29 ноября 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Система сейсмического мониторинга современных геодинамических процессов на основе трехкомпонентной градиентной установки»
Докладчик: Бобровский Владимир Владимирович - н.с., и.о. зав. лаб. перспективных аппаратурных разработок НС РАН.
Аннотация: Система сейсмического мониторинга современных геодинамических процессов на основе трехкомпонентной градиентной установки является продолжением работ начатых П.Н. Александровым, П.А. Казначеевым, К.С. Нипеиной и В.Е. Матюковым. На основе данных, полученных при помощи, созданной ими экспериментальной установки, был сформирован ряд технических требований к новой системе и выполнена разработка усовершенствованного варианта аппаратурно-программного сейсморегистрирующего комплекса.
Рассмотрены основные особенности реализации аппаратной и программной части комплекса. Приведены результаты лабораторных и полевых экспериментов по оценке основных параметров измерительного канала. Показана методика проведения и результаты полевых экспериментов с разработанным комплексом на измерительном пункте «Укок-2».
С октября 2023 года по настоящее время система сейсмического мониторинга современных геодинамических процессов на основе трехкомпонентной градиентной установки установлена на территории НС РАН для проведения круглосуточных режимных измерений. Одной из задач мониторинга является оценка взаимосвязи поведения энергетической характеристики сейсмических эндогенных полей с лунно-солнечными приливами и сейсмическими событиями, произошедшими в период наблюдений в радиусе 100 км. от измерительного пункта.
В результате анализа экспериментальных данных полученных на измерительных точках «НС РАН» и «Укок-2» дана оценка влияния помех экзогенного и техногенного происхождения на результаты сейсмического мониторинга, что позволит в дальнейшем учесть эти результаты при обработке и повысить качество интерпретации данных.
15 ноября 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Аномальные вариации полного электронного содержания ионосферы и геодинамические условия для Учтурфанского землетрясения 22.01.2024 с M=7»
Авторы: С.И. Кузиков, C.А. Имашев - ЛGPS, ЛКИ, НС РАН, г. Бишкек, Кыргызстан
Докладчик: Кузиков Сергей Иванович - в.н.с., к. ф.-м. наук., зав. Лабораторией изучения современных движений земной коры методами космической геодезии НС РАН
Аннотация: В работе представлен анализ геолого-геофизических условий и аномальных вариаций полного электронного содержания в ионосфере (ПЭС) для Учтурфанского землетрясения (22.01.2024 г., 18:09 UTC). Эпицентр главного сейсмического события располагался в 50 км к западу от населенного пункта Учтурфан (Уши), и приурочен к зоне сочленения южной границы гор Тянь-Шаня и Таримской впадины. Одна из нодальных плоскостей разрыва в очаге в среднем имеет простирание по азимуту 235°, северо-западное падение под углом 44° и направление смещения 46° от горизонта. Характеристики фокального механизма очага и положение гипоцентра основного толчка максимально близки к геолого-геодезическим параметрам Майданского левостороннего взбросо-сдвига. Афтершоковый рой образует область шириной ~25 км и вытянутую на 60 км в северо-восточном направлении. Для анализа пред- и косейсмических вариаций ПЭС были обработаны глобальные карты распределения ПЭС центра анализа данных Jet Propulsion Laboratory. Анализ ПЭС над эпицентром главного события показал, что на фоне суточной периодичности с максимумами в интервале 5-9 часов (UTC) наблюдается рост значений после 09.01.2024 и достигает экстремального значения после главного толчка 22.01.2024 г. Незначительные вариации индекса Dst за январь 2024 свидетельствует о том, что наблюдаемые аномальные значения ПЭС не являются следствием магнитных бурь. Карты площадного распределения z-оценок ПЭС перед главным событием (09.01.2024) и после него (23.01.2024) показали наличие аномальных вариаций (~10σ), локализованных в пространстве и во времени. При этом положение аномальной зоны после главного события имело вытянутую форму вдоль Майданского разлома и зоны афтершокового роя.
1 ноября 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Методика обнаружения аномалий в вариациях величины геомагнитного поля на основе искусственной нейронной сети»
Докладчик: Имашев Санжар Абылбекович - в.н.с., к. ф.-м. наук., зав. Лабораторией комплексных исследований НС РАН
Аннотация: Рассматривается методика обнаружения аномалий в геомагнитных данных, основанная на архитектуре классического автоэнкодера. В качестве обучающих данных были выбраны суточные изменения величины геомагнитного поля в спокойные дни за 2020, 2021 и 2022 гг. по базовой станции Ак-Суу сети геомагнитного мониторинга Научной станции РАН. Обученная модель хорошо воспроизводит типичные признаки нормальных данных, тогда как в случае данных, содержащих различные аномалии – демонстрирует ухудшение качества восстановления. Это свойство автоэнкодера использовалось для разделения данных на два класса: норма и аномалия. Ошибка восстановления в виде средней абсолютной погрешности (MAE) использовалась как мера аномальности. В частности, значение MAE, равное 0.109, использовалось в качестве границы раздела классов. Проверка модели на тестовых данных по станции Ак-Суу за 2017, 2018 и 2019 гг. показала хорошие результаты. В частности, такие метрики бинарной классификации, как полнота (recall) и F1-мера, показали высокие значения: 0.965, 0.918 для данных 2017 г., 0.982, 0.933 для 2018 г. и 0.970, 0.935 для 2019 г. соответственно.
25 октября 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Мобильные системы наблюдения в геоэлектрике (частотная область)»
Докладчик: Александров Павел Николаевич - г.н.с. ЦГЭМИ ИФЗ РАН, д. ф.-м. наук.
Аннотация: Исследуется влияние скорости перемещения системы наблюдения на результаты измерений электромагнитного поля. Актуальность этого исследования продиктована все более широким использованием мобильных систем наблюдения в геоэлектрике и необходимостью изучения возможности использования движущихся систем наблюдения при исследовании строения геоэлектрической среды. В общем виде получены уравнения Максвелла в случае движущихся как источников, так и приемников электромагнитного поля в частотной области. Также получены граничные условия.
Рассмотрены три важных случая, представляющие интерес для геоэлектрики. В первом случае рассматривается закрепленный приемник и движущийся источник электромагнитного поля. Во втором – движущийся приемник и закрепленный источник. Третий случай, имеющий наиболее важное значение для практики геофизических исследований, основан на фиксировании расстояния между источником и приемником, и движении такой измерительной установки над неоднородной средой.
Исследования иллюстрированы конкретными расчетами, основанными на решениях прямых задач для уравнений Максвелла в рассмотренных случаях.
На основе теоретических исследований и математического моделирования показан характер влияния скорости перемещения системы наблюдения на результаты измерений электромагнитного поля.
4 октября 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Параметризация палео и исторических землетрясений Северного Тянь-Шаня»
Докладчик: Стрельников Андрей Андреевич - Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, к. г.-м. наук.
Аннотация: Проведенные палеосейсмологические и археосейсмологические исследования на ключевых участках Иссык-Кульской впадины и её горного обрамления свидетельствуют о том, что современная сильная сейсмическая активность Иссык-Кульской впадины периодов голоцена и позднего плейстоцена приурочена к предгорным разломам. Очаги сильных голоценовых землетрясений выходят на земную поверхность в виде надвиговых (на севере впадины) и поддвиговых (на юге) сейсмоуступах. Важной особенностью проявления сильной сейсмической активности в предгорьях является образование компенсационных грабенов в тылу надвиговых сейсмоуступов. Горное обрамление Иссык-Кульской впадины (хребты Кунгей-Ала-Тоо и Терскей-Ала-Тоо) развиваются по типу «цветочной структуры» (flowerstructure), обусловленной крупными региональными сдвигами, проходящими в осевых частях хребтов. При этом предгорья юга и юго-востока Иссык-Кульской впадины развиваются по правилу поддвигов, являющихся оперяющими разломами для регионального Южно-Иссык-Кульского пологого надвига, – главной предгорной разломной плоскости. Высвобождение сейсмической энергии вдоль предгорных разломов имеет кластерный характер. Наши исследования на Чон-Аксуйском сегменте Аксуйского краевого разлома показали, что периоды сейсмической активизации (3 сильных землетрясения за 1000 лет и 5 сейсмических катастроф за 1500 лет) чередуются с периодами затишья в несколько тысяч лет (2000 лет).
31 мая 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Обзор существующих современных исследований в области физики деформируемого тела: залечивание трещин и напряженно-деформированное состояние геологической среды»
Докладчик: Непеина Ксения Сергеевна – н.с. лаборатории глубинных магнитотеллурических исследований НС РАН, к. г.-м. наук.
Аннотация: В работе пойдет речь о процессе, причинах и способах залечивания трещин и разломов в горных породах, обнаруженных при натурных испытаниях различными современными авторами. Показаны примерные диапазоны времени залечивания, тип и характер залечивания на разных масштабных уровнях.
24 мая 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Особенности получения геоэлектрических характеристик среды в экспериментальном электроразведочном комплексе с шумоподобными сигналами»
Докладчик: Бобровский Владимир Владимирович - н.с., и.о. зав. лаб. перспективных аппаратурных разработок НС РАН.
Аннотация: Рассматривается методика получения геоэлектрических характеристик среды для экспериментального электроразведочного комплекса с шумоподобными сигналами (ЭРК ШПС) с учетом особенностей его аппаратурно-программной реализации.
Одной из таких особенностей является не идеальность индукционного датчика как интегратора регистрируемых измерительным комплексом сигналов становления поля (ЭДС в измерительной катушке датчика), ограничивающая его возможности при регистрации сигналов особенно на поздних временах становления. Предложен способ учета переходной характеристики индукционного датчика при обработке зарегистрированных ЭРК ШПС сигналов, обеспечивающий компенсацию вносимых датчиком в сигналы искажений на поздних временах становления поля.
Второй особенностью является нестабильность амплитуды зондирующих импульсов тока при питании зондирующей установки от аккумуляторных батарей. Предлагается методика учета изменения тока в зондирующей рамке позволившая дополнительно улучшить соотношение сигнал-помеха в получаемых кривых зондирования.
17 мая 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: Представление учебного пособия «Дополнительные главы теории сейсморазведки». Авторы: Александров П.Н., Владов М.Л., Кризский В.Н.
Докладчик: Александров Павел Николаевич - г.н.с. ЦГЭМИ ИФЗ РАН, д. ф.-м. наук.
Аннотация: Пособие включает обсуждение вопросов, которые представляются авторам важными для развития теории сейсморазведки. Прежде всего, это касается эффективных упругих параметров горной породы. Значимость этого раздела связана с пониманием устройства горной породы, что имеет основополагающее значение при геологической интерпретации результатов геофизических исследований.
Приведены решения прямых и обратных задач в пространственно-временной области на основе матричного вида уравнений теории упругости для одномерных (горизонтально-слоистых) и трехмерных моделей строения геологической среды.
Рассмотрены частные вопросы применения теории распространения упругих волн применительно к различным задачам сейсморазведки.
Каждая глава имеет самостоятельное значения и непосредственно не связана с другими, хотя все рассмотренные задачи имеют единую физико-математическую основу. Некоторые повторения допущены авторами умышленно с целью представления рассмотренных задач в законченном виде. В тексте не приводятся ссылки на дополнительную литературу. Все решения получены на физическом уровне строгости.
Содержание пособия можно условно разделить на следующие три части.
Первая часть посвящена распространению сейсмических волн в одномерных, горизонтально-слоистых, диспергирующих средах. Вторая – решению прямых и обратных задач сейсморазведки в трехмерных анизотропных диспергирующих средах. В третьей части рассмотрены некоторые общие вопросы теории сейсморазведки.
Основная математическая техника базируется на исследовании систем дифференциальных уравнений первого порядка с использованием функций от матриц.
Все модели сред рассматриваются как анизотропно-неоднородные и частотно-зависимые как в одномерных (горизонтально-слоистых), так и в трехмерных случаях. Изотропные модели являются частными случаями этих моделей.
19 апреля 2024г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
С докладом «Детектирования сейсмических событий на основе сверточной нейронной сети SeisDetNet»
Авторы: С.А. Имашев, А.В. Аладьев - ЛКИ, НС РАН, г. Бишкек, Кыргызстан
Докладчик: Имашев Санжар Абылбекович - в.н.с., к. ф.-м. наук., зав. Лабораторией комплексных исследований НС РАН
Аннотация: В докладе представлена методика детектирования сейсмических событий на основе разработанной авторами искусственной нейронной сети SeisDetNet. Представлена архитектура нейронной сети, состоящей из комбинации сверточной и полносвязной нейронных сетей, для задачи выделения признаков и бинарной классификации записи волновой формы на 2 класса: сейсмический шум и сейсмическое событие. В качестве входных данных использовалась база данных землетрясений Стэнфорда (STanford EArthquake Dataset (STEAD)), в частности данные с сейсмических станций на территории Кыргызстана и близлежащей окрестности. Приведены результаты проверки работы модели на тестовых выборках и данных сейсмологической сети KNET НС РАН.
12 апреля 2024г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
С докладом «Кинематические и деформационные параметры по данным Бишкекской локальной GPS сети с учетом геологической структуры и региональных условий» выступили в.н.с., к. ф.-м. наук., зав. Лабораторией изучения современных движений земной коры методами космической геодезии (ЛGPS) С.И. Кузиков и м.н.с. ЛGPS О.А. Прохоров, НС РАН, г. Бишкек, Кыргызстан
Аннотация: На основе геофизических исследований и данных многолетних GPS наблюдений в пределах Центральной Азии приводятся основные черты тектонических деформаций земной коры в зоне столкновения Индийского и Азиатского континентов. В детальном плане исследуется поле скорости современных движений земной коры в пределах Бишкекской локальной GPS сети за 1997-2021 годы измерений. Показано закономерное уменьшение северной компоненты скорости от южного блока палеозойских пород, через блок кайнозойских пород, и до северного блока четвертичных отложений Чуйской впадины. На основе векторов скорости построены поля разных видов скорости деформации, которые свидетельствуют о концентрации повышенных значений деформационных параметров (до 140×10-9/год) в пределах срединного кайнозойского блока. Причем высокий уровень скорости деформаций не концентрируется в разломных зонах, а рассредоточен по кайнозойскому блоку.
15 марта 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «О совмещенных установках в методе постоянного электрического тока».
Докладчик: Александров Павел Николаевич - г.н.с. ЦГЭМИ ИФЗ РАН, д. ф.-м. наук.
Аннотация: Одним из современных требований к геофизическим методам исследования геологической среды, в том числе и в методах постоянного электрического тока, является их мобильность и производительность. С этой целью рассматривается совмещенная установка вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Такая установка наиболее технологичная при полевых исследованиях. Актуальной задачей является теоретическое и методическое обеспечение данной системы наблюдения в методе ВЭЗ.
Рассмотрена совмещенная установка ВЭЗ. Показано, что методическими приемами можно получить сопротивление земли и сопротивление заземлений. На основе импедансных представлений получено решение прямой задачи в совмещенном варианте ВЭЗ. Стандартные симметричные системы наблюдения могут быть представлены как совокупность совмещенных установок. Отметим, что измерение сопротивления не требует мощных источников тока и является более энергосберегающим способом измерения, чем при измерении электрического поля в разнесенных приемных и токовых электродов. Очевидно, что проведение серии измерений на одном разносе требует автоматизации, реализация которой на современном уровне развития техники не представляет принципиальных трудностей.
1 марта 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «Изучение малоамплитудных тектонических нарушений с помощью геофизических методов».
Докладчик: Модин Игорь Николаевич - доктор техн. наук, проф., зав. лаб. малоглубинной геофизики каф. геофизики Геологического ф-та МГУ им. М.В. Ломоносова
Аннотация: Малоамплитудные тектонические нарушения относятся к категории опасных инженерно-геологических процессов. В настоящее время картирование и изучение малоамплитудных тектонических нарушений является актуальной задачей с точки зрения их активизации под влиянием естественных и антропогенных воздействий. Наиболее активно они проявляются на подрабатываемых территориях, а также в результате активных тектонических процессов. Одна из форм такого проявления в условиях платформ выражается в виде активно развивающихся карстовых процессов, приуроченным к зонам тектонических нарушений. Во многих случаях эта тектоническая деятельность проявляется в формировании русел рек, оврагов и других отрицательных форм рельефа. Малоамплитудные тектонические нарушения активно изучаются с помощью геофизических методов, в частности, электротомографии и сейсморазведки, а также магниторазведки и гравиразведки. В настоящее время имеется значительный опыт выполнения работ на эту тему. Некоторые результаты таких исследований представлены в настоящем докладе.
16 февраля 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «О выделении сигнала высокочастотного электромагнитного поля литосферного происхождения».
Докладчик: Лашин Олег Александрович - м.н.с. Лаборатории перспективных аппаратурных разработок НС РАН в г. Бишкеке.
Аннотация: C точки зрения анализа геодинамического состояния среды одним из перспективных направлений исследований является регистрация электромагнитных полей в килогерцовом диапазоне. Доклад посвящен выделению импульсных источников литосферного происхождения в регистрируемом электромагнитном поле по их форме. Проведены эксперименты по определению оптимальной полосы пропускания сигналов килогерцового диапазона при поиске импульсов согласующиеся с обобщенной формой импульса литосферного происхождения. Для регистрации и дальнейшей обработки сигналов электромагнитного поля в килогерцовом диапазоне разработано специальное аппаратурно-программное обеспечение. Разработан и опробован алгоритм позволяющий в автоматическом режиме выделять импульсы сходные с прототипом из всего набора наблюденных данных. На территории НС РАН проведены первые полевые эксперименты по выделению импульсов электромагнитного поля литосферного происхождения и определению их энергетической и количественной характеристик. Выявлены суточные вариации средней энергии и активности этих импульсов. В 2023 году проведены мониторинговые наблюдения на измерительной точке Таш-Башат позволившие выявить дополнительные источники импульсных помех от силовых установок, которые оказывают существенное влияние на качество обрабатываемых данных. Предложен ряд аппаратурных и программных решений, которые позволят улучшить качество регистрации и дальнейшей обработки импульсов ЭМ поля литосферного происхождения в условиях высокого уровня помех, вызванных техногенными источниками.
2 февраля 2024 г. состоялось очередное заседание семинара «Геолого-геофизический мониторинг литосферы Тянь-Шаня», проводимого Научной станцией РАН в г. Бишкеке совместно с Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта.
Тема доклада: «О принципе причинности в геофизике».
Докладчик: Александров Павел Николаевич - г.н.с. ЦГЭМИ ИФЗ РАН, д. ф.-м. наук.
Аннотация: Частотная дисперсия физических параметров связана с частотной зависимостью их от временной частоты. Во временной области эти параметры, входящие в материальные уравнения, являются операторами и описывают свойства сред с памятью. При описании диспергирующих свойств сред, необходимо учитывать принцип причинности, из которого следует, что причина не может опережать следствие.
Физические параметры среды также описываются с помощь причинных функций. Вследствие этого, пока воздействие на физическую систему не происходит, физический параметр равен нулю. В противном случае принцип причинности нарушается. Этот же вывод справедлив и для обратного оператора физического параметра. Важным свойством причинных функций является связь действительной и мнимой частей их спектров. Отметим, что дельта-функция Дирака не является причинной функцией поскольку у ее спектра отсутствует мнимая часть. В частотной области дисперсия упругих параметров может быть описана отношением двух полиномов вида. Т.е. во временной области это есть производные по времени от свертки причинных функций (экспонент).
Отметим, что дробное дифференцирование приводит к нарушению принципа причинности.
