Информационное обеспечение экспериментов с мощными сейсмическими вибраторами

УДК 528.4

А.П. Григорюк, Л.П. Брагинская ИВМ и МГ СО РАН, Новосибирск

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С МОЩНЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ ВИБРАТОРАМИ

В настоящее время активно развивается новое направление в сейсмологии, использующее в качестве источников сейсмических волн мощные механические вибраторы. В конце прошлого века в Сибирском отделении Российской академии наук были созданы сейсмовибраторы на электромеханическом, гидроударном и гидрорезонансном принципах. За счет длительных (от десятков минут до нескольких часов) сеансов излучения с использованием прецизионных накопительных систем регистрации эти сейсмовибраторы создавали наблюдаемый волновой эффект (сейсмограммы), сравнимый со средним землетрясением. Проведенные эксперименты показали возможность получения качественных сейсмограмм на расстояниях до 500км и регистрации гармонических сигналов на расстояниях более 2000км в зависимости от конструкции вибратора и режимов излучения. Такой источник волн оказался востребованным в сейсмологии благодаря контролируемости излучаемого сигнала, точности задания эпицентральных координат и времени включения, а также благодаря возможности использования в несейсмичных районах даже вблизи населенных пунктов при полной экологической безопасности.

Новые методы в сейсмологии, основанные на использовании мощных сейсмовибраторов позволяют более точно решать ряд фундаментальных задач (например, о строении земной коры), а также ставить целый класс принципиально новых задач, таких как мониторинг реологических характеристик очаговой зоны, оценка напряженного состояния и анизотропии земной коры и мантии в сейсмоопасных районах, волновое воздействие на нефтяные пласты с целью повышения их продуктивности и т.д. [1].

Для решения указанных задач Лабораторией геофизической информатики ИВМиМГ СО РАН проводятся регулярные экспериментальные исследования по сейсмическому зондированию Земли с помощью мощных вибрационных источников. Отрабатывается методика исследований, развиваются методы обработки и интерпретации вибросейсмических данных, создаются новые схемы и модели мощных сейсмических вибраторов.

Эксперименты заключаются в регистрации волнового поля мощного сейсмического вибратора многоканальными мобильными регистраторами на расстояниях до 500 км от источника [2]. Ежегодно проводится от 2 до 5 экспериментов в Алтае-Саянском регионе и районе озера Байкал. В некоторых экспериментах по исследованию принципа эквивалентности волновых полей в качестве источника волнового поля наряду с вибраторами используются промышленные взрывы. Регистрировались замедленные

взрывы в карьерах и шахтах Кузбасса, а также химические взрывы на семипалатинском ядерном полигоне.

В результате к настоящему времени было накоплено около 17000 файлов волновых форм (сейсмотрасс) и сопутствующей информации по каждому сеансу регистрации (тип сейсмического источника, параметры излучаемого им сигнала, параметры регистратора, географические координаты источника и регистратора и т.д.).

Для доступа к накопленному экспериментальному материалу всех заинтересованных лиц, среди которых геофизики, сейсмологи и научные сотрудники, занимающиеся изучением земной коры, научные сотрудники и инженеры, занятые при проведении экспериментов была создана информационно-вычислительная система (ИВС) «ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОЕ ПРОСВЕЧИВАНИЕ ЗЕМЛИ». ИВС реализована в рамках архитектуры клиент-сервер с доступом через Интернет (рис. 1). Роль клиента выполняет Web-браузер на компьютере пользователя. На Web-сервере ОГИ http://opg.sscc.ru размещен файловый архив волновых форм, база данных экспериментов под управлением СУБД MySQL и Web-приложение (PHP-сценарии). Файловый архив волновых форм в настоящее время приводится к единому формату SEG-Y PASSCAL и единой иерархической структуре вида ЭКСПЕРИМЕНТЫ - СЕАНСЫ - РЕГИСТРАТОРЫ - ВОЛНОВЫЕ ФОРМЫ.

Рис.1. Структурная схема информационно-вычислительной системы

С помощью формы, доступной по адресу http://opg.sscc.ru/db/main.php, пользователи могут формировать запросы к базе данных по следующим параметрам:

- Дата и время сеанса регистрации (интервал значений);

- Код эксперимента, номер сеанса, номер регистратора, номер датчика, компонента датчика (данная информация, включая географическую карту с обозначенными на ней источниками и регистраторами имеется в кратком описании каждого эксперимента);

- Тип источника и параметры сейсмического сигнала (интервал

значений);

- Географические координаты регистратора, расстояние и азимут

источник - регистратор (диапазон значений).

Таким образом, выбирая определенный тип источника, параметры излучаемого им сигнала, расстояние и азимут или координаты, пользователи

имеют возможность проводить своего рода виртуальные эксперименты. Выбранные в результате исполнения запроса трассы отображаются в графической форме непосредственно в Web-браузере (рис. 2).

Рис.2. Форма для запросов и отображение найденных сейсмотрасс в браузере

пользователя

После предварительного просмотра файлы трасс могут быть загружены на компьютер пользователя. В настоящее время ведется работа по наполнению файлового архива файлами сейсмотрасс, а базы данных соответствующей информацией. В дальнейшем планируется интегрировать в систему вычислительный слой для реализации on-line обработки данных по следующим алгоритмам:

- Спектральный и спектрально-временной анализ;

- Корреляционный анализ;

- Полосовая фильтрация;

- Синхронное суммирование сейсмотрасс;

- Автоматическое обнаружение основных сейсмических фаз.

В систему также будут добавлены ГИС-функции, обеспечивающие по результатам исполнения запросов, автоматическое построение карт района проведения работ с условным обозначением на них источников и регистраторов сейсмических волн.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексеев А.С., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. «Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками». Монография. Коллектив авторов. Филиал «Гео» Издательства СО РАН, Новосибирск, 350 стр., 2004 г.

2. Andreev P.R., Grigoryuk A.P., Shorokhov M.N. Systems for reception and recording of vibroseismic signals. // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center. Ser.: Mathematical Modeling in Geophysics. Iss. 7, 2002. - Р. 1-12.

3. Григорюк А.П., Брагинская Л.П. Информационно-вычислительная система "Вибросейсмическое просвечивание Земли" // АКТИВНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ: Материалы 2-го Международного симпозиума 12-16 сентября 2005 г. Академгородок, Новосибирск. Издательство СО РАН, Новосибирск, 472 стр., 2005 г.

© А.П. Григорюк, Л.П. Брагинская, 2006