н СЗ-ЮВ простпрання /39/.

Под центром города и под Хорошевским районом выделены "узлы" этих зон разломов. Построены карты границы в гранитном слое (грашща Г)> кровли зоны перехода от грагапного к базальтовому слою (Б), поверхности Мохоровичича ( М).

По всей коре выделены региональные (захватывающие всю кору) и локальные (захватывающие часть коры) зоны разломов. Региональными являются разлом СЗ-ЮВ простирания и широтный, проходящие чфез центр Москвы.

Повфхностъ фундамента залегает на глубгше 1.4-1.6 км на севфе и 2.5 км на юге. Повфхностъ Г располагается на глубинах 6.6-8.2 км, Б - на глубинах 17-19 км, М - на 35-40 км.

Кроме этих карт, по данным, полученным на пяти расстановках станций "Земля", построены карты фона мнкросейсм на Ъ, Х-У компонентах.

Для них характфно наличие ряда максимумов, соответствующих пфесечегагям крупных шоссейных и железнодорожных магистралей и, повидимому, каких-либо мощных установок на промышлешгых объектах.

Кроме записей от далеких землетрясений, на сложном фоне мнкросейсм выделяются записи, по своей форме и характфистике похожие на записи местных землетрясешш. Землетрясегшя выделены в результате пфезаписи обзорных сейсмограмм с шириной марок времени в 60 раз большей, чем обычно применяется для выделения далеких землетрясешш. Одно из местных землетрясешш выделено на времени 11 ч 14 мин 8 июня 1990 г. Предварительное определение эшщентра землетрясегше 11 ч 14 мгш 8 шоня 1990 г., зарепгстрировагшого 20 сташщями "Земля-75", показало его размещение в пределах Хорошевского района, в западной части широтного разлома, вьгделешюго по дашгым обработки далеких землетрясешш. Наличие записей Московских землетрясешш (Т=2.0 с) фочпо трсбуег воспроизведсшгя заново по новой технологии материала, полученного с аппаратурой "Земля - 75" с целью построения очагов местных землетрясений .

Необходимо также установлешге пртгчгш (техногегшых или каких либо других), вызывающих землетрясегше в Москве, их устраггешге или снижение их воздействия.

Уже полученные результаты, наряду с другими геолого-геофизическшш дашшми, используемыми при экспертизе строительства серьезных ответственных зданий и сооружений в г.Москве. Необходимо продолжить мониторинговые наблюдения по методу MPC, в том числе с ссисмоприсмншсамн, размещаемыми в скажннах для повышения отношения сигнал/помеха с целью уточнашя факта обнаружения меспюй сейсмичности и установления причин ее вызывающих.

Подобные исследования важны и для других крупных промышлашых центров России, расположенных в асейсмичных зонах, где сейсмический эффект при строительстве здашн! не учитывался, т.к. даже при относительно слабых 5-6 бальных (по 12 - бальной шкале) толчках вынуждашых землетрясешш могут возникать достаточно серьезные последствия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований, проведенных автором, теорепиески и экспериментально доказана принцшша.плая возможность создания эколошчески более безопасных для природы способов подводного возбуждашя сейсмических сигналов за счет уменыпашя давления в головной части импульса ударной волны. На этой основе разработаны и внедрены линейно-составные заряды, газовые взрывы и пневматические источники.

Обоснована методика определения места заложения заряда, в том числе ядерного, с учетом свойств горных пород, обеспечивающая оптимальные амплитуду и энергию и частотный состав сейсмической волны в гипоцентре взрыва.

Разработаны датчики давления и ускорения, позволившие исследовать фронт ударной волны прн ПЯВ для ГСЗ.

В основу разработанной технолопш МГСЗ входит созданный на твердотельной памяти цифровой регистратор сейсмических сигналов РСС типа "Альфа-Геон", а также сконструированные на его основе аппаратурные комплексы для записи сильных движений от взрывов и землетрясешш и мониторинга напряженного состояния средызнедряшые в районе Петропавловск-Камчатский и на Северном Кавказе.

Новая технология МГСЗ отличаются повышенной информативностью, поскольку все полевые наблюдения проведены с трехкомпонентной регистрацией сейсмических колебашш, что позволило получить данные по продольным и поперечным волнам На ряде профилей в качестве источников сейсмического

сигнала были использоваш.1 мирные ядерш>1е взрывы, что дало возможность увеличить глубшшость исследовашш до нескольких сотен километров.

При участии автора была создана каркасная сеть региональных сейсмических профилен МГСЗ, общая протяженность которых превышает 70 тыс .км.

К настоящему Бремени комплексными и площадными работами МГСЗ охвачена Прикастшская впадина, ЗападноСибирская плита, Сибирская платформа, Уральская складчатая область и отдельные районы Восточно-Европейской платформы. Получашые результаты позволили решить ряд принципиальных моментов нефтяной геологии в отношешш глубины залегашм и рельефа фундамента, мощности и структуры чехла, в том числе потенщтлыгых запасов углеводородов и других полезных ископаемых.

В региональном аспекте результаты комплексных геолого-геофизических исследовашш являются базовыми для создания нового поколештя тектотшческих моделей и геолого-геофнзическнх карт террнторш1 Росстш.

Разработано понятие сейсмоэкологических исследовашш. С помощью создашюй технолопш изучены в комплексе с другими методами техногенные воздействия на крупные городские агломерашш на примере г.Москвы. В работе показано, что в настоящее время необходима срочная постановка мониторинговых исследований в Москве с целью изучения процесса возбужденной сейсмичности и причин, ее вызываюишх. Это важно н для друтпх крупных промышленных городов России, расположешшх в асейсмнчных зонах, где сейсмический эффект при строительстве зданий не учитывается и даже при относительно слабых 5-6 балльных толчках вынужденных землетрясений может приводить к серьезным последствиям. В целом необходима комплексная программа по изучению глубинного строения и сейсмичности земной коры по разработанной технолопш под крупными городами России, которая должна завершиться мониторинговыми сейсмолотческими исследованиями и выделением зон, опасных для строительства важных объектов.

Автор настоящей работы с 1970 г. на разных этапах пршшмал непосредствештое участие при проведешш глубинных сейсмических зондирований, разрабатывал технолоппо создаш1я невзрывных источников проведегшя ГСЗс ПЯВ, приборы "Альфа-Геон", а также друтие элементы технолопш глу бшшот о изучишя Земли.

Осповные положения диссерташш опублпковапы в следующих статьях и авторских свидетельствах об нзобретешш:

1. "Способ ведения взрывных работ при моской сейсморазведке" -а.с. N 129838 от 3.08.1959 т., "Бю.хтетеш, изобретений", 13, 1960 г. (с С.А.Ловлей, П.П. Золотаревым, В.В. Майоровым, Б.Л.Каплан и С.М. Когарко).

2. "Исиользовашю деформащш нмпульса для решения техшшеских задач". - Ученый Совет по народнохозяйственному использованию взрыва СО АН СССР, 19, 1961, (с Б.Л.Каплан, С.А.Ловлей).

3. "Изучаше действия взрыва сосредоточеш!ых зарядов на рыб Кастшского моря". Вопросы ихтиолопш, АН СССР, 25, вып. 4, 1962, с.725-773, (с Ю.П. Неласовым, Л.К. Сребницкой и Г.С. Аббасовым).

4. "К вопросу о возбуждешш ynpvnix колебаний при дстонащш газовых смесей под водой". ДАН СССР .143,5. 1962 (с Г.С. Евдокимовым, Б.Л. Каплан, С.М. Когарко, С.А. Ловлей и A.C. Новиковым).

5. 'Новые методы возбуждения упругих колебашш при сейсмической разведке". Доклад на семинаре ВДНХ, ротапринт, произ. изд. комбината ВИНИТИ, 1963 (с М.И. Балашкандом, В.А. Дементьевым, Б.Л. Каплан, С.А. Ловлей, В.В. Майоровым).

6. "Линейно-составной заряд" а.с. N 158091 от 03.08.62 "Бюллетень нзобретешш и товарных знаков", N 20, 1963 (с С.А. Ловлей, А.И. Тагпевым, Н.И. Шапировскнм, Б.Л. Каплан, В.В. Майоровым, Ю.Г. Ганбаровым, Д.Х. Бабаевым и Ю.П. Неласовым).

7. "Действие взрыва на живые организмы, населяющие моря". Разведочная геофизика, вып. 8, 1965, с. 64 - 69.

8. "Использование взрывов составных зарядов для возбуждения! упругих волн в морской сейсморазведке". Разведочная геофизика, вып. 10, 1966 (с Б.Л.Каплан).

9. "Разработка и внедрение линейно-составных зарядов для веденш морских сейсморазведочных исследовашш". Сб. "Геофизическая разведка на Каспийском море". "Недра", 1966 (с Л.Х. Бабаевым).

10. "Результаты опробования установи! газовой детонации УГД i производственных условиях морской сейсморазведки". Разведочна? геофизика, вып.17,1966 (с М.И.Балашкандом, В.В.Майровым, Э.Х Векиловым, Ю.М.Мнстрюковым).

11. "Установка газовой дстонашш (УГД) и перспективы се внедрения для морской сейсморазведки". Тезисы докладов Второго научно-технического совещания по морской геофизике НТО "Горное", Мшшстерство геологии СССР, Геленджик. 1966 (с Б.Л.Каплан,С.А.Ловлей,М.И.Балашкандом, В.В.Майоровым).

12. "Газовые смеси". Сб. "Взрывное дело" 83/20 , "Недра", 1967 (с С.А.Ловлей, М.И.Балашкандом, Г.С.Евдокимовым, Б.Л.Каплан, В.В.Майоровым и М.А. Шляйфертом).

13. "О действии взрыва на рыб", - "Рыбное хозяйство". 1968, 1, с. 22-24 ( с Б.В.Выскребенцевым и Г.Н.Пинус).

14. "Устройство многократного действия дтя возбуждения упругих колебашш при морской сейсморазведке", а.с. N 241030, 1966(с Балашкандом М.Н., Евдокимовым Г.С.,Каплан Б.Л. и др.).

15. "Способ возбуждешы упругих колебашш в воде", а.с. N 224100, 1966 г (с Балашкандом М.И., Евдокимовым Г.С., Ловлей С.Р.).

16. "Исследование и разработка иегочшпеов возбуждения упругих волн дтя морской сейсморазведки". Авт.дисс. 1968, 23 стр.

17. "Способ возбуждения сейсмических колебашш", а.с. N 274403, 1970 г (с Балашкандом М.И., Филипповым Н.Г., Майоровым В.В., Ефименко М.Д.).

18. "Устройство для возбуждения упругих воли при ПЯВ", а.с. N 357536, (с Бовтом А.Н., Мусшювым В.И., Коноваловым Б.Д. и Мухамеджановым А.К.).

19. "Способ определения глубины взрыва", а.с. N 352243, 1972 г., (с Аббасовым Т.А., Бабаевым Д.Х. и Ганбаровым Ю.Г.).

20. "Устройство дтя излучения сейсмического сигнала", а.с. N 330407, 1972 г., (с Балашкандом М.И., Филипповым Н.Г., Ефименко М.Д. и др.).

21. "Способ регистрашш вариащш порового давлашя в проницаемом пласте", а.с. N 834344. 1981 г., (с Колобашкиным В.М., Ловецким Е.Е., Поповым Е.А. и др.).

22. "Способ контроля напряжешюго состояния в массиве горных пород", а.с. N 949596, 1982 г., (с Поповым Е.А., Певзпером Л.А. и Прицкером Л.С.).

23. "Источник сейсмических сигналов", а.с. N 1149197, 1984 г.

24. "Глубинные геофизические исследования в сейсмоопасных зонах. Разведка и охрана недр, 1990 г., N 11, с. 6-13. (с Мнхальцевым A.B., Щукшилм Ю.К., Костточенко С.Л.).

25. "Источник сейсмических сигналов", а.с. N 1715071, 1991 г (с Кравцовым В.Д., Москвиным C.B.. Харьковым В.И. и Павловым Н.Е.).

26. "Пневматические источник» низкочастотных колебании да сейсморазведки. Прострелочно-взрывиые и импульсные вида рабо в скважинах ", ВИЭМС, М.1991 г., с.208-217, (с Балашкандом М.И. Ченом О.Л., Сапсовнч Ю.Б., Шевелевым В.А.).

27. "Способ сооружения фундаментов на карстоопасны: территориях", а .с. N 1779713, ( с Попсуй-Шапко Г.П., Тср-Саакю С.А., Таршис В.А. и др.).

28. "CciicMonpucMiuiK", а.с. N 1594472, 1990 г., (с Гончаруком И.Я и Поповым Е.А.).

29. "Способ возбуждения упругих колебашш в грунте", а.с. > 1807432, 1992 г., ( с Кравцовым В.Д., Харьковым В.И.').

30. "Мстодо.гошя составления комплектов геологических геофизических карт и глу бинных разрезов но системе геотравсрзо1 России". Сб. рефератов Международной геофизическо! конффешцш и выставки по разведочной геофизике., SEG/Москва 92. 27-31 июля 1992 г., Москва, 1992, с. 306, (с Егоровым A.C. Б\ ЛНИЫМ Н.К., Дортманом Н.Б., Магидом М.Ш., Егоркиным A.B. Коспоченко С.Л., Овчаренко A.B.).

31. "Новые методические приемы испо.тьзоваш1Я записей далеки: землетрясении с целью изучения структуры земной коры на пример* Ба.тпшского щита и Русской плиты". Сборник реффати Международной геофизической конффешцш и выставки п< разведочной геофизике. SEG/MocKBa-92, 27-31 июля 1992 г., Москва 1992, с.308,(с Зологовым Е.Е., Коспоченко С.Л., Егоркшшм A.B.).

32. "Трехмерная модель лнтосффы в полосовой зоне геотравфзг Кольский полуостров-Урал". В кн.: Тектоника и магмапт Восточно-Европейской платформы. Матфиалы международной совещаш1я "Внутриплитная тектоника и геодшамика осадочны: бассейнов"", Опалнха, 12-15 мая 1993 г., Фонд "Наука России" Гео ннвэкс. Москва, 1994, с. 161-168, (с Егоровым A.C., Костточенкс С.Л., Мухиным В.Н.).

33. "Составление атласа полосовых геологических и геофизически; карт и разрезов по системе гсотравфзов". Разведка и охрана недр 1994, N 10, с. 8-12, (с Егоровым A.C., Коспоченко СЛ.).

34. "Технология интегрированной обработки и нспользовашп сопряженных дашплх аэрокосмических, геолого-геофизнческих i геоэкологических исследований на базе геоинформсистем". В сб Аэрокосмичсские методы теологических и эколошчески нсслсдовашп!. Тезисы Междут1ародной конффенции.С-Пб, 1994, ( 45. (с Кузнецовым О.Л., Джаннбековым В.А., Ручновым В.И. и др.).

35. "25 лет глубинных сейсмических исследовашш", Разведка и охрана не;ф, 1994 г., N 10, с. 2-8.

36. "Составление атласа полосовых геологических и геофизических карг и разрезов по системе геограверзов." Разве,тка и охрана недр - 1994 г., 10, с. 8-12(с Егоркиным A.B., Костючснко C.J1.).

37. "Модель литосферы под профилем Уральский по наблюдениям объемов продольных и обменных воли". Разведка и охрана недр, 1994, N 10, с. 18-21, (с Золотовым Е.Е.,Ракитовым

B.А„ Вшшнк Л.П. и др.).

38. "Цифровой регистратор сейсмических сшналов РСС " Альфа -Геон". Разведка и охрана недр, 1994 г., N 10, с. 38-40, (с Глуховым Ю.И., Ясюлсвичсм H.H., Семейюшым Н.П.).

39. "Влияние техногенной деятельности человека на вынужденную сейсмичность". Наведенная сейсмичность, М., Наука, 1994 (с Померанцевой И.В.).

40. "О со фудничсствс в области глу бшпплх исследовашш Земли в связи с новым подходом к проблеме прогноза землетрясений, "Федеральная система сейсмологических наблюдений и прогноза зсмлетрясешш", М., 1994 г., N 2, (с Коноваловым Ю.Ф.).

41. "Глубинный и наземный экологический мониторинг Карачаганакского ГКМ: 10 - летний опыт, выводы, рекомендации". В сб. "Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепродуктами", М., 1995г., с. 104, (с Попсуй-Шапко Г.П.).

42."Источник сейсмических сипталов", а.с. 1780425 , 1992 г ( с Кравцовым В.Д. и Харьковым В.И.)

43. "Тектошгческая модель докембрия московской сшгеклизы по результатам комплексных региональных исследовашш". Разведка и охрана недр, 1995, 5, с. 8-12, (с Коспоченко СЛ., Егоркиным A.B.).

44. "Связь размещешы месторождешш нефтн и газа с особенностями строения консолидированной коры". Тезисы докладов Международной конференции и выставки т.1, С-Пб, 1995 г., (с Егоркиным A.B.).

45. "Способ возбуждения сейсмических колебашпТ', патент по а.с. N 4945966, 1995 г. ( с Аполонскнм М.Т., Кулаковым Б.И., Панкратовым В.Н., Харьковым В.И.)

46. "Геоэкологическое обоснование освоешы ресурсов нефти и газа, экологическое зонддфоваиие и ОВОС" .Тезисы доклада на научно-технической конферешцш "Геоэкология в нефгяшюй и газовой промышленности, М., МНА им. Губкина, (с Клубовым

C.Л., Кочетковым М.В., Прозоровым Л.Л. и др.).

47. "Среднерусский авлакоген- тектоничесюш трансфер в систем« Прикаспийской И Баренцовоморской нефтегазоносных впадаш" Отечествешшя геология.: 1966, N 2, с. 50-61, (с Федоровым Д.Л. Коспоченко С.Л.).

48. "Методика комплексного глубинного зондированш сейсмоорогеиов с использовашкм мобильных локальных сетей сейсмосташцш для ДСР и мониторинга сейсмической активности" "Уроки и выводы Сахалинского землетрясашя. Бюллетень ФССН 1996 , (в печати), (с Коноваловым Ю.Ф., Кадуриным И.П. Степановым В.В., Кухмазовым С.У., Поповой О.Г., Карандасовым Г.В.).

49. "Аппаратурные комплексы на базе регистратора сейсмически? си/налов "Альфа-Геои" для записи сильных движений и монигоршиа иапряжешюго состояния геосферы для Камчатки и Сахалина". Бюллетень ФССН, 1996, (в печати), (с Ясюлевнчем Н.Н. СсмсГпашым Н.П., Эсиком В.Л. и др.).

50. Crustal structure in the territory of the USSR from long-range seismic profiles.- In Abstracts of the 4th International Symposia of the Deep Seismic Researches. Bavrottv, GFR, 1990, (Egorkin A.V., Kostiuchenkc S.L.)

51. Geotransects crossing the Urals, West Siberian Plate and adjaccnl regions. In Abstracts of the XX General Assembly IUGG-IASPEI, Vienna, Austria, 1991, p.64, (Egorkin A.V., Kostyuchenko S.L.. Pa\Ienkova N.I., Roraanjuk T.V., Sobolev S.V.).

52. Geotransects from the Black Sea to the Laptev Sea and from the Black Sea to the Lake Baikal. In Abstracts of the XXIX IGG, Kyoto, Japan, 1992, v.2,p.461, (Egorkin A.V., Kostyuchenko S.L.).

53. Deep Seismic Sounding in northern Eurasia. EOS, Trans. Am, Geophys. Union, 1992, 73 (28). 297 (Benz, H.M., Unger, J.D., Leith, W.S., Mooney, W.D., Egorkin, A.V. and Rvaboy, V.Z.).

54. P - wave mantle velocity structure beneath northern Eurasia from long-range recordings along the profile Quartz. Phys. Earth Planet. Inter.,

1993, 79, p. 269-286 (Mechie, J., Egorkin, A.V., Fuchs, K., Rvberg, T. Wenzel, F.).

55. The integrated deep geophysical study of Urals: main results Supplement Issue 1994 of the Sosiety's Journal Annales Geophysicae

1994. EGS General Assembly, Grenoble 25-29 April 1994, (Egorkin A.V. Kostyuchenko S.L., Zolotov E.E.).

56. Observation of high-frequency teleseismic Pn on the long-rang< Quartz profile across northern Eurasia. J. Geophys. Res.,V, 100, N Bi 18151-18163, 1995, (Ryberg, Т., Fuchs, K., Egorkin, A.V.).

57. 2-D - Velocity structure beneath northern Eurasia derived from the super long-range seismic profile Quarts, subm. to Bull. Seismol. Soc. Am. (в печати), 1996, (Ryberg, Т., Wenzel F., Mcchie J., Egorkin, A.V., Fuchs, К.).

58, Short - period 520 km observation in N-Eurasia, subm. to J. Geophys. Res., 1996 (в печати), (Rvberg, Т., Wenzel,F., Egorkin, A.V.).

Множительный участок Подписано к печати

ЦРГГИ "Геон" 16.05.96 г

тираж 100 экз.