WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При этом на этапе первичной обработки, помимо стандартных процедур (коррекции за прибор, удаления среднего и тренда, широкополосной фильтрации) выполняется нормализация, предназначенная для снижения влияния землетрясений. Выбор способа нормализации являлся необходимой частью этого этапа работы. Из сравнения результатов, полученных разными способами нормализации, была выбрана нормализация на бегущее среднее и определена оптимальная ширина окна.

Подготовительным этапом процедуры построения дисперсионных кривых по данным о поверхностных волнах следует считать создание базы таких данных. База данных представляет собой набор записей длиннопериодных каналов длиной около суток каждой из рассматриваемых станций за несколько лет (от одного до четырех). В результате осуществления первого этапа обработки необработанные данные за сутки для пары станций в системе координат (Z,E,N) преобразовывались в прошедшие первичную обработку данные за сутки для пары станций в системе координат (Z,R,T). На втором этапе данные подвергались узкополосной фильтрации, далее вычислялись ККФ (для фильтрованных и нефильтрованных записей) для каждого дня и суммировались за год. На третьем этапе по суммированным ККФ, построенным по фильтрованным записям, строилась дисперсионная кривая групповой скорости по максимумам огибающих (аналог спектрально-временного анализа).

Дисперсионная кривая фазовой скорости строилась по фазовому спектру, вычисленному для ККФ, построенной по нефильтрованным записям.

Необходимые для реализации каждого из этапов программы были написаны в операционной системе Linux, для непосредственной обработки сейсмических данных использовался пакет обработки сейсмических данных SAC (Seismic Analyze Code), записи извлекались по Интернету с сайта IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology).

В четвертой части второй главы приводятся результаты тестирования методики на примере станций, расположенных в Азии, где латеральное распределение скоростей Рэлея и Лява было получено в работах [Яновская, Кожевников, 2006, 2008] по данным землетрясений. По этим данным путем интегрирования были рассчитаны дисперсионные кривые на трассах между станциями BRVK, BJT, TLY, которые оказались в хорошем согласии с дисперсионными кривыми, полученными по данным сейсмического шума. На примере этих станций было также показано, что для построения дисперсионных кривых волн Рэлея достаточно рассматривать корреляцию записей вертикальных компонент, а для волны Лява – трансверсальных компонент. При этом как для волн Рэлея, так и для волн Лява хорошее согласие дисперсионных кривых наблюдается на всем интервале периодов, для которых удалось извлечь информацию из ККФ (от 5-10 до 100-140 с в зависимости от длины трассы).

Для построения скоростных разрезов желательно проводить совместную инверсию групповой и фазовой скорости, что позволяет уменьшить неединственность решения. На примере трасс PUL-ARU и OBN-ARU было показано, что хотя дисперсионные кривые фазовых скоростей удается построить для значительно более узких интервалов периодов и со значительно большей погрешностью, их использование уменьшает неоднозначность построения скоростного разреза.

В главе 3 представлены результаты анализа кросс-корреляционных функций, полученных для пар станций, расположенных на или в окрестностях Восточно-Европейской платформы. Всего таких станций было 20, дисперсионные кривые удалось построить для 126 трасс (рис.1).

Дисперсионные кривые строились как для волн Рэлея, так и для волн Лява.

Из-за сложности определения фазовых скоростей, строились только кривые групповых скоростей. Дисперсионные кривые скоростей волн Лява были определены для более узких интервалов периодов и с большей погрешностью, чем для волн Релея, поэтому для томографических построений использовались только определения групповых скоростей волн Релея. Для разных трасс дисперсионные кривые удавалось получить в несколько разных интервалах периодов. В дальнейшем рассматривался диапазон периодов 10-100 с; для такого интервала удалось получить 119 дисперсионных кривых.

Рис.1. Расположение станций и трассы между ними. Жирной линией здесь и далее ограничена область, скоростное строение которой исследовалось.

Полученные дисперсионные кривые использовались в качестве исходных данных для задачи поверхностно-волновой томографии. Поскольку количества трасс, для которых были получены дисперсионные кривые, достаточно для решения трехмерной задачи вне зависимости от порядка решения одномерной и двумерной задач, было решено проверить на практике эквивалентность этих способов решения. Оказалось, что оба способа приводят к одинаковому результату в пределах погрешности.

На рис.2 представлены результаты восстановления скорости поперечной волны на глубинах 50-300 км в виде вариаций скорости относительно среднего для всей территории скоростного разреза верхней мантии. Картирование производилось только в тех областях, где радиус эффективной области сглаживания не превышал 1000 км.

О строении коры можно было судить лишь в среднем, так как строение коры было отражено в значениях групповой скорости лишь для периодов 10-с. Полученное распределение средней скорости в коре приведено на рис.3; для сравнения на этом же рисунке приведено распределение средней скорости в коре согласно модели CRUST2.0 [Laske et al, 2000].

Хорошее согласие результатов для коры позволяет считать, что и результаты, полученные для верхней мантии, являются достоверными. И о степени сглаженности результатов для мантии можно судить по степени сглаженности результатов для коры.

Рис. 2. Вариации скорости поперечной волны на разных глубинах в процентах (слева) относительно средней скорости, изображенной в виде вертикального скоростного разреза (справа).

Рис.3. Распределение средней скорости в коре. Слева – полученное в настоящей работе, справа – модель CRUST2.0.

Для удобства интерпретации полученных результатов они были представлены в виде скоростных разрезов, средних для некоторых областей, принадлежащих основным геологическим структурам данного региона:

Балтийскому и Украинскому щитам, Русской плите, Прикаспийской депрессии и Днепровско-Донецкой впадине (рис.4).

Рис. 4. Слева скоростные разрезы, соответствующие точкам, обозначенным справа. Номера у кривых соответствуют номерам точек на схеме.

Из анализа скоростных разрезов можно сделать следующие выводы:

1. Средняя скорость в коре минимальна в области Прикаспийской депрессии и Черноморской впадины (<3.3 км/с) и максимальна в области Балтийского щита (> 3.7 км/с).

2. В мантии под всей территорией происходит понижение скоростей поперечных волн на глубинах от 150-200 км (щиты) до 250-300 км (платформа). Такое понижение скорости хорошо согласуется с приведенной в работе [Егорова, Старостенко, 2006] картой мощности сейсмогравитационной литосферы (зоной повышенных сейсмических скоростей и повышенной плотности, полученной на основе обращения мантийных гравитационных аномалий).

3. На рис.5 приведено распределение вариаций скорости поперечной волны в вертикальном разрезе, проведенном вдоль меридиана 32° в.д. Видно, что в районе 52° с.ш. на глубинах 200-300 км выделяется вертикальный столб низкоскоростного вещества. Эта область находится как раз под центром Днепровско-Донецкого авлакогена. Такая низкоскоростная аномалия может являться реликтом плюмообразной структуры и, следовательно, отражать существование рифта в древние эпохи.

Рис.5. Вариации скорости поперечной волны в вертикальном разрезе вдоль меридиана 32° в.д.

Кросс-корреляционные функции могут также применяться для оценки распределения источников шума, поскольку неравномерность распределения источников приводит к асимметричному виду ККФ. На основе анализа ККФ были построены карты распределения источников шума, так называемые шумограммы. На рис.7 изображены шумограммы для частотных полос с центральными периодами 8, 15 и 25 с, из которых видно, что распределение источников шума действительно неравномерное. При малых периодах (до 10с секунд) (или в интервале частот 0.1-0.2 Гц) оказывается, что шум распространяется преимущественно с запада на восток, т.е. источники шума находятся в Западной и Северной Европе, на периодах свыше 25 с (0.01-0.Гц) ситуация меняется с точностью до наоборот, и источники такого шума находятся в Сибири. На периодах 10-25 с (0.05-0.1 Гц) наблюдается переходная ситуация, причем переход этот как бы осуществляется через север. Что касается периодов, превышающих 100с (частоты ниже 0.1 Гц), то для них распределение шума становится скорее равномерным, однако в связи с малым количеством трасс, по которым удалось выделить такие периоды, это трудно утверждать определенно.

Рис.7. Шумограммы (периоды указаны под каждой из них).

В заключении сформулированы основные выводы настоящей работы.

1. Основные методические выводы работы состоят в следующем:

Дисперсионные кривые поверхностных волн можно получать из данных о сейсмическом шуме вплоть до периодов порядка 100-160 с в зависимости от расстояния между станциями.

Показано, что подходы к решению трехмерной задачи томографии, разнящиеся порядком решения задачи двумерной томографий и одномерной обратной задачи о восстановлении скоростного разреза по дисперсионной кривой поверхностной волны, эквивалентны.

Кросс-корреляционные функции шума позволяют оценивать зависимость частотного состава источников сейсмического шума от их пространственного распределения.

2. По результатам данной работы были сделаны следующие выводы относительно строения коры и верхней мантии ВЕП:

Средняя скорость в коре минимальна в области Прикаспийской депрессии и Черноморской впадины (<3.3 км/с) и максимальна в области Балтийского щита (> 3.7 км/с).

Под всей территорией ВЕП происходит понижение скоростей поперечных волн на глубинах от 150-200 км (щиты) до 250-300 км (платформа).

Под центром Днепровско-Донецкого авлакогена выявлена низкоскоростная аномалия, могущая являться реликтом плюмообразной структуры.

3. Построены так называемые шумограммы (карты распределения источников сейсмического шума) для различных периодов, наглядно показывающие зависимость распределения источников сейсмического шума от частоты.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Королева Т.Ю., Яновская Т.Б., Патрушева С.С. Использование сейсмического шума для определения структуры верхней толщи Земли // Физика Земли, 2009, №5, С.3-2. Королёва Т. Ю., Яновская Т. Б., Патрушева С. С. Строение верхней мантии Восточно-Европейской платформы по данным сейсмического шума // Вестник СПбГУ, Сер.4, 2009, №2, с.62-3. Королева Т.Ю. К возможности использования сейсмического шума для определения структуры земной коры и верхней мантии. // VI Международная геофизическая конференция (школа молодых специалистов) "ГЕОФИЗИКА-2007", 1-5 октября 2007, г. Санкт-Петербург.

4. Koroleva T. Yu., Patrusheva S.S., Frasinjuk S.N. The use of ambient seismic noise for determining the structure of the crust and the upper mantle // 7-th International Conference “Problems of Geocosmos”, 26-30 May, 2008, St. Petersburg, Book of Abstracts, p.236-5. Королева Т.Ю., Патрушева С.С. Использование сейсмического шума для определения структуры Восточно-Европейской платформы // Тезисы докладов Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, 1-3 декабря, 2008, Новосибирск, с.151-

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»