Патент на изобретение №2284046

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ГИПОЦЕНТРА И ЭПИЦЕНТРА АФТЕРШОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при прогнозе землетрясений. Согласно заявленному способу регистрируют сейсмические волны, излученные афтершоком. При этом сейсмоприемники устанавливают в вершинах равностороннего треугольника, сторона которого может быть равной 150-1000 мм. Измеренные задержки времени на треугольнике вводятся в ЭВМ, где определяется местоположение афтершока в полярной системе координат, а конкретно, направление на гипоцентр афтершока и расстояние до него, глубину возникновения афтершока и дальность от точки установки сейсмостанции до эпицентра. Способ реализуется автоматической системой в реальном времени. Технический результат: повышение достоверности способа. 2 ил.

Способ предназначен для обнаружения местоположения гипоцентра (очага) и эпицентра афтершока при регистрации сейсмических волн. Способ заключается в том, что устанавливают в горизонтальной плоскости, на земной поверхности, в сейсмичной зоне на коренных породах сейсмоприемники в вершинах равностороннего треугольника со стороной «l», равной менее 1000 мм, определяют в этой породе время Т прохождения сейсмоволной расстояния равного стороне «l» треугольника, измеряют скорости продольной волны V_p и поперечной – V_s, принимают сейсмические сигналы от афтершоков, измеряют временные задержки t₁, t₂ и t₃ прихода сейсмосигнала от афтершока к сейсмоприемникам, определяют для двух малых временных задержек угол ₂ и ₃ между нормалью к фронту волны, проходящей через центр треугольника и очага афтершока и заданным началом отсчета (биссектриса угла А) по соотношениям

определяют точный угол на эпицентр афтершока по формуле

=(₂+₃)/2,

определяют величину временной задержки для горизонтальной плоскости (земной поверхности) по формуле:

определяют угол места гипоцентра из выражения

определяют дальность d_гц до гипоцентра по формуле

где Т_с – время в секундах отставания волны S от волны Р, определяют дальность d_эц до эпицентра по формуле

d_эц=d_гцcos,

определяют глубину гипоцентра h по формуле

h=d_гцsin.

Изобретение относится к сейсмологии, в частности предназначено для определения местоположения гипоцентра (очага) и эпицентра афтершока.

Цель изобретения – повышение точности и оперативности определения местоположения. На фиг.1 показана схема элементов одного из вариантов способа на земной поверхности, включающая треугольник 1 в вертикальной плоскости, треугольник 2 в горизонтальной плоскости, гипоцентр 3, эпицентр 4, глубина 5 гипоцентра (очага), нормаль 6 к фронту сейсмоволны, угол места 7 гипоцентра, сторона 8 треугольника, временные задержки 9. Поставленная цель достигается тем, что способ определения местоположения гипоцентра (очага) и эпицентра афтершока заключается в том, что устанавливают в горизонтальной плоскости на земной поверхности в сейсмичной зоне на коренных породах сейсмоприемники в вершинах равностороннего треугольника со стороной «l», равной менее 1000 мм, определяют в коренной породе время Т прохождения сейсмоволной расстояния равного стороне «l» треугольника, измеряют временные задержки t₁, t₂ и t₃ прихода сейсмосигнала от афтершока к сейсмоприемникам, определяют для двух малых временных задержек угол ₂ и ₃ между нормалью к фронту волны, проходящей через центр треугольника и очаг афтершока, и заданным началом отсчета по соотношениям

определяют точный угол на эпицентр афтершока по формуле

=(₂+₃)/2,

определяют величину временной задержки для горизонтальной плоскости по любой из формул

определяют угол места на гипоцентр по одной из формул

определяем дальность d_гц до гипоцентра по формуле

где Т_с – время в секундах отставания волны S от волны Р, определяют дальность d_эц до эпицентра по формуле

d_эц=d_гцcos,

определяют глубину гипоцентра h по формуле

h=d_гцsin.

Известен способ определения координат очага землетрясения (Гир Дж., Шах X. Зыбкая твердь. – М.: Мир, 1988. – с.91), заключающийся в том, что по временам прихода волн Р и S сейсмологи, зная скорости распространения этих волн в данном регионе, могут рассчитать расстояние от места установки приборов (сейсмоприемников) до гипоцентра землетрясения. После того как для нескольких сейсмостанций (не менее трех) определено расстояние до гипоцентра, можно определить координаты гипоцентра и эпицентра.

Основными недостатками способа являются: сейсмические станции расположены на больших расстояниях друг от друга, поэтому для сбора информации и выполнения расчетов требуется время, т.е. низкая оперативность; низкая точность определения координат очага, примерно 10 км и более, указывает академик РАЕН Шебалин Н.В. (Сильные землетрясения. – М.: Академия горных наук, 1997 – с.158).

Способ реализуется следующими операциями. Определяют в коренной породе время Т прохождения сейсмоволной расстояния, равного стороне «l» треугольника, измеряют в породе скорости V_p и V_s продольной и поперечной волн, принимают сейсмосигналы от афтершока, измеряют в вершинах треугольника временные задержки t₁, t₂ и t₃ с помощью тактовых электрических импульсов, вводят временные задержки в память вычислителя, определяют для двух малых временных задержек угол ₂ и ₃ между нормалью к фронту волны и заданным началом отсчета (биссектриса угла А треугольника) по соотношениям

определяют точный угол на эпицентр афтершока по формуле

=(₁+₃)/2,

определяют величину временной задержки для горизонтальной плоскости (земной поверхности) по любой из формул

определяют угол места на гипоцентр по одной из формул

определяют дальность d_гц до гипоцентра по формуле

где Т_с – время в секундах отставания волны S от волны Р,

определяют дальность d_эц до эпицентра по формуле

d_эц=d_гцcos,

определяют глубину гипоцентра h по формуле

h=d_гцsin.

На фиг.2 представлена схема устройства, реализующего способ.

Схема содержит три канала приема сейсмосигнала от афтершоков. Каждый канал состоит из последовательно соединенных сейсмоприемника 1, усилителя 2, компаратора 3, триггера 4 и счетчика 5. Схема также содержит схему совпадения 6, включенную параллельно триггерам 4, генератор тактовых импульсов 7, подключенный к счетчикам 5, мультиплексор 8, подключенный к выходам счетчиков 5 и к входу ЭВМ 9, измерительный блок 10, включенный к выходу усилителя 2 и входу ЭВМ 9.

Схема работает следующим образом.

Предположим при афтершоке с направлением А сигнал достигает сейсмопреобразователя 1 среднего канала, усиливается усилителем 2 и поступает на компаратор 3. Если сигнал по уровню больше порога срабатывания компаратора 3, то он проходит и опрокидывает триггер 4, при этом включается счетчик 5. Одновременно с триггера 4 сигнал подается на схему 6 совпадения. Счетчик начинает считать импульсы, поступающие с генератора 7. Через некоторое время сигнал от афтершока достигает второго сейсмопреобразователя 1 (левый канал). При этом в левом канале, как и в предыдущем случае, срабатывают аналогичные элементы и счетчик 5 левого канала тоже начинает считать импульсы, поступающие с генератора 7. С приходом сигнала от афтершока к третьему сейсмопреобразователю 1 срабатывают все элементы этого канала. При срабатывании триггера 4 этого канала на выходе схемы 6 совпадения одновременно присутствуют три сигнала, схема 6 совпадения срабатывает. При этом от ее выходного сигнала триггеры возвращаются в исходное состояние, счетчики 5 прекращают считать импульсы, а ЭВМ 9 через мультиплексор 8 считывает показания счетчиков 5, вычисляет пеленг источника сейсмических колебаний и запоминает результат. С выхода усилителя 2 одного из каналов сигнал поступает на вход измерительного блока 10, который измеряет величину амплитуды и период по принципу аналого-цифрового преобразования и передает результат в ЭВМ 9 для регистрации.

Формула изобретения

Способ определения местоположения гипоцентра и эпицентра афтершока, основанный на контроле сейсмических сигналов, заключающийся в том, что в сейсмичной зоне устанавливают сейсмостанции, регистрируют сейсмические сигналы от афтершоков и вычисляют дальность d_гц от сейсмостанции до афтершока, отличающийся тем, что устанавливают сейсмоприемники в горизонтальной плоскости на коренных породах в вершинах равностороннего треугольника со стороной “1” менее 1000 мм, определяют в этой породе время Т прохождения сейсмосигналом расстояния, равного стороне “1” треугольника, измеряют скорости продольной волны V_p и поперечной V_s в объеме горной породы расположения треугольника, принимают сейсмические сигналы от афтершоков, измеряют в вершинах треугольника временные задержки t₁, t₂ и t₃ с помощью тактовых электрических импульсов, определяют по двум малым временным задержкам угол ₂ и ₃ между нормалью и заданным началом отсчета, определяют точный угол на эпицентр афтершока по формуле

=(₂+₃)/2,

определяют величину временной задержки для горизонтальной плоскости по формуле

определяют угол места на гипоцентр из выражения

определяют дальность d_гц до гипоцентра по формуле

где Т_с – время в секундах отставания волны S от волны Р, определяют дальность d_эц до эпицентра по формуле

d_эц=d_гц·cos,

определяют глубину h гипоцентра по формуле

h=d_гц·sin.

РИСУНКИ