ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

Направление науки: 1.5. Науки о Земле

Направление фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1. «Геофизика», раздел фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1.1. «Геофизические методы изучения строения, вещественного состава земных недр и глубинных процессов; взаимодействие геосфер» Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы.

Тема Программы ФНИ

Сведения о результатах по направлениям исследований в соответствии с Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы в 2021 году:

1. Разработка технологии проведения сейсмического микрорайонирования с использованием комплекса «Регистр»

Опробование комплекса при изучении свойств грунтов верхней части геологического разреза. Изучение возможностей комплекса при проведении работ по сейсмическому микрорайонированию.

1.1. Разработана компьютерная программа обработки и расчета спектральных отношений результирующей горизонтальной компоненты сейсмического сигнала к вертикальной Reg3M_H/V. Программа является составной частью аппаратно-программного комплекса «Регистр». Основное назначение комплекса – сейсмические исследования, изучение сейсмодинамических характеристик объектов и сред. В основе спектральных отношений H/V, на расчет которых направлена настоящая программа, лежит известная методика И. Накамуры, основанная на представлении о том, что «влияние тонкого слоя, расположенного непосредственно под сейсмическим датчиком, на изучаемом объекте в большей степени способствует усилению поперечной волны (S) и практически не изменяет продольную волну (Р)». Исходя из этого положения, отношение результирующего спектра сейсмического сигнала горизонтальных компонент X и Y к спектру вертикальной компоненты Z будет характеризовать так называемую передаточную функцию, зависящую от «тонкого слоя» изучаемого объекта, например, верхняя часть грунтовой толщи. Результирующая горизонтальная компонента Н при этом может быть определена как среднее квадратическое компонент X и Y. При этом значение V будет соответствовать спектру вертикальной компоненты Z. Таким образом, для расчета соотношения H/V используется результирующий спектр H и спектр компоненты Z.

1.2. Разработанная и представленная в п.1 программа «Reg3M_H/V» опробована при проведении сейсмического микрорайонирования (СМР) дамбы хвостохранилища горно-обогатительного комбината ЭРДЭНЭТ (Монголия). Программа обеспечила обработку и расчет спектральных отношений H/V в новом способе СМР, основанном на этих принципах. Практическим результатом примененного способа СМР и программы «Reg3M_H/V» явилась схематическая карта приращений сейсмической интенсивности ΔI, демонстрирующая наиболее уязвимые участки грунтовой толщи объекта исследований.

1.3. Осуществлена разработка и дальнейшее опробование методического комплекса с применением аппаратно-программной системы «Регистр», современных способов измерения и обработки микросейсмических сигналов с целью выделения на исследуемой территории под строительство участков с максимальными амплитудами отклика на внешние упругие воздействия и учет их в дальнейшем при проектировании и строительстве. При этом используется коэффициент уязвимости – спектральный сейсмодинамический параметр при упругих воздействиях.

1.4. Продолжено опробование применения аппаратно-программной системы «Регистр» для изучения сейсмодинамических характеристик строительных объектов на примере жилых зданий различной этажности и построенных с использованием различных технологий и также различных строительных материалов – дерево, кирпич, бетон. Исследовались такие динамические параметры объектов как частота собственных колебаний, логарифмический декремент затухания, максимальная скорость смещения в каждой точке измерения. Параметры рассчитывались в программе, входящей в состав аппаратно-программного комплекса «Регистр».

1.5. Проведен анализ временной сейсмологической точки наблюдения. Описан процесс регистрации и обработки цифровых записей с использованием специализированного программного обеспечения. Проведена оценка событий на предмет качества записи. В результате анализа было получено количественное распределение по месяцам года. Используемая методика позволяет анализировать местные и близкие сейсмические события для последующей интерпретации и классификации.

1.6. Были проанализированы пространственное взаиморасположение эпицентров ощутимых землетрясений Урала и месторождения рудных полезных ископаемых региона. На современном этапе процессы слабой тектонической деятельности в недрах Урала сопровождаются редко происходящими ощутимыми землетрясениями с магнитудой от 2 до 5,5 и интенсивностью сотрясения в эпицентрах от 3 до 6 баллов по шкале МСК-64. В результате исследований сделан вывод о том, что процессы формирования рудных месторождений Урала и очагов землетрясений имеют схожую природу.

Исполнители: Сенин Л.Н., д.т.н., в.н.с.; Сенина Т.Е., с.н.с.; Воскресенский М.Н., к.т.н., с.н.с.; Осипова А.Ю., к.г.-м.н., н.с.; Парыгин Г.И., н.с.

Публикации:

1. Воскресенский М.Н., Осипова А.Ю., Ушаков А.В. Применение методов инженерной сейсмологии для оперативного обследования технического состояния жилых домов г. Катав-Ивановск Челябинской области. // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. М: ЕАСА. 2021. № 5(54). С. 31–39.
2. Воскресенский М.Н., Парыгин Г. И., Косоротова Е.А., Курданова А.А. Исследование процесса регистрации, обработки и интерпретации сейсмических событий // Уральский геофизический вестник 2021. № 3(45) С. 11–18. DOI: 10.25698/UGV.2021.3.2.11.
3. Гуляев А.Н., Осипова А.Ю. Особенности пространственного расположения эпицентров землетрясений и месторождений полезных ископаемых на Урале // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 4. С. 31–36. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-4-31-36
4. Пахмурин О.Р., Михайлов В.С., Воскресенский М.Н. Использование трехкомпонентной сейсмостанции «регистр» для определения динамических характеристик и HVSR анализа каркасных зданий методом Накамуры // В сборнике: Инвестиции, градостроительство, недвижимость как драйверы социально-экономического развития территории и повышения качества жизни населения. Материалы XI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Под редакцией Т.Ю. Овсянниковой, И.Р. Салагор. Томск, 2021. С. 417–420.
5. Сенин Л.Н., Сенина Т.Е. Использование коэффициента уязвимости при изучении вибросигналов на поверхности грунтов при движении электропоездов метрополитена // Геофизический журнал. Киев. 2021.  Т. 43. № 4. С. 144–153. DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.v43i4.239966
6. Сенин Л.Н., Сенина Т.Е. Опыт применения спектральных отношений горизонтальной и вертикальной компонент упругих колебаний в сейсмическом микрорайонировании дамбы насыпных отходов горно-обогатительного комбината ЭРДЭНЭТ (Монголия) // Уральский геофизический вестник. 2021. № 2(44). С. 43–52. DOI: 10.25698/UGV.2021.2.6.43
7. Сенина Т.Е., Сенин Л.Н. Программа обработки и расчета спектральных отношений результирующей горизонтальной компоненты сейсмического сигнала к вертикальной Reg3M_H/V. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021661598. Зарегистрирована в государственном реестре программ для ЭВМ 13 июля 2021 г.

2. Изучение структуры земной коры Уральского региона по сейсмогравитационным данным.

Для юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы (Средняя часть Урала) составлена схема рельефа поверхности М, тектонического районирования кристаллической коры, сейсмогеологическая модель по геотраверсу Татсейс и откорректирован сейсмогеологический разрез по профилю ГСЗ Темиртау–Куйбышев. Это позволило составить схему тектонического районирования допалеозойского комплекса и предварительно оценить в региональном плане территорию республики Башкортостан на поиски месторождений УВ в нижерасположенных отложениях. Составленная тектоническая схема в отличие от существующих карт и схем увязана со спецификой строения земной коры и поверхности М, и является новой, как по содержанию, так и по полученным геологическим результатам.

Составлена разломно-блоковая сейсмогеоплотностная модель верхней части литосферы по профилю ГСЗ 3-АР в районе южного сегмента Карской впадины (69,5°–75,5° с.ш.; 54°–78° в.д.). Комплексные геофизические исследования по опорному геолого-геофизическому профилю глубинного сейсмического зондирования 3-АР проведены ФГУНПП «Севморгео». Особенностью этих работ являлось комплексирование метода ГСЗ с методом отраженных волн (МОВ-ОГТ). Сейсмические данные, представленные разрезами ГСЗ и МОВ-ОГТ, дают разную глубину поверхности М, которая различается вдоль профиля в среднем на 3,0–10,0 км. По данным глубинного ОГТ и ГСЗ построен сводный сейсмический разрез по профилю 3-АР на котором выделены преломляющие площадки, построенные по кинематическим параметрам преломленных волн со значением граничной скорости; возможное положение границы М по отраженным волнам в нижней части земной коры; глубинные разломы. На основании сводного сейсмического разреза составлена стартовая слоистая разломно-блоковая плотностная модель ВЧЛ до глубины 80 км. На разрезе выделены границы морского дна, осадочных отложений, консолидированного (протерозойского) фундамента К₀₁*, кристаллического (нижнеархейского) фундамента К₀₁, кровли протокоры (К₂), основного сейсмогеологического раздела М. Граница М залегает практически горизонтально (средняя глубин 44 км), достигая максимальных значений в Западно-Уральской мегазоны (40 км), Центрально-Уральской мегазоны (49 км), переходной зоне Уральской складчатой системы (47 км).

Составлена 3D разломно-блоковая сейсмогеоплотностная модель верхней части литосферы Северной, Средней и Южных частей Урала на основании сведенных воедино, построенных ранее 3D моделей отдельных регионов Урала. Выделена поверхность основного сейсмогеологического раздела М.

Исполнители: Дружинин В.С., к.г.-м.н., в.н.с.; Осипов В.Ю., к.г.-м.н., н.с.; Начапкин Н.И. к.ф.-м.н., в.н.с., Муравьев Л.А. к.т.н., с.н.с.

Публикации:

1. Дружинин В.С., Начапкин Н.И., Осипов В.Ю. Строение и нефтегазоносность додевонского мегакомплекса юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы (Часть 2. Схема тектонического районирования фундамента консолидированной коры и нефтегазоносность) // Уральский геофизический вестник. 2021. № 1. С. 12–19. DOI: 10.25698/UGV.2021.1.2.12
2. Дружинин В.С., Начапкин Н.И., Осипов В.Ю., Муравьев Л.А. Сейсмогеоплотностная разломно-блоковая модель верхней части литосферы Южно-Карской впадины по геотраверсу 3-АР // Материалы конференции. Инженерная и рудная геофизика 2020. 17-я научно-практическая конференция и выставка «Инженерная и рудная геофизика 2021», Геленджик, Россия, 26–30 апреля 2021 г. DOI: 10.3997/2214-4609.202152050
3. Druzhinin, V.S., Nachapkin, N.I., Osipov, V.Yu., Muravyev, L.A. Tectonic zoning scheme of the Bashkir Cis-Urals consolidated crust basement // 20th International Conference Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects. 2021. Kiev, 11 May 2021 - 14 May 2021, 171373. European Association of Geoscientists and Engineers, EAGE. ISBN 978-946282381-5. DOI: 10.3997/2214-4609.20215521081