CC BY
23<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 550.348.432, 551.11
СЕЙСМИЧЕСКОЕ МИКРОРАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ GPS НАВИГАЦИИ
Е. В. Коврижных
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: [email protected]
Произведена установка сейсмометрической аппаратуры и получены записи сейсмического шума в четырёх пунктах Санкт-Петербурга и его окрестностей с использованием GPS навигации. Проанализированы полученные данные с использованием методики Накамура.
Ключевые слова: сейсмический шум, микрорайонирование, методика Накамура, GPS навигация.
SEISMIC MICROZONATION IN ST. PETERSBURG AND THE SURROUNDING AREA USING GPS NAVIGATION
E. V. Kovrizhnykh
Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research describes seismometric equipment and obtains the recording of seismic noise in the four areas of St. Petersburg and the surroundings with using GPS navigation. It analyses the data produced using the Nakamura's method.
Keywords: seismic noise, microzonation, Nakamura's method, GPS navigation.
В настоящее время навигационная система GPS активно используется в задачах геодинамики для изучения современных движений земной коры. Регистрация сигналов GPS с точностью до двух метров позволяет определять координаты местонахождения сейсмометрической аппаратуры. В данной работе координаты четырёх пунктов и высоты расположения приборов над эллипсоидом Земли на территории г. Санкт-Петербурга и его окрестностей, определялись с использованием GPS-приемников. Расположение сейсмометрической аппаратуры на карте местности изображено на рисунке [1].
Каждая точка на карте (см. рисунок), в которой проводились измерения, удалена от ближайшей точки на расстояние около 30 км. Каждому пункту регистрации сейсмического шума соответствует свой рельеф местности и геологическое строение верхних слоёв Земли.
Информация о расположении каждого пункта регистрации и используемых приборах приведена в таблице. Измерения в каждом пункте регистрации производились по трём компонентам: Z - вертикальная, E - восток-запад, N - север-юг. Частота оцифровки 50 отсч./с.
Регистрация сейсмических шумов осуществлялась непрерывно в течение длительного периода времени: НИИФ им. В. А. Фока - с 02.03.2016 по 13.03.2016 (12 суток); сейсмическая станция «Пулково» - с 02.03.2016 по 13.03.2016 (12 суток); пещера «Левобережная» - c 26.11.2015 по 02.12.2015 (7 суток); сейсмическая станция «Лопухинка» - с 02.04.2016 по 13.04.2016 (12 суток). Полученные данные с каждого
пункта регистрации обрабатывались в программном комплексе WSG («Windows Seismic Grafer») [2].
В результате были построены графики средних значений спектральных амплитуд компонент H (горизонтальной, полученной из E и N) и V (вертикальной Z), а также их отношения H/ V для дня и ночи каждого пункта регистрации. Были вычислены средние значения резонансных частот дня и ночи для каждого пункта регистрации: НИИФ им. В. А. Фока: f\ = 0,879 Гц; сейсмическая станция «Пулково»: f = 0,661 Гц; пещера «Левобережная»: f = 0,58 Гц; сейсмическая станция «Лопухинка»: f = 0,644 Гц.
Вычисленные резонансные частоты позволяют применить методику Накамура, основной идеей которой является то, что глубина залегания грунта обратно пропорциональна частоте и отношению спектральных амплитуд H/ V, соответствующих пику спектра Накамура, а также прямо пропорциональна скорости распространения поперечных волн в толще технического фундамента [5]. Полученные результаты приведены в таблице.
Таким образом, осуществлена привязка по времени и определены точные координаты, превышение высоты эллипсоида Земли сейсмометрической аппаратуры с помощью GPS-приёмников. Получены записи сейсмического шума в четырёх пунктах Санкт-Петербурга и его окрестностей. Вычислено отношение H/ V спектральных амплитуд сейсмического шума в соответствующих пунктах. По полученным характеристикам оценена глубина залегания осадочного слоя, находящегося под каждым из четырёх рассмотренных пунктов, по методу Накамура.
Использование гдсмичесгихсредств, технологий и геоинформационны^систем для мониторинга и моделирования природной среды
Примечания: d - высота над эллипсоидом Земли; I - глубина, на которой была расположена аппаратура; А - отношение спектральных амплитуд Н/ V (среднее между отношениями дневного и ночного интервалов времени), соответствующее резонансной частоте / на графике Накамура Н/ V; к - глубина залегания осадочного слоя, находящегося под пунктом регистрации.
Расположение сейсмометрической аппаратуры Сведения о расположении каждого пункта регистрации, используемых приборах и результатах анализа данных
Пункт регистрации Сейсмометрическая аппаратура [3-4] Координаты d, м l, м A к,м
НИИФ им. В. А. Фока трехкомпонентный сейсмометр CMG-6TD 59,880° с. ш. 29,825° в. д. 32 3 6,3 27,1
сейсмическая станция «Пулково» трехкомпонентный сейсмометр CMG-6TD 59,767° с. ш. 30,317° в. д. 65 10 12,8 17,7
пещера «Левобережная» трехкомпонентный сейсмометр CMG-6TD 59,666° с. ш. 30,796° в. д. 174 5 9,0 28,7
сейсмическая станция «Лопухинка» сейсмическая станция «УГРА», сейсмометры GS-13 59,732° с. ш. 29,388° в. д. 148 2 15,3 15,2
Библиографические ссылки
1. Подробная карта России и мира [Электронный ресурс] // «Яндекс.Карты - подробная карта России и мира». URL: https://yandex.ru/maps/ (дата обращения: 17.9.2016).
2. Акимов А. П., Красилов С. А. Характеристики WSG // Стандартный пакет файлов программного комплекса WSG. 2009. 17 с.
3. Технические характеристики CMG-6TD [Электронный ресурс] // Guralp Systems. URL: http://www.vulcanseismicsystems.com/images_guralp/L_ Guralp_CMG-6TD_ru.pdf (дата обращения: 17.09.2016).
4. Мехрюшев Д. Ю. Аппаратурные разработки Геофизической службы РАН // Национальный отчет Международной ассоциации сейсмологии и физики недр Земли Международного геодезического и геофизического Союза 2003-2006 : К XXIV Генеральной ассамблее МГГС / под ред. А. Д. Завьялова, М. В. Невского, А. О. Глико и др. ; Национальный геофизический комитет РАН. М., 2007. 15 с.
5. Nakamura Y. A. Method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface // Quarterly Report of
the Railway Technical Reasearch Institute. 1989. Vol. 30. P. 25-33.
References
1. Detailed map of Russia and the world. Available at: https://yandex.ru/maps/ (accessed 17.09.2016).
2. Akimov A. P., Krasilov S. A. Features of the «WSG». Standard Package WSG software system files. 2009. 17 p.
3. Specifications CMG-6TD. Available at: http://www.vulcanseismicsystems.com/images_guralp/L_ Guralp_CMG-6TD_ru.pdf (accessed 17.09.2016).
4. Mehrjushev D. «Apparaturnye razrabotki Geofizicheskoj Sluzhby RAN» [Instrumental develop Geophysical Survey RAS] // National Report of the International Association of the International Union of Geodesy and Geophysics Seismology and Physics of the Earth's interior 2003-2006. National Geophysical Committee RAS. Moscow, 2007. 15 p.
5. Nakamura Y. A. Method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface // Quarterly Report of the Railway Technical Reasearch Institute. 1989. Vol. 30. P. 25-33.
© KOBPHXHMX E. B., 2016
