CC BY
16Результаты деформографических измерений в штольне на обсерватории
Талая
Ю.Н. Фомин\ В.М. Семибаламут1, В.А. Жмудь2'3, С.В. Панов3, М.Д. Парушкин3, Л.В. Димитров4
1 Сибирский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук», Новосибирск, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия 3Институт лазерной физики СО РАН, Новосибирск, Россия 4 Технический университет Софии, София, Болгария
Аннотация. С целью выявления среднесрочных и краткосрочных предвестников землетрясений в течение года с помощью оригинального автоматизированного деформографического комплекса проведена регистрация сигналов деформаций в двух взаимно ортогональных измерительных оптических плечах. Штольневые измерения на сейсмической станции «Талая» проводились в непрерывном режиме. Кратковременные прерывания регистрации в течение лазерных деформографических наблюдений на несколько суток в основном были обусловлены отключениями электроэнергии и присутствием в штольне технического персонала во время профилактических работ. Получаемая информация поступала на обработку в г. Новосибирск по электронной почте в виде файлов с периодичностью в две недели. В работе приводятся результаты этих наблюдений.
Ключевые слова: измерения деформаций, лазерная техника, лазерная физика, геофизика, удаленный мониторинг
ВВЕДЕНИЕ
В данной статье приведены данные, полученные в результате наблюдений деформаций в геофизической обсерватории «Талая», расположенной в Байкельской рифтовой зоне.
Обработка результатов деформографических наблюдений за первое полугодие 2013 года не выявила в записях деформографа каких либо особенностей, приуроченных к региональным сейсмическим событиям. Это объясняется отсутствием сильных землетрясений в ближней зоне от пункта наблюдения (£ < 500 км).
1. РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ
На Рис. 1. показаны все землетрясения, произошедшие в БРЗ на расстоянии менее 500 км от станции наблюдений. По оси ординат отложено расстояние от пункта наблюдений до очага землетрясений. По оси ординат отложен энергетический класс землетрясений. Черными точками отмечены землетрясения, произошедшие в момент работы лазерного измерительного комплекса. Белыми точками отмечены землетрясения, произошедшие в тот момент, когда измерительный комплекс не работал.
Рис. 1. Землетрясения, произошедшие в БРЗ в течение 2013 года
Пунктирной линией на рисунке отмечена эмпирически установленная для штольни «Талая» граница чувствительность деформографа к процессам сопутствующим подготовке близких землетрясений. Лазерный деформограф позволяет уверенно регистрировать особенности в поведении деформаций земной коры при подготовке землетрясений лежащих выше этой линии.
Обнаружены особенности в
деформационных процессах за несколько суток до сильного землетрясения в Охотском море (Рис. 2). Землетрясение магнитудой 8.2 произошло 24 мая 2013 в 16:44 по местному времени (05:44 GMT). Эпицентр находился в акватории Охотского моря у западного побережья полуострова Камчатка, на расстояние от пункта наблюдения 3,25 тыс. км.
Рис. 2. Возбуждение СДПК накануне «Охотского» землетрясения 24.05.2013
Несмотря на значительное удаление от очага, в записях лазерного деформографа зарегистрирована особенность, предшествующая данному событию. За трое суток до «Охотского» землетрясения наблюдались синхронные колебания в обоих измерительных плечах деформографа. Амплитуда этих колебаний достигала величины в 1 мкм, что сопоставимо с амплитудой приливных колебаний. Отсутствие возмущений в разностном сигнале говорит об идентичности возмущений в двух ортогональных направлениях. Таким образом, можно предположить, что возмущения вызваны внутренними сдвиговыми колебаниями земли и носят общепланетарный характер.
Это не первый случай, когда удается зарегистрировать аномальное поведение деформационного сигнала накануне сильных далеких землетрясений.
Анализ данных полученных с использованием лазерного деформографа, установленного на полигоне «Талгар». В 2010 году, в рамках совместных работ Института лазерной физики СО РАН с ТОО «Физико-технический Институт» и НПК «Прогноз» ГУ «Казселе-защита», на Алматинском прогностическом полигоне республики Казахстан (обсерватория «Талгар») был введен в опытную эксплуатацию усовершенствованный измерительный комплекс лазерного деформографа.
По сравнению с деформографом, установленным на сейсмической станции «Талая» БРЗ, лазерный деформограф в Талагаре имеет в 256 раз выше чувствительность к деформационным колебаниям (X / 8192 против X / 32) и в 200 раз большую частоту дискретизации (100 Гц против 0.5 Гц). Высокая чувствительность усовершенствованного деформографа позволила впервые обнаружить в деформационном процессе явление возбуждения колебаний в диапазон периодов 0.3-10 с. Регистрация этого явления с использованием лазерного измерительного комплекса осуществлена впервые. Нам также не известны научные публикации с описанием подобного явления.
В частности анализировалась регулярно возникающие деформационные колебания в диапазоне периодов колебаний 0.3-10 с.
Суть эффекта заключается в нелинейном возбуждении деформационных колебаний в области периодов 1.4-3.3 с. Возрастание и угасание амплитуд гармоник в спектрах происходит не равномерно. Первыми включаются гармоники с частотами 0.50.7 Гц, а затем подключаются гармоники с меньшей частотой, вплоть до 0.3 Гц. При этом максимум спектрального распределения колебаний постепенно смещается в низкочастотную область, а затем возвращается обратно.
В качестве иллюстрации этого эффекта, на Рис. 3 представлены спектральные протяжки сигнала сейсмического канала, полученные в 2011 году. Каждой кривой на графиках соответствует спектр, полученный на отрезке длительностью в 2 часа и сдвинутый относительно предыдущего отрезка так же на 2 часа, отсчет спектров ведется снизу вверх.
В текущем году, в ходе обработки имеющихся в наличие данных с деформографического комплекса «Талгар» удалось не только убедиться в регулярности
проявления этого эффекта, но также удалось обнаружить случаи «неполного развития» обнаруженного явления. Для примера на Рис. 4. приведена спектральная развертка данных измерительного канала деформографа. Спектры, полученные на отрезках длительностью 2 часа, расположены вдоль оси абсцисс. По оси ординат отложены частоты гармоник в Герцах. Амплитуды гармоник выделяются градацией серого цвета от белого к черному, по мере возрастания интенсивности.
Рис. 3. Спектры сигналов сейсмического канала. Первому спектру соответствует участок 00:00 - 02:00 3.12.2010 г.
Рис. 4. Спектральная развертка сигнала одного из измерительных каналов деформографа, расположенного в штольне на полигоне «Талгар»
На рисунке пунктирной линией 1 отмечена постоянно присутствующая гармоника на частоте
0.2 Гц. Линией 2 отмечено возбуждение гармоник на частотах близких к 0,5 Гц, которое регулярно предшествует описываемому явлению. Линией 3 показано предполагаемое направление смещения максимума возбуждаемых колебаний. Однако в области отмеченной цифрой 4 возбуждаемые гармоники отсутствуют. Вопрос о том, что помешало «нормальному» развитию процесса, остается открытым и требует дальнейшего изучения.
1. ИЗУЧЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МНОГОЛЕТНИХ И ПРИЛИВНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
Измерения деформаций по двум ортогональным направлениям проводится с помощью оригинального автоматизированного лазерного деформографа. Преимуществом созданного для измерений в штольне лазерного деформографи-ческого комплекса является то, что он обладает в присутствии атмосферы высокой относительной
чувствительностью порядка 10-9^10-1° к малым перемещениям в широком диапазоне периодов колебаний 10°^107с. Он позволяет регистрировать собственные и приливные колебания Земли, детерминированные суточные вариации микродеформационного шума, а также особенности деформационных процессов в земной коре, сопровождающих сейсмичность (Рис. 5).
Одной из задач, решаемых в процессе мониторинга деформаций, это выделение явлений, отражающих сейсмический процесс. Установлено, что подготовка землетрясений, в первую очередь связана с процессами деформирования земной коры, а само сейсмическое событие - это результат внезапного высвобождения упругой энергии, накопившейся в геофизической среде в период деформации. В зависимости от силы готовящегося землетрясения, изменение хода деформационного процесса может фиксироваться на десятках или сотнях километров от очага.
Рис. 5. Спектр периодических геофизических явлений, изучаемых с помощью современной высокоточной аппаратуры. Периоды от секунд до лет. Шкала деформаций от 10-12 до 10-6. Регистрируются явления - шум океана, сейсмические нормальные моды, приливные колебания от четверть суточных до годовых, теоретические моды земного ядра (периоды в несколько часов), медленные и вековые деформации связанные с землетрясениями и гидрологическими измерениями в земной коре (месяцы и годы) и, наконец, Чандлеровские колебания (430 суток). Известно, что сейши (собственные колебания уровня) озера Байкал имеют периоды от минут до 4.5 часов
На протяжении двух десятилетий с использованием двухкоординатного лазерного деформографа проводятся лазерные деформо-графические режимные наблюдения в штольне Байкальской рифтовой зоны, являющейся
сейсмически опасным регионом. Изучались аномалии деформационных процессов, сопровождающих региональные сейсмические события. В ходе наблюдений зарегистрировано аномальное поведение деформаци-
онного процесса накануне ряда сильных региональных землетрясений.
Одним из примеров, демонстрирующим возможности лазерного деформационного мониторинга, является регистрация развития сейсмического очага сильного (К > 15) землетрясения, произошедшего в акватории о. Байкал (Рис. 6) 27 августа 2008 года в 01:35:31 GMT
(координаты эпицентра ф = 51.61о и X = 104.07°). Одновременное сочетание высокого энергетического класса и сравнительно малое удаление (5" ~ 30 км) от станции наблюдения делает это землетрясение ценным событием для получения информации в период развития его очага.
Рис. 6. Карта южной части акватории озера Байкал с указанием пункта лазерных наблюдений (штольня), сейсмического очага (27.08.2008, звёздочка) и один из вариантов положения тектонических разломов
Рис. 8. Изменение объёмной деформации по ежегодным данным (х106) в период от 1989 по 2013 г.; стрелками показаны моменты сильных региональных землетрясений (магнитуда более 6)
Первая особенность рассматриваемого сейсмического события иллюстрируется графиками деформаций, предшествующих землетрясению (Рис. 8, 9, 10). По оси ординат отложена величина сигнала в единицах объёмной деформации (безразмерная величина (AV/V), положительное направление соответствует растяжению). Как следует из графиков, с девяностых годов до 2002 года выделяется период отсутствия деформаций (Рис. 7). Далее с 2003 года до момента землетрясения 2008 года и ещё несколько дет после (до 2011 года) продолжался
процесс растяжения. Отметим, что механизм очага землетрясения 27.08.2008 года соответствует состоянию растяжения (рифтогенный процесс в области байкальской впадины).
Наибольший интерес при анализе приливных колебаний представляет 12-часовая гармоника, т.к. информация, содержащаяся в этом сигнале менее зашумлена, в то время как 24-часовая приливная гармоника, как правило, искажается суточными вариациями
метеорологических параметров. Результаты приливного анализа, проведенного с помощью программы БТБКМЛ.3.0. по ежегодным данным разностной деформаций приведены в Таблице 1. На Рис. 11 и 12 приведены вариации
амплитудного фактора и фазового сдвига (отличие от нормального состояния) за период с 1995 по 2013 годы.
Рис. 9. Изменение объёмной деформации по ежегодным данным (х106) в период от 1989 по 2013 г.; стрелками показаны моменты сильных региональных землетрясений (магнитуда более 6)
з.о
2.0
1.0
-1.0
•2.0
•з.о
АО
+1 х10 7 В год
1989 \1990 1991 1992 1993 1991 1995 1996 1997
1999 2000 2001 2002 2ОТЗ 2004 2005 2006
2008 2009 2010
Рис. 10. Изменение объёмной деформации по ежегодным данным (х106) в период от 1989 по 2013 г.; стрелками показаны моменты сильных региональных землетрясений (магнитуда более 6)
Таблица 1.
Результаты приливного анализа по данным за 2013 год в суточном (1) и полусуточном (2), треть (3) _и четверть (4) диапазоне_
Summary of observation data :
20130101 10000...20130106220000 20130121150000...20130213 50000 20130225 30000...20130331 0 20130331 10000...20130608 40000 20130609180000...20130616 20000 20131106100000...20131111 30000 20131122100000...20131216 70000 20131218120000...20131231230000
Initial epoch for tidal force : 2013. 1. 1. 0
Number of recorded days in total : 180.17 TAMURA 1987 tidal potential used. Rigid Earth model used.
UNITY window used for least squares adjustment. Numerical filter is PERTZEV 1959 with 51 coefficients.
Estimation of noise by least squares method. Influence of autocorrelation not considered.
Adjusted tidal parameters :
from to wave ampl. signal/ ampl.fac. stdv. phase lead stdv. _[nm/s**2 ] noise_[deg] [deg]_
286 428 Q1 1.504 0.7 0.02598 0.03537 7.9947 2.0229
429 488 O1 63.607 32.4 0.21039 0.00650 -57.5987 0.3725
489 537 M1 13.463 7.5 0.56621 0.07519 -157.3038 4.3036
538 592 K1 73.761 42.6 0.17347 0.00407 -67.0292 0.2333
593 634 J1 0.800 0.4 0.03366 0.09094 175.3649 5.1982 635 736 OO1 4.658 1.6 0.35814 0.22815 2.8977 13.0411
737 839 2N2 5.936 4.0 0.67182 0.16952 63.3502 9.7018
840 890 N2 38.685 20.8 0.69924 0.03369 60.1628 1.9302
891 947 M2 201.825 119.3 0.69846 0.00585 62.8854 0.3356
948 987 L2 4.928 5.1 0.60339 0.11785 87.9328 6.7577 988 1121 S2 113.013 67.0 0.84064 0.01254 67.1854 0.7188 1122 1204 M3 1.185 0.8 0.33588 0.43487 -177.7348 24.8953 1205 1214 M4 0.622 0.4 15.59577 36.97320 116.7428 2117.0227
Standard deviation of weight unit: 75.412_
degree of freedom: 3898
Примечание: Выделен результат по полусуточной волне М2 (нулевой фазовый соответствует величине - 65.4 градуса, анализ проводится с использованием функции «гравика» программы, т.к. вариант разностная деформации в программе отсутствует)
Материалы этого года оказались пригодными к анализу не полностью. Несколько аварий в электрохозяйстве сейсмостанции Талая повлекли за собой разъюстировку комплекса лазерного деформографа. Вариации во времени фазового запаздывания приливного сигнала, числа Шида и амплитудного фактора за период с 1995 по 2013 годы показаны на рисунках. Как можно судить по приведенным результатам разброс значений от среднего достигает 2 градусов в фазе и до 3% в амплитуде.
Анализ с учётом сейсмичности показывает на значимую связь хода деформаций и сейсмичности. На Рис. 11-12 стрелками показаны периоды землетрясения с магнитудой по Рихтеру более 6, произошедшие на расстоянии до 100 км от станции Талая (85 км и 25 км). На графиках стрелками показаны моменты Бусингольского (27.12.1991, М = 6.5-7.0), Зунмуринского (29.06.1995, М = 5.6-5.8), Южно-Байкальского (25.02.1999, М = 5.9-6.1) и Култукского землетрясений (27.08.2008, М = 6.5). Периоды
сильных землетрясении выделяются аномальной реакцией среды на приливную силу. Приливный анализ деформаций позволил оценить величину эффектов локальных неоднородностей приразломной зоны (10% в амплитуде и 9° в фазе) и ориентацию системы трещин. В эпохи сильных землетрясений вариации приливных параметров достигают 3^4% в амплитуде и 1^3° в сдвиге фаз. Аномалии могут быть вызваны изменением гидродинамических условий в зоне глубинного разлома (в 1^3 км от пункта наблюдений) и деформированием земной коры в эпоху сильного землетрясения. Результаты измерений в штольне рассмотрены в более широком плане. Был проведен анализ поля скоростей современных движений южной части Байкальской рифтовой системы (БРС). Используя данные космической геодезии (GPS), проанализировано полученное поле деформаций (Рис. 13). При определении
деформаций на базах 10-100 км (региональный уровень) годовая скорость деформаций не превышает 5 10-8 в год. Локальный уровень для деформаций исследовался по данным, полученным в 90 метровой штольне сейсмостанции Талая. Здесь на базах 1 м -25 м годовая скорость деформаций достигает 10-6 в год. Эта характеристика, видимо, является локальной. На длинных временных сериях (1985-2013 гг.) деформация носит циклических характер (периоды от 3 до 18 лет), средняя скорость деформаций становится сравнимой с определениями на больших базах. В моменты сильных региональных землетрясений локальная деформация отражает региональный характер
(косейсмические изменения до 3 10-6 в год).
Рис. 11. Изменение амплитудного фактора разностной деформации по ежегодным данным за период с 1995 по 2013 г.
Рис. 12. Вариации фазового запаздывания разностной деформации относительно приливной силы. Стрелками показаны землетрясения 1999 и 2008 г. Период наблюдений с 1995 по 2013 гг., шкала в градусах
Смещения относительно Евразии (1994 - 2007 гг.)
По данным измерений методом GPS-геодезии за 1994-2007 гг.
Деформации юго-западной части Байкальской рифтовой системы (1994-2004 гг.)
Рис. 13. Поля смещений и поля региональных деформаций по данным космической геодезии на базах от десятков до нескольких сотен километров
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье приведены результаты деформографических наблюдений с целью выявления среднесрочных и краткосрочных предвестников землетрясений в течение года с помощью оригинального автоматизированного деформографического комплекса проведена регистрация сигналов деформаций в двух взаимно ортогональных измерительных оптических плечах. Наблюдения осуществлены в штольне на сейсмической станции «Талая» в непрерывном режиме. Кратковременные прерывания регистрации в течение лазерных деформографических наблюдений на несколько суток в основном были обусловлены отключениями электроэнергии и присутствием в штольне технического персонала во время профилактических работ. Получаемая информация поступала на обработку в г. Новосибирск по электронной почте в виде файлов с периодичностью в две недели. Результаты этих наблюдений приведены в графическом виде.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Timofeev V. Y., Ardyukov D. G., Gribanova E. I., van Ruymbeke M., Ducarme B., 2009, Tidal and long-period variations observed with tiltmeters,
extensometers and well-sensor (Baikal rift, Talaya station). Bull. Inf. Marées Terrestres, 135 p.
[2] Orlov V.A., Panov S.V., Parushkin M.D., Fomin Y.N., Study of superlong-period oscillations of earth by high-sensitive laser method. 2012 11th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2012 -Proceedings 2012. C. 16-20.
[3] S V Panov, M D Parushkin, V M Semibalamut and Yu N Fomin, Features of tidal deformations before strong distant and closely spaced regional earthquakes. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 206 (2018) C. 012049.
[4] Parushkin M.D., Panov S.V., Fomin Y., Semibalamut V.M., Empirical mode decomposition method in deformation measurement data processing. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "Geodynamics and Stress State of the Earth's Interior, GSSEI 2017" 2018. C.012043.
[5] V.A. Zhmud, V.M. Semibalamut, L.V. Dimitrov, A.V. Taichenachev. Heterodyne Signal Filtering for Laser Measuring Systems. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference "Informatics, Geoinformatics and remote sensing" SGEM 2018. Conference proceedings. Vol.18. Issue 2.2. Informatics, Geoinformatics. Albena, Bulgaria. P. 227-234. ISBN 978-619-7408-40-9. ISSN 1314-2704. DOI: 10.5593/sgem2018/2.2.
[6] V.A. Zhmud, V.M. Semibalamut, L.V. Dimitrov, A.V. Taichenachev. The Phase Locking System for the Frequency Locking of Lasers for
Geoinformatics. 18th International
Multidisciplinary Scientific GeoConference "Informatics, Geoinformatics and remote sensing" SGEM 2018. Conference proceedings. Vol.18. Issue 2.2. Informatics, Geoinformatics. Albena, Bulgaria. P. 491-498. ISBN 978-619-7408-40-9. ISSN 1314-2704. DOI: 10.5593/sgem2018/2.2.
[7] Жмудь В. А. Modelling Researches of the limitations for Fault-Tolerance Measurements of Ultra Small Displacements and Vibrations / В. А. Жмудь, Д. О. Терешкин // Proceedings of the Asian Conference on Modelling, Identifiacation and Control (ASIA-MIC - 2012), P.1-11, D0I:10.2316/P.2012.769-026.
[8] Goncharenko A.M., Vasil'ev V.A., Zhmud' V.A. Method of sensivity rise of laser vibrometers. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing (Avtometria). 2003. 39(2), P. 43-47.
[9] V. A. Zhmud, A. M. Goncharenko. Modern problems of high-precision measurements of the phase differences. Proc. of Intern. Conf. "Actual problems of electronic instrument engineering" (APEIE-2016): Novosibirsk, Oct., 3-6, 2016: in 12 V. - V. 1, part 1. - P. 314-318. - ISBN 978-5-77822991-4.
[10] Vasil'ev, V.A., Zhmud', V.A., Il'yanovich, Yu.N., Semibalamut, V.M., Fomin, Yu. N. Detection of the increment of an instantaneous phase in a longbase laser meter of small vibrations. Pribory i Tekhnika Eksperimenta. 2002. 45(4), P. 97-100.
[11] Modification of software for the control of laser measurer of super small deformations. Zhmud, V., Tereshkin, D. 2013. 8th International Forum on Strategic Technology 2013, IFOST 2013 -Proceedings P. 260 - 264.
[12] Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L.,Taichenachev, A. Modification of optoelectronic intellectual systems for absolute measurements in monitoring of earth seismic dynamics. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. 17(21), P. 999-1004.
[13] Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L., Fomin, Y. The increase of the accuracy of the laser-based measurement of ultra-low tidal deformation of rocks. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. 17(21), P. 1069-1076.
[14] Zhmud, V.; Semibalamut, V.; Dimitrov, L.; et al. Optoelectronic Intellectual Systems for Monitoring of Earth Seismic Dynamics: Results and Developing Directions. Proc. of 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference (SGEM 2016): Albena, Bulgaria: Jun 30-Juel 06, 2016. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM. Vol. III. P.567-574.
[15] Zhmud, V.; Semibalamut, V.; Dimitrov, L.; et al. Software Structure for the Laser Sensor of Earth Crust Lunar-Solar Tide Deformations. Proc. of: 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference (SGEM 2016). Albena, Bulgaria: Jun 30-Juel 06, 2016. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM. Vol. III. P. 615-622.
[16] V.A. Orlov, S.V. Panov, M.D. Parushkn, Yu.N. Fomin, S.Zh. Tokmoldin, I.S. Nevmerzhitskiy, N.B. Uzbekov, D.O. Tereshkin. Spaced high-
sensitive laser deformographic observations in studying super-long period oscillations of the Earth. Proc. of the conference: Geodynamics and Stress State of the Earth's Interior, 3 October, 2011, Novosibirsk, Vol. 1. P. 145-150. Юрий Николаевич Фомин
Сибирский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» (СИФ ФИЦ ЕГС РАН), 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 13-3, начальник сектора, (383) 333 38 41, E-mail: [email protected]
Вадим Аркадьевич Жмудь -
заведующий кафедрой Автоматики НГТУ, профессор, доктор технических наук. E-mail: oao [email protected]
630073, Новосибирск, Просп. К. Маркса, д. 20
Владимир Михайлович
Семибаламут - к.ф.-м.н., директор Сибирского филиала Федерального исследо-
вательского центра «Единая геофизическая служба
Российской академии наук», Новосибирск, Россия.
E-mail: wladim2 8 @yandex. ru
Сергей Владимирович Панов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 13-3, старший научный сотрудник, (383) 333 30 72, E-mail: [email protected]
Михаил Дмитриевич Парушкин
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 13-3, младший научный сотрудник, (383) 333 30 72, e-mail: [email protected]
Д.т.н. Любомир Димитров -
Профессор, Технический
университет Софии,
машиностроительный факультет, Болгария. Области интереса: мехатроника, адаптивное и оптимальное управление,
интеллектуальные системы
диагностики и управления, MEMS.
E-mail: lubomir [email protected]
Статья поступила 16.01.2019.
The Results of Deformographic Measurements in the Gallery at the Talay Observatory
Yu.N. Fomin1, V.M. Semibalamut1, V.A. Zhmud23, S.V. Panov3, M.D. Parushkin3, L.V. Dimitrov4
1 Siberian Branch of the Federal Research Center United Geophysical Service of the Russian Academy of
Sciences, Novosibirsk, Russia 2 Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia 3 Institute of Laser Physics SB RAS, Novosibirsk, Russia 4 Technical University Sofia, Sofia, Bulgaria
Abstract. The results of observations of deformation processes in the tunnel at the "Talaya" observatory of the Baikal rift zone obtained using a laser deformograph are discussed. The study of the behavior of the deformation process in the earth's crust in a wide range of frequencies is aimed at searching for precursors of earthquakes. An excitation of oscillations with periods of 25-60 min caused by an earthquake with a magnitude of M = 5.2 east of Shikotan Island was found. The averaged spectra of the main harmonics prevailing in the deformation signal of the very long period oscillations of the SDPK were obtained. A seasonal dependence of the energy of the oscillation spectra with periods of 205 and 160 minutes was found.
Key words: laser deformograph, earthquake precursors, Baikal rift zone, gallery deformography methods.
REFERENCES
[17] Timofeev V. Y., Ardyukov D. G., Gribanova E. I., van Ruymbeke M., Ducarme B., 2009, Tidal and long-period variations observed with tiltmeters, extensometers and well-sensor (Baikal rift, Talaya station). Bull. Inf. Marées Terrestres, 135 p.
[1S] Orlov V.A., Panov S.V., Parushkin M.D., Fomin Y.N., Study of superlong-period oscillations of earth by high-sensitive laser method. 2012 11th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2012 -Proceedings 2012. С. 16-20.
[19] S V Panov, M D Parushkin, V M Semibalamut and Yu N Fomin, Features of tidal deformations before strong distant and closely spaced regional earthquakes. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 206 (201S) C. 012049.
[20] Parushkin M.D., Panov S.V., Fomin Y., Semibalamut V.M., Empirical mode decomposition method in deformation measurement data processing. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "Geodynamics and Stress State of the Earth's Interior, GSSEI 2017" 201S. C.012043.
[21] V.A. Zhmud, V.M. Semibalamut, L.V. Dimitrov, A.V. Taichenachev. Heterodyne Signal Filtering for Laser Measuring Systems. lSth International Multidisciplinary Scientific GeoConference "Informatics, Geoinformatics and remote sensing" SGEM 201S. Conference proceedings. Vol.lS. Issue 2.2. Informatics, Geoinformatics. Albena, Bulgaria. P. 227-234. ISBN 978-619-7408-40-9. ISSN 1314-2704. DOI: l0.5593Isgem20lSI2.2.
[22] V.A. Zhmud, V.M. Semibalamut, L.V. Dimitrov, A.V. Taichenachev. The Phase Locking System for the Frequency Locking of Lasers for Geoinformatics. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference "Informatics, Geoinformatics and remote sensing" SGEM 2018. Conference proceedings. Vol.lS. Issue 2.2. Informatics, Geoinformatics. Albena, Bulgaria. P. 491-498. ISBN 978-619-7408-40-9. ISSN 1314-2704. DOI: l0.5593Isgem20l8I2.2.
[23] Жмудь В. А. Modelling Researches of the limitations for Fault-Tolerance Measurements of Ultra Small Displacements and Vibrations / В. А. Жмудь, Д. О. Терешкин // Proceedings of the Asian Conference on Modelling, Identifiacation
and Control (ASIA-MIC - 2012), P.l-11, DOI:lO.23l6IP.2Ol2.769-O26.
[24] Goncharenko A.M., Vasil'ev V.A., Zhmud' V.A. Method of sensivity rise of laser vibrometers. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing (Avtometria). 2003. 39(2), P. 43-47.
[25] V. A. Zhmud, A. M. Goncharenko. Modern problems of high-precision measurements of the phase differences. Proc. of Intern. Conf. "Actual problems of electronic instrument engineering" (APEIE-2016): Novosibirsk, Oct., 3-6, 2016: in 12 V. - V. 1, part 1. - P. 314-318. - ISBN 978-5-77822991-4.
[26] Vasil'ev, V.A., Zhmud', V.A., Il'yanovich, Yu.N., Semibalamut, V.M., Fomin, Yu. N. Detection of the increment of an instantaneous phase in a longbase laser meter of small vibrations. Pribory i Tekhnika Eksperimenta. 2002. 45(4), P. 97-100.
[27] Modification of software for the control of laser measurer of super small deformations. Zhmud, V., Tereshkin, D. 2013. 8th International Forum on Strategic Technology 2013, IFOST 2013 -Proceedings P. 2б0 - 2б4.
[28] Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L.,Taichenachev, A. Modification of optoelectronic intellectual systems for absolute measurements in monitoring of earth seismic dynamics. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. 17(21), P. 999-1004.
[29] Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L., Fomin, Y. The increase of the accuracy of the laser-based measurement of ultra-low tidal deformation of rocks. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. 17(21), P. 1069-1076.
[30] Zhmud, V.; Semibalamut, V.; Dimitrov, L.; et al. Optoelectronic Intellectual Systems for Monitoring of Earth Seismic Dynamics: Results and Developing Directions. Proc. of 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference (SGEM 2016): Albena, Bulgaria: Jun 30-Juel 06, 201б. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM. Vol. III. P.567-574.
[31] Zhmud, V.; Semibalamut, V.; Dimitrov, L.; et al. Software Structure for the Laser Sensor of Earth Crust Lunar-Solar Tide Deformations. Proc. of: 16th International Multidisciplinary Scientific
Geoconference (SGEM 2016). Albena, Bulgaria: Jun 30-Juel 06, 2016. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM. Vol. III. P. 615-622.
[32] V.A. Orlov, S.V. Panov, M.D. Parushkn, Yu.N. Fomin, S.Zh. Tokmoldin, I.S. Nevmerzhitskiy, N.B. Uzbekov, D.O. Tereshkin. Spaced highsensitive laser deformographic observations in studying super-long period oscillations of the Earth. Proc. of the conference: Geodynamics and Stress State of the Earth's Interior, 3 October, 2011, Novosibirsk, Vol. 1. P. 145-150.
Yury N. Fomin
Siberian Branch of the Federal Research Center "United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences" (SIBGSRAS), Chief of Laser sector, 630090, Novosibirsk, pr. Ak. Lavrentieva 13/3, D. Sc., phone (383)333-38-41 E-mail: [email protected]
Vadim Zhmud - Head of the Department of Automation in NSTU, Professor, Doctor of Technical Sciences.
E-mail: oao [email protected]
630073, Novosibirsk, str. Prosp. K. Marksa, h. 20
Vladimir Semivalamut - PhD, Director of Siberian Branch of the Federal Research Center United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
E-mail: [email protected]
Sergei V. Panov
Institute of Laser Physics of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences RAS, pr. Lavrentieva 13/3, Novosibirsk, 630090, Senior Scientific worker, phone (383)333-30-72 E-mail: [email protected]
Michel D. Parushkin
Institute of Laser Physics of Siberian Branch RAS, pr. Lavrentieva 13/3, Novosibirsk, 630090, Scientific worker, phone (383)333-30-72. E-mail: [email protected]
Dr. of Techn. Sci. Lubomir Dimitrov.
Full Professor.
Technical University of Sofia, Faculty of Mechanical Engineering, Bulgaria
Mechatronics, Adaptive and optimal control, Intelligent diagnostic and control systems, MEMS. E-mail: lubomir dimitrov@tu-
sofia.bg
The paper was received on 16.01.2019.
