Аннотация основных результатов проекта №20-05-00475, полученных в ходе выполнения проекта за период 2020-2022гг. (в научно-популярной форме)
Завершено выполнение трехлетнего проекта №20-05-00475 "Теория и практика создания системы сейсмо-электромагнитного мониторинга геодинамической активности литосферы Тянь-Шаня".
Проект был направлен на решение фундаментальной проблемы изучения современных геодинамических процессов, происходящих в земной коре сейсмоактивных районов Тянь-Шаня, с помощью геофизических методов. В основе подхода лежит комплексный анализ сейсмического и электромагнитного полей эндогенного происхождения для получения объективной информации о характеристиках геодинамических процессов, протекающих в литосфере Тянь-Шаня. В связи с этим проведены работы по изучению возможностей совместного использования электромагнитного и сейсмического полей в создаваемой системе сейсмо-электромагнитного мониторинга.
Авторами проекта выработан системный подход к решению задачи геофизического мониторинга современных геодинамических процессов, в основе которого лежит формальное представление и анализ геодинамического процесса в рамках концепции динамической системы. В результате подхода введено понятие вектора геодинамических процессов и предложена методика расчета его оценок. На этой основе разработана методика анализа характеристик геодинамических процессов с использованием оценок вектора геодинамических процессов, полученных по результатам обработки экспериментальных данных сейсмо-электромагнитных наблюдений на территории Тянь-Шаня. Получаемые оценки вектора геодинамических процессов позволяют количественно рассчитать такие характеристики геодинамических процессов, как мощность, структуру и направление.
В ходе выполнения проекта был проведен эксперимент по осуществлению режимных измерений сейсмического и электромагнитного полей в пунктах геофизического мониторинга на территории Тянь-Шаня. В результате получены качественные непрерывные записи временных рядов сейсмического и электромагнитного поля большой длительности. На основе результатов математической обработки и анализа этих экспериментальных данных построены карты и графики распределения энергетических характеристик компонент сейсмического и электромагнитного полей, связанных с эндогенными источниками в литосфере Тянь-Шаня. С использованием этих материалов проведен совместный анализ динамики поведения электромагнитного и сейсмического полей эндогенного происхождения и их связи с параметрами лунно-солнечных приливов. Результаты анализа подтвердили устойчивую корреляцию деформационных параметров лунно-солнечных приливов и энергетической характеристики электромагнитного и сейсмического полей эндогенного происхождения, что свидетельствует о существовании причинно-следственной связи между лунно-солнечными приливами и эндогенной составляющей используемых на практике геофизических полей.
Важный результат получен в ходе сравнительного анализа поведения энергетической характеристики эндогенных геофизических полей с сейсмическими событиями, произошедшими в период наблюдений на территории Бишкекского геодинамического полигон. Определено, что большинству значительных изменений энергетической характеристики эндогенного поля предшествуют землетрясения, произошедшие на исследуемой территории.
В ходе выполнения проекта также удалось провести экспериментальную апробацию подхода с использованием оценок векторов геодинамических процессов на основе анализа данных электромагнитного мониторинга, осуществляемого Научной станцией РАН на территории Бишкекского геодинамического полигона (БГП). В результате расчета и анализа полученных оценок вектора геодинамических процессов для многолетних временных рядов кажущегося электрического сопротивления были выделены две области, где выявлена причинно-следственная связь между изменением энергии динамической системы и ее структурой. Таким образом, первые практические результаты применения оценок вектора геодинамических процессов для изучения современного геодинамического состояния литосферы Тянь-Шаня, показывают перспективность данного подхода и необходимость проведения дальнейших теоретических и экспериментальных работ в этом направлении.
Отметим, что предложенные авторами проекта методы и подходы к изучению современных геодинамических процессов являются новыми и не имеют аналогов в мировой геофизической науке.
Аннотация основных результатов проекта №20-05-00475, полученных в 2021 г. (в научно-популярной форме)
Завершен второй год выполнения проекта №20-05-00475 "Теория и практика создания системы сейсмо-электромагнитного мониторинга геодинамической активности литосферы Тянь-Шаня".
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы изучения современных геодинамических процессов, происходящих в земной коре сейсмоактивных районов Тянь-Шаня, с помощью геофизических методов. В основе подхода лежит комплексный анализ сейсмического и электромагнитного полей эндогенного происхождения для получения объективной информации о характеристиках геодинамических процессов, протекающих в литосфере Тянь-Шаня. В связи с этим проведены работы по изучению возможностей совместного использования электромагнитного и сейсмического полей в создаваемой системе сейсмо-электромагнитного мониторинга. На основе результатов математической обработки и анализа полученных экспериментальных данных на территории исследуемого региона построены карты и графики распределения энергетических характеристик компонент сейсмического и электромагнитного полей, связанных с эндогенными источниками в литосфере Тянь-Шаня.
В ходе выполнения Проекта в 2021 г. был продолжен эксперимент по проведению режимных измерений сейсмического и электромагнитного полей в пунктах геофизического мониторинга на территории Тянь-Шаня. В результате получены качественные записи временных рядов сейсмического и электромагнитного поля большой длительности.
В теоретической части научным коллективом проекта введено понятие вектора современных геодинамических процессов на основе системного анализа динамических процессов и методика расчета его оценок. На этой основе разработан подход к анализу характеристик геодинамических процессов с использованием оценок вектора геодинамических процессов, полученных по результатам обработки экспериментальных данных сейсмо-электромагнитных наблюдений. Предложена методика расчета количественных характеристик геодинамических процессов: мощности, структуры и направления. В настоящее время данный подход проходит свою первую апробацию с использованием математического моделирования. Активно идет подготовка материалов для опробования алгоритма для обработки конкретных экспериментальных данных, полученных в ходе выполнения проекта на территории Тяньшанского региона.
Также в отчетном году осуществлена модификация алгоритмов и программной реализации для дальнейшего спектрального изучения регистрируемых сейсмических сигналов. При этом был использован новый формализм описания шумоподобных сигналов без тренда, основанный на приведении к линейному инвариантному спектру, позволяющий обрабатывать 10-минутные временные отрезки в рамках единой схемы с неортогональным комбинированным анализом Фурье спектра сглаженных сигналов. Использование такого подхода позволяет избежать обширных вычислений с использованием стандартных методов поиска сигналов и дает возможность для сжатия зарегистрированных шумоподобных сигналов. С помощью разработанной программной реализации проведена опытно-методическая обработка сейсмических данных, полученных в пункте сейсмо-электромагнитного мониторинга.
Аннотация: Основные результаты 2021 (аннотация).pdf
Во второй год реализации проекта РФФИ №20-05-00475 получены следующие научные
результаты.
1. Качественные записи режимных измерений сейсмического и электромагнитного полей в пунктах геофизического мониторинга на территории Тянь-Шаня.
Пункты МТЗ профиля Укок-2 (пункт № 21 – мониторинговые наблюдения).
2. Разработка подхода к анализу характеристик геодинамических процессов с использованием оценок вектора геодинамических процессов, полученных по результатам обработки экспериментальных данных сейсмо-электромагнитных наблюдений.
Фрагмент одного интервала исходных данных.
3. Результаты исследования возможности численного решения обратной задачи магнитотеллурического зондирования для слоисто анизотропной модели геосреды.
4. Сбор экспериментальных данных, характеризующих динамику поведения электрических параметров геосреды (проводимости и анизотропии).
Амплитудные кривые кажущегося сопротивления ρк (√Т) и фазы импеданса ϕ (√Т).. Профиль Укок-2 пункт №21.
5. Модификация алгоритмов и программной реализации с целью повышения вычислительной эффективности обработки и анализа длинных временных рядов полевых материалов сейсмо-электромагнитного мониторинга.
6. Подготовка научных публикаций по теме исследования.
7. Государственная регистрация результатов интеллектуальной деятельности (РИД), полученных в ходе выполнения проекта.
8. Приложение 1. Модификация алгоритмов и программной реализации с целью повышения вычислительной эффективности обработки и анализа длинных временных рядов полевых материалов сейсмо-электромагнитного мониторинга.
Более подробно ознакомиться с результатами проетка РФФИ 20-05-00475: Отчет РФФИ 20-05-00475 (2021).pdf
