Конфигурация и аппаратный комплекс с/г «Михнево»

4.3 Построение скоростных разрезов земной коры.

В большинстве работ функции приемника рассчитываются по трехкомпонентным широкополосным записям продольных волн от удаленных (эпицентральные расстояния 30 - 100 градусов) землетрясений. Наиболее качественные функции приемника с наибольшим отношением сигнал/шум получаются в диапазоне частот 0.03 – 0.3 Гц. В данной работе мы решили оценить возможность использования более высокочастотных записей в диапазоне 0.3 – 2 Гц для расчета функций приемника. Использовалась обычная методика расчета – такая же, как и для широкополосных волновых форм. В отличие от низкочастотных записей в нашем диапазоне наблюдается более высокий уровень шума в коде P волны. В результате наложения шума индивидуальные функции приемника имеют более высокие амплитуды по сравнению с их низкочастотными аналогами. После суммирования индивидуальных функций приемника наблюдается уменьшение этих амплитуд вместе с увеличением отношения сигнал/шум. К сожалению, сравнительно небольшое количество определенных нами функций не позволило уменьшить шум до приемлемого уровня, близкого к наблюдаемому при анализе низкочастотных волновых форм. По этой причине мы ограничились простейшей интерпретацией наших результатов, основанной на сопоставлении времен пробега однократных обменных волн с расчетными значениями для горизонтально-слоистых моделей среды.

Для вычисления глубин обмена использовалась программа Г.Л.Косарева. Изначально в программу вводилась уже известная скоростная модель, на основе которой для заданных параметра луча и предполагаемой глубины обмена рассчитывалось значение времени запаздывания волн различных типов. То есть мы подбирали значение глубины, последовательно приближаясь к такому её значению, что теоретическое время запаздывания совпадало с расчётным. Для данной работы была выбрана модель, описанная в работе [7]. Она описана в таблице 3.

 

Таблица 3. Скоростная модель среды, выбранная для дальнейших расчётов.

Vp, км/с	Глубина, км
0.500	0.000
0.500	0.010
1.800	0.010
1.800	0.115
4.000	2.000
6.200	2.000
6.200	15.000
6.400	15.000
6.400	25.000
6.800	25.000
6.800	43.000

 

Каких-либо данных по скоростям распространения поперечных волн не было, и мы рассмотрели два варианта модели: Vp/Vs=1.73 во всех слоях и Vp/Vs=2.0 в осадках на глубинах от 0 до 2 км и Vp/Vs=1.6 в консолидированной коре на глубинах от 2 до 43км. Соответствующие варианты представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4. Вариант модели с Vp/Vs=1,73

Vp, км/с	Vs, км/с	Глубина, км
0.500	0.289	0.000
0.500	0.289	0.010
1.800	1.040	0.010
1.800	1.040	0.115
4.000	2.312	2.000
6.200	3.584	2.000
6.200	3.584	15.000
6.400	3.700	15.000
6.400	3.700	25.000
6.800	3.930	25.000
6.800	3.930	43.000

 

Таблица 5. Вариант модели с Vp/Vs=2,00 в верхних слоях и Vp/Vs=1,60 в нижних.

Vp, км/с	Vs, км/с	Глубина, км
0.500	0.250	0.000
0.500	0.250	0.010
1.800	0.900	0.010
1.800	0.900	0.115
4.000	2.000	2.000
6.200	3.875	2.000
6.200	3.875	15.000
6.400	4.000	15.000
6.400	4.000	25.000
6.800	4.250	25.000
6.800	4.250	43.000

 

 В итоге получились следующие границы обмена: 0,40 км, 2,90 км, 11,30 км, 20,10 км, 37,50 км для первого варианта модели и 0,27 км,

1,65 км, 11,30 км, 21,90 км, 43,20 км для второго варианта. Соответствующие скоростные разрезы представлены на рисунках 4.10 и 4.11.

Рисунок 4.10. Скоростной разрез для первой модели.

Рисунок 4.11. Скоростной разрез для первой модели.

 

 

Из сравнения таблиц 4 и 5 видно, что глубины границ, вычисленные по наблюденным временам Ps, сдвинуты относительно границ в моделях. Это расхождение наблюдается особенно отчетливо в модели 1, в том числе и для наиболее выраженных границ – между осадками и консолидированной корой и Мохо. Изменение скоростей Vs в модели 2 по сравнению с моделью 1 приводит к значениям глубины фундамента, равной 1.65км и глубине Мохо 43.5км. При использовании модели 1 глубины фундамента и Мохо получились равным 2.9км и 37.5км соответственно. Оценки глубин при использовании модели 2 намного ближе к приведенным в работе [7]. Таким образом, сопоставление наших измерений времен Ps с данными о Vp и глубинах границ в коре из работы [7] позволяет оценить скорости Vs в земной коре под Михнево. Эти результаты предварительные. Необходимо хотя бы удвоить количество событий для более надежной оценки функции приемника по высокочастотным волновым формам, сравнить эти функции с их широкополосными аналогами, и затем вернуться к оценке скоростного разреза Vs под «Mихнево». 

5. Заключение

Данная выпускная квалификационная работа включает в себя обзор литературы, сведения о районе проведения эксперимента, описание используемого метода P-приёмных функций, обработку и интерпретацию данных. Работа позволяет сделать некоторые выводы о скоростной структуре под ГФО «Михнево». Вот основные итоги проделанной работы:

1.В качестве  источника получения информации  о глубинном строении принимаются цифровые записи обменных волн от 18 землетрясений, зарегистрированными сейсмической станцией «Михнево».

2.В методе P-приёмных функций последовательно реализованы шаги для наилучшего выделения обменных волн и выявления границ обмена: частотная фильтрация, поворот системы координат на источник, деконволюционный фильтр (стандартизация), получение отдельных приёмных функций, суммирование приёмных функций в СТЭК.

3.По записям  обменных волн методом P-приёмных функций определена структура земной коры под ГФО «Михнево» с выделением основных границ обмена до границы Мохоровичича.

4.Сопоставление полученных в ходе работы данных с данными из работы [7] показывает некоторое расхождение, хотя данные по основным границам обмена получены достаточно точно. Для более точного определения границ обмена необходимо увеличить количество рассматриваемых землетрясений, сравнить приёмные функции с широкополосными аналогами, и затем вернуться к оценке скоростного разреза. 

Список используемой литературы

1.Ваганова Н.В., Строение земной  коры и верхней мантии севера  Русской плиты по наблюдениям  обменных волн от телесейсмических  землетрясений. // Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук. Екатеринбург, 2011.

2.Черных О.А., Сейсмический мониторинг Восточно-Европейской платформы с применением малоапертурной группы «Михнево». // Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук. Москва, 2011.

3.Алешин И.М., Косарев Г.Л., Ризниченко  О.Ю., Санина И.А. Скоростной разрез земной коры под сейсмической группой RUKSA, Карелия. // М.: ИФЗ РАН, Геофизические исследования, вып. 7, с. 3-11.

4.Винник Л.П., Алешин И.М., Кабан М.К., Киселев С.Г., Косарев Г.Л., Орешин С.И., Райгбер К. Кора и мантия Тянь-Шаня по данным томографии приемных функций.// Физика Земли, 2006, №8, с.14-26.

5.Бурмаков Ю.А., Винник Л.П., Косарев  Г.Л. и др. Структура и динамика литосферы по сейсмическим данным. // М.: Наука, 1988 – 221 с.

6. Золотов Е. Е., Костюченко С. Л., Ракитов В. А., Кадурин И.Н. Глубинное строение литосферы Восточно-Европейской платформы по результатам сейсмологических наблюдений // Разведка и охрана недр. - 1998. - №2. - С. 11-13.

7. Щукин Ю.К., Горбунова Э.М., Иванченко Г.Н. Структурно-геологическая обстановка и глубинное строение территории расположения геофизической обсерватории “Михнево” // Статья подготовлена к публикации в рамках проекта РФФИ № 10-05-00917-а.