АНОМАЛЬНЫЕ ВРЕМЕННЫЕ РЯДЫ ЗАПИСИ ГРАВИМЕТРОВ

  • С.Г. БЫЧКОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

Измерение поля силы тяжести гравиметром серии Autograv CG (Scintrex) произ- водятся путем постоянного усреднения замеров датчика, снимаемых с периодичностью 6 Гц [7]. Выходной сигнал прибора помимо усредненного значения поля за определен- ный оператором период содержит дисперсию отсчета и ряд поправок (за лунно- солнечные притяжения, наклоны прибора, температуру и др.). Поскольку система Autograv может быть переведена в режим циклических измерений, то имеется возмож- ность непрерывной записи вариаций гравитационного поля. Многими исследователями [2, 3, 5, 6, 8] выполнялись наблюдения вариаций гра- витационного поля и отмечены незакономерные резкие возрастания амплитуды коле- баний датчика гравиметра, названные Ю.В. Антоновым [2] пульсациями, имеющими знакопеременный характер, и всплесками преимущественно положительного знака си- лы тяжести. Они имеют непериодический характер и продолжаются от нескольких ча- сов до нескольких суток. Пульсации фиксируются синхронно гравиметрами, удален- ными друг от друга на тысячи километров, т.е. не связаны с конструктивными особен- ностями различных приборов, метеорологическими, гидрогеологическими или другими локальными факторами. Попытки объяснить аномальные записи регистрацией гравиметром сейсмических волн от землетрясений, постоянно происходящих в различных районах Земного шара, не увенчались успехом. Тем не менее, И.Н. Михайлов [5] выявил связь повышенных дисперсий отсчетов гравиметра с предстоящими через 7-14 дней землетрясениями маг- нитудой более 6, т.е., по его мнению, пульсации являются краткосрочными предвест- никами катастрофических землетрясений. Каких либо физических или геологических обоснований своего утверждения И.Н. Михайлов не приводит, кроме того, судя по мно- гочисленным опубликованным графикам, эта связь не очевидна. Более того, всегда можно найти землетрясение, которое произошло за одну-две недели, как до всплеска, так и после него. По результатам многолетних наблюдений Ю.В. Антонов [2] установил сезонность проявления пульсаций и предположил их связь с метеоритными потоками или с про- цессами, происходящими на Солнце, и с состоянием магнитосферы Земли, в частности с вариациями магнитотеллурического поля. Сезонность изменения гравитационного поля установил также А.С. Бебнев [3]. Ранее Г.Т. Собакарь [6] установил зависимость вариаций силы тяжести от солнечной активности. Таким образом, гипотез происхождения всплесков или пульсаций гравитационно- го поля много, причем непонятно, имеем ли мы дело действительно с резкими измене- ниями гравитационного поля или повышенной дисперсией отсчетов гравиметра, обу- словленных, например, низкочастотными микросейсмами. Нами совместно с сотрудниками Института Физики Земли РАН [1] в течение по- лутора месяцев (февраль-апрель 2017 г.) осуществлена синхронная запись показаний гравиметров, установленных в Перми и в Обнинске. Дискретность записи составляла 1 мин, фильтр сейсмических помех был выключен и включена запись лунно-солнечного 140 ----------------------- Page 141----------------------- притяжения. В Перми гравиметр был установлен в пригороде вдали от техногенных помех на бетонном полу в неотапливаемом помещении, в Обнинске - в обсерватории Единой геофизической службы РАН. Обработка первичных данных заключалась в устранении линейного тренда запи- си, обусловленного смещением нуль-пункта прибора, путем осреднения скользящим окном 20 мин. Для анализа использовались локальная (остаточная) составляющая запи- си гравиметра, а также величина дисперсии отсчета (параметр SD). По результатам эксперимента можно сделать выводы: гравиметры, разнесенные между собой почти на 1500 км, зарегистрировали один и тот же сигнал или процесс (коэффициент корреляции между показаниями гравиметров 0.97); сами отсчеты и их дисперсия изменяются синхронно; повышенная дисперсия отсчетов 0.1-0.2 мГал на- блюдается длительность от 2 дней до 2 недель (рис. 1). Рис. 1. Записи гравиметров в Перми и Обнинске Аналогичная форма записи в этот же период времени получена гравиметрами, ус- тавленными в Екатеринбурге (А.В.Овчаренко), в Арти (А.С.Бебнев) и в С.-Петербурге (Е.Ю.Ермолин), несмотря на различие параметров записи и даже различные типы гра- виметров (в обсерватории Института геофизики УрО РАН Арти установлен гравиметр gPhone). Нами проверены гипотезы связи данных вариаций с метеорологическими явле- ниями (хотя было ясно, что в разных городах в данный момент времени различны ат- мосферное давление, влажность воздуха и пр.), с солнечной активностью по данным 141 ----------------------- Page 142----------------------- европейской обсерватории (http://sidc.oma.be/) и с землетрясениями по каталогам Гео- физической службы РАН (http://www.ceme.gsras.ru). Зависимости между повышенной дисперсией отсчетов и перечисленными явлениями не установлено. А.В.Овчаренко [8] и А.С.Бебнев [3] осуществляют такие наблюдения в течение нескольких лет и отмечают устойчивую сезонную составляющую: амплитуда дисперсии в летний период сущест- венно меньше, т.е. возможна связь дисперсии отсчетов гравиметра с гидрогеологиче- скими факторами. Учитывая, что повышенная дисперсия отсчетов является помехой при высокоточ- ных гравиметрических съемках, в частности при мониторинговых гравиметрических работах на Верхнекамском месторождении калийных солей [4] данные работы следует продолжить, объединив усилия исследователей. В исследовании описанного процесса принимают участие сотрудники Института физики Земли РАН (Москва) Д.В.Абрамов и В.Н.Конешов, А.В.Овчаренко (Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург), А.С.Бебнев (Институт геофизики УрО РАН, Ар- ти), О.А.Кусонский (Институт геофизики УрО РАН, Арти), Е.Ю.Ермолин (GM Service, С.-Петербург). Надеюсь, совместными усилиями возможно установить природу ано- мальных записей гравиметра.

Литература

  1. Абрамов Д.В. Возможная природа пульсаций гравитационного поля / Д.В. Абрамов, С.Г. Бычков // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сес. Междунар. семинара им. Д.Г. Успенского / Казан.фед. ун-т. - Казань, 2018. - С. 16-18.
  2. Антонов Ю.В. Всплески неприливных вариаций силы тяжести // Геофизика. - 2017. - № 1. - С. 28-34.
  3. Бебнев А.С. Сезонная составляющая по результатам мониторинговых наблюдений гравитационного поля на обсерватории «Арти» // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей: материалы конф. / Ин-т геофизики УрО РАН [и др.]. - Екатеринбург, 2017. - С.51-54. - (Девятые науч. чтения памяти Ю.П. Булашевича).
  4. Бычков С.Г. Гравиметрический мониторинг аварийных участков рудников Верхнекамского месторождения калийных солей / С.Г. Бычков, А.В. Мичурин, А.А. Симанов // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Сб. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием / ПГНИУ; под общ. ред. Р.Г. Ибламинова. - Пермь, 2017. - С. 132-137.
  5. Михайлов И.Н. Новые результаты по регистрации краткосрочных предвестников катастрофических событий (землетрясений) // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: материалы 32-й сес. Междунар. науч. семинара им. Д.Г. Успенского / ГИ УрО РАН [и др.]. - Пермь, 2005. - С. 193-194.
  6. Собакарь Г.Т. Неприливные изменения силы тяжести. - Киев: Наук. думка, 1982. - 136 с.: ил.
  7. CG-5. Гравиметрический комплекс Autograv компании Scintrex: Рук-во по эксплуатации: пер. с англ. AGT Systems. - М., 2002. - 248 с.
  8. Ovcharenko A.V. Processing and interpretation of time series high precision gravimetric monitoring // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сес. Междунар. семинара им. Д.Г. Успенского / Казан. фед. ун-т. - Казань, 2018. - С. 143.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи