Физическая модель слоистой среды на основе амплитудно-частотных характеристик сейсмических волн

В процессе моделирования на ЭВМ рассматривалась возможность использования полученных выше формул для изучения влияния на сейсмическую анизотропию различных физических и пространственных характеристик трещиноватых сред, таких как азимут простирания трещин, угол падения и мощность, пространственная плотность и относительная скорость волн. Отрабатывалась также оптимальная схема наблюдений, методика обработки полевых данных и представления результатов.

Выяснилось, что при изучении анизотропии проходящими, волнами вопрос, связанный с выбором землетрясений, играет заметную роль.

Очевидно, что это наиболее естественная система выбора связана с группированием сейсмических событий вдоль и поперек структур. В процессе обработки выяснилось, что отношения амплитуд продольных и поперечных волн от землетрясений, пришедших с разных азимутов, отличаются в 1,5-2 раза (рисунок 3.12).

Рисунок 3.12 - Отношение амплитуд продольных и поперечных волн в азимутах 0-3600

Из общих соображений ясно, что при изучении азимутальной сейсмической анизотропии информация о параметрах анизотропии содержится в разностном поле времен At = ta - tn, где ta- наблюдаемое поле времен при наличии анизотропии, tn- нормальное поле времен, в отсутствие анизотропии. Отличие отношений амплитуд в 1,5-2 раза не может быть случайным, а отражает общие свойства неоднородностей земной коры. Для первого квадранта в азимутах от 00 до 900 отношение амплитуд Pи S волн составляет порядка 6. Для второго квадранта это отношение равно в среднем 4. Для третьего это отношение равно в среднем 4. Для четвертого - 3.5

Это означает, что видимые времена пробега Sволн отличаются от фактических вдоль и поперек тектонических структур.

Это соответствует строению земной коры вблизи пункта наблюдений (рисунок 3.13), тектонические нарушения которой представлены меридиональными (Лимурчанскими) разломами, а также разломами северо-восточного простирания (Удыльский разлом).

Рисунок 3.13 - Схема тектонических нарушений вблизи пункта наблюдений /28/

3.5.2 Механическая модель анизотропной среды

В соответствие с моделью (рисунок 3.11) уменьшение амплитуд сейсмических волн практически на одинаковом расстоянии эпицентров может быть связано только с пространственной неоднородностью земной коры. Поперечная волна S является волной сдвига и она распространяется вдоль разломов как в волноводе. Этим объясняется увеличение отношения амплитуд P и S волн вдоль основных тектонических структур в районе озера Удыль (рисунок 3.13).

По данным регионального каталога гипоцентры землетрясений концентрируются в интервалах 10-25 и 40-60км. По данным электроразведки горизонтальные неоднородности (рисунок 3.14) чередующихся зон повышенного и пониженного сопротивления также концентрируются в области 10-15 км и 50 км.

Такое пространственное соотношение электроразведочных и сейсморазведочных данных может быть в случае, если реальная геологическая среда обладает свойствами неоднородности, выдержанного простирания. Как правило, зоны пониженных скоростей и зоны пониженных сопротивлений находятся в хорошем согласии друг с другом в разломных зонах.

Рисунок 3.14 - Вертикальный разрез электросопротивлений горных пород. Геоэлектрическая модель по субмериодиальному профилю п. Многовершинный - р. Мухты /28/

По результатам моделирования геофизических полей геологическая среда представлена в виде блоков, размерами порядка 120-150 км с признаками самоподобия 1:2 /29/.

Учитывая результаты соотношений амплитуд продольных и поперечных волн (рисунок 3.12) данную геофизическую модель можно представить в виде систем связанных блоков, с различными коэффициентами связи между блоками вдоль и поперек структур (рисунок 3.15).

Рисунок 3.15 -Механическая модель связанных блоков. Обозначения. Квадраты - самоподобные блоки зсемной коры с коэффициентом подобия 1:2. Стрелки - направления сдвиговых деформаций. Длина стрелки определяет величину сдвига. Пружинки - упругие связи между блоками. Отсутствие стрелок означает меньшую по отношению к остальным блокам степень взаимодействия.

На представленной схеме механической модели земной коры направления больших стрелок совпадает с преобладающим азимутом разломов северо-восточного простирания. На рисунке показаны смещения для блоков второго порядка (все 4 блока находятся в одном блоке 1-го порядка). Аналогичная схема справедлива для блоков третьего порядка и т.д. То есть для данной самоподобной системы блоков динамические жесткости вдоль структур намного меньше им ортогональных. Этим определяется величина относительного горизонтального смещения блоков (длина стрелок вдоль и поперек структур). Данная механическая модель позволяет объяснить прохождение сейсмических волн вдоль тектонических структур в виде волноводов на большие расстояния, даже при незначительной магнитуде землетрясений.



3.6 Физическая модель микросейсмических проявлений до и после землетрясений

3.6.1 Закономерности в спектрах микросейсм и их проявлении до и после землетрясений

На Рисунках 3.16 - 3.18 представлены типичные волновые формы спектрограммы землетрясений и микросейсм до и после землетрясений, которые были получены в результате разработанной программы (Приложение Б)

Рисунок 3.16 - Спектр Х - компоненты землетрясения магнитудой М=1.7 и микросейсм до и после землетрясения

Рисунок 3.17 - Спектр Y - компоненты землетрясения магнитудой М=2.1и микросейсм до и после землетрясения

Рисунок 3.18 - Спектр Y - компоненты землетрясения магнитудой М=1.4

Наиболее значимые проявления микросейсм для всех землетрясений проявляются за 30-60 сдо землетрясения практически во всем спектре мощности самого сейсмического события в интервале частот от 1 до 10-15 Гц. Непосредственно перед землетрясением наблюдается относительное затухание. После землетрясения в течение 30-50 с наблюдается повышенная интенсивность проявления микросейсм в том же интервале спектра. Однако в отличие и синхронного возбуждения геосреды во всем интервале частот до землетрясения, после землетрясения наиболее длительное проявление микросейсм выделяется в интервале частот 5-6 Гц.

Для все событий характерен микросейсмический шум в интервале частот от 0 до 1 Гц. Данные закономерности позволили применить для моделирования слабых землетрясений теорию термодинамики.

3.6.2 Физическая модель на основе законов термодинамики

На рисунке 3.19 представлена спектрограмма с выделенными периодами проявления интенсивности микросейсм. На рисунке обозначены:

зона 1 - период сейсмического затишья до землетрясения;

зона 2 - период действия штормовых;

зона 3 - период микросейсмического затишья перед землетрясением;

зона 4 - спектрограмма периода проявления землетрясения;

зона 5 - область затухания штормовых микросейсм;

зоны 6, 8 -области с фрагментами спектров штормовых микросейсм;

зона 7 - период сейсмического затишья после землетрясения;

зона 9 - область квазипериодического микросейсмического шума.

Рисунок 3.19 - Спектр Y - компоненты землетрясения магнитудой М=1.8и микросейсм до и после землетрясения (пояснения в тексте).

Данные закономерности вписываются в термодинамическую модель землетрясения, разрабатываемую на основе фазовых переходов "жидкость-газ-жидкость" /30, 31/ при различной динамике изменения температуры, давления и объема замкнутого и открытого включения.

На рисунке 3.20 представлены различные типы термодинамической системы.

На рисунке 3.20 обозначены:

А - переход жидкости в газ водонасыщенного включения при увеличении объема вмещающих пород и уменьшении давления при постоянной температуре;

Б - переход жидкости в газ при уменьшении температуры вмещающих пород и уменьшении давления водонасыщенного включения при постоянном объеме;

В - переход жидкости в газ при увеличении температуры вмещающих пород и увеличении температуры водонасыщенного включения при постоянном давлении;

Г - переход жидкости в газ при уменьшении давления вмещающих пород и уменьшении давления вследствие диффузии из области водонасыщенного включения при постоянной температуре.

Рисунок 3.20 -Термическая модель слабых землетрясений (пояснения.в тексте)

Данная модель описывает все динамические условия вскипания жидкости. В отличие от динамики кипения жидкости при атмосферном давлении, при котором 1 литр волы испаряется в среднем за 40 мин, в нашем случае фазовый переход носит практически взрывной характер. Время фазового перехода не превосходит 50 с. При этом объем жидкой фракции флюида может меняться в широких пределах, что и определяет магнитуду землетрясения.Это теоретическая модель позволяет представить еще одну интерпретацию появления штормовых микросейсм. Экспериментальные данные при регистрации микроземлетрясений соответствуют данной термодинамической модели, что может послужить основанием для проведения дальнейших исследований и подтверждении модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

В результате детальных высокоточных сейсмологических исследований зарегистрировано 22 сейсмических события.

- определены азимуты всех событий и произведена коррекция азимутов при использовании данных ближайших сейсмических станций.

- произведен расчет коэффициентов затухания в различных азимутах;

- выделено два направления эпицентров землетрясений с различными коэффициентами затухания;

- с использованием модели геометрической оптики определены параметры затухания сейсмических волн вдоль основных тектонических структур вблизи озера Удыль.

- проведено сопоставление результатов сейсмических наблюдений с данными неоднородности земной коры, выделенными по электроразведочным данным. Установлено качественное пространственное согласие двух методов.

- построена механическая модель геосреды, которая позволяет интерпретировать выявленные закономерности зарегистрированных сейсмических событий, как распространение волны в волноводе. Эта модель на основе законов геометрической оптики, которая успешно применяется при поисках залежей нефти и газа. Применение данной модели для водонасыщенных сред (разломных зон) позволило существенно расширить ее возможности и применить ее для изучения анизотропии геологической среды.

- рассмотрены основные закономерности в динамике микросейсмического шума, на основе которых построена физическая модель генерации микросейсм и их распространения на основе законов термодинамик

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Клем-Мусатов К.Д. Теория краевых волн и ее применение в сейсмике / К.Д.Клем-Мусатов // Новосибирск: Наука - 1980 - №2 -С.295-296.

Тимошин Ю.В. Импульсная сейсмическая голография / Ю.В.Тимошин // Недра - 1978 С. 280-288.

ГузьА.Н.Дифракция упругих волн /А.Н Грузь, В.Д. Кубенко, М.А.Черевко. -1-е изд. Киев: Наукова думка - 1978.- 308 с.

Гурвича И.И. Сейсморазведка: Справочник геофизика / И.И. Гурвич, В.П.Номоконов - М.: Недра, 1981. - 464 c.

Стародуб Ю.П. Исследование особенностей распространения сейсмических волн в соисто-неоднородном полупространстве. : дис. … кд-рафиз-мат. наук : 01.04.12 / Ю.П.Стародуб - 1984. - 156 с.

Thomson W.T. Computationofelasticwavesthroughstratifiedsolidmedium / W.T.Thomson //J. Apll. Phys -1950 -№2, P. 89-93.

Haskell N. A. The dispersion of waves in multilayered media / N. A.Haskell // Bull. Seism. Soc. Amer -1953 - №1, P. 17-34.

МолотковJI.A. О распространении упругих волн в средах, содержащих тонкие плоскопараллельные слои / Л.А. Молотков // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн - 1961- №.5, С. 240-280.

Молотков JI.A. К вопросу о колебаниях пачки тонких слоев между двумя упругими полупространствами /Л.А. Молотков, Н.С.Смирнова // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн -1971 - №11, С. 4-26.

Молотков Л.А. Об интерференционных волнах в свободном неоднородном упругом слое / Л.А. Молотков // Записки научных семинаров ЛОМИ - 1973, С. 117-141.

Ратникова Л.И. Расчет спектральных характеристик тонкослоистых сред / Л.И. Ратникова, А.Л. Левшин // АН COOP. Физ. Земли - 1967 - № 2, С. 41-53.

Ратникова Л.И. Методы расчета сейсмических волн в тонкослоистых средах / Л.И.Ратникова // - М.: Наука - 1973. - 124 с.

KennetB.L.N. Theoreticalreflectionseismogramsforelasticmedia/ B.L.N.Kennet//Geophys. Prospect -1979 №. 2, P. 301-321.

Kennet B.L.N. Seismic waves in a stratified half space/ B.L.NKennet, N.J.Kerry //- Geophys. J. B. Astr. Soc -1979 - №3,P.557- 583.

БабичB.M. РаспространениеволнЛявавупругомполупространстве, неоднородномвнаправлениидвухкоординат / В.М. Бабич, Л.ИМолотков // АН СССР. Физ. Земли - 1966 -№6, С. 34-38.

Мухина И.В.О распространении волн Рэлея в упругом полупространстве, неоднородном по двум координатам / И.В. Мухина, Молотков И.А // АН СССР. Физ. Земли - 1967, № 4, С. 3-8.

Гантмахер Ф.Р. Терия матриц / Ф.Р. Гантмахер // М.: Наука -1966.- 576 с.

Николаев Б.Г. О распространении нестационарных возмущений в неидеально-упругих средах / Б.Г. Николаев // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн - 1959 - №3, С. 293-319.

Рудшкий В.П. Про запасание в Земле продольных волн / Рудшкий В.П. // Доп. АН УРСР - 1980 -№ 7, С. 30-39.

Stacey F.D.Anelastic damping of acoustical and seismic pulces/ F.D.Stacey // Geophys. Surveys - 1979 - №2, P. 155-151

Futterman W.I. Dispersive body waves / W.I. Futterman // J. Geophys. Res -1962 -№13, P. 278-291.

ГуревичГ.И. Деформируемостьсреди распространение сейсмических волн / И.Г. Гурьевич // М.: Наука - 1974. 484 с.

Левшин А.Л.О дисперсии и поглощении упругих волн в горных породах / А.Л. Левшин, Л.И. Ратникова, М.В. Сакс // Вычислительная сейсмология -

Каплун В.Б Глубинное строение уникальной Нижнеамурской структуры / В.Б. Каплун, Ю.Ф Манилов // Проблемы сейсмичности и современной геодинамики Дальнего Востока и Восточной Сибири - Хабаровск :ИТиГ им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН - 2010, 312 с.

Трофименко С.В.Тектоническая интерпретация статистической модели распределений азимутов аномалий гравимагнитных полей Алданского щита / С.В. Трофименко // Тихоокеанская геология - 2009 - № 3. С. 64-77.

Трофименко С.В. Термодинамическая модель Южно-Якутского очага землетрясения / С.В. Трофименко // Материалы всероссийской научно-практической конференции 24-27 октября 2005 г. «Сейсмичность Южно-Якутского региона и прилегающих территорий» - Нерюнгри: ЯГУ - 2005, С.163-165

Трофименко С.В. Термическая модель Южно-Якутского землетрясения / С.В. Трофименко //«Физика геосфер», материалы Шестого всероссийского симпозиума, Владивосток.- ТОИ ДВО РАН - 2009, С.250-255



ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Таблица параметров зарегистрированных землетрясений

№ з/т	Год	№ дня	Месяц	День	Час	Мин	Сек	Мсек	ts-tp (сек)	Азимут
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
2	2014	205	7	24	14	48	9	155	26,93	97
4	2014	205	7	24	17	12	2	615	18,88	27
5	2014	205	7	24	18	40	42	515	18,04	107
6	2014	206	7	25	6	7	2	375	17,81	239
7	2014	206	7	25	12	43	6	100	7,98	229
8	2014	206	7	25	18	4	26	795	24,88	117
9	2014	206	7	25	21	24	7	545	28,49	249
10	2014	207	7	26	18	6	31	625	18,62	27
11	2014	208	7	27	6	32	57	635	38,92	237
12	2014	208	7	27	8	24	25	445	33,62	217
13	2014	208	7	27	13	12	8	675	42,66	329
14	2014	210	7	29	23	32	35	40	33,745	269
15	2014	210	7	29	23	35	25	915	34,405	247
16	2014	211	7	30	1	47	27	585	18,29	217
17	2014	211	7	30	8	20	48	240	19,43	99
18	2014	212	7	31	1	54	13	495	29,005	237
19	2014	212	7	31	3	43	4	685	28,13	217
20	2014	213	8	1	4	46	0	540	18,135	262
21	2014	213	8	1	4	49	29	55	17,925	266
22	2014	213	8	1	4	51	32	245	17,89	262



ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Программа по построению волновых форм спектрограмм землетрясений и микросейсм до и после землетрясений

p='f:\ATR\';

p2='f:\';

%nomer='13';

switchnomer

case '01'

filenameX1='2014204214130320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014204214130320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014204224130320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014204224130320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,23,21,41,30.320);

begtime=datenum(2014,07,23,22,48,17);

ZTname='M=1.1,Az=000';

timeDo=50; timePosle=100;

z1=-125; z2=-90;

case '02'

filenameX1='2014205135635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014205135635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014205145635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014205145635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,24,13,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,24,14,48,9); %!!!!!

ZTname='M=2.4,Az=097';

timeDo=50; timePosle=100;

z1=-120; z2=-80;

case '04'

Продолжение приложения Б

filenameX1='2014205165635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014205165635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014205175635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014205175635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,24,16,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,24,17,12,3);

ZTname='M=3.8,Az=027';

timeDo=50; timePosle=250;

z1=-120; z2=-50;

case '05'

filenameX1='2014205175635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014205175635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014205185635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014205185635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,24,17,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,24,18,40,42);

ZTname='M=1.8,Az=107';

timeDo=50; timePosle=100;

z1=-125; z2=-80;

case '06'

filenameX1='2014206055635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014206055635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014206065635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014206065635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,25,05,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,25,06,07,2);

ZTname='M=0.9,Az=239';

timeDo=50; timePosle=70;

z1=-115; z2=-95;

case '07'

filenameX1='2014206115635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014206115635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014206125635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014206125635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,25,11,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,25,12,43,6);

ZTname='M=0.7,Az=229';

timeDo=50; timePosle=40;

z1=-125; z2=-80;

case '08'

filenameX1='2014206175635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014206175635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014206185635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014206185635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,25,17,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,25,18,04,27);

ZTname='M=2.0,Az=117';

timeDo=50; timePosle=150;

z1=-125; z2=-85;

case '09'

filenameX1='2014206205635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014206205635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014206215635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014206215635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,25,20,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,25,21,24,7);

ZTname='M=1.6,Az=249';

timeDo=50; timePosle=100;

z1=-125; z2=-95;

case '10'

filenameX1='2014207175635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014207175635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014207185635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014207185635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,26,17,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,26,18,06,31);

ZTname='M=1.7,Az=027';

timeDo=50; timePosle=100;

z1=-125; z2=-85;

case '11'

filenameX1='2014208055635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014208055635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014208065635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014208065635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,27,05,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,27,06,32,58);

ZTname='M=2.1,Az=237';

timeDo=50; timePosle=130;

z1=-120; z2=-90;

case '12'

filenameX1='2014208075635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014208075635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014208085635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014208085635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,27,07,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,27,08,24,25);

ZTname='M=1.7,Az=217';

timeDo=50; timePosle=115;

z1=-125; z2=-95;

case '13'

filenameX1='2014208125635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014208125635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014208135635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014208135635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,27,12,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,27,13,12,9);

ZTname='M=4.0,Az=329';

timeDo=50; timePosle=300;

z1=-125; z2=-55;

case '14'

filenameX1='2014210225635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014210225635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014210235635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014210235635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,29,22,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,29,23,32,35);

ZTname='M=2.1,Az=269';

timeDo=50; timePosle=150;

z1=-125; z2=-90;

case '15'

filenameX1='2014210225635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014210225635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014210235635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014210235635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,29,22,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,29,23,35,26);

ZTname='M=1.9,Az=247';

timeDo=50; timePosle=130;

z1=-125; z2=-95;

case '16'

filenameX1='2014211005635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014211005635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014211015635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014211015635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,30,00,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,30,01,47,28);

ZTname='M=1.8,Az=217';

timeDo=50; timePosle=120;

z1=-125; z2=-85;

case '17'

filenameX1='2014211075635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014211075635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014211085635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014211085635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,30,07,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,30,08,20,48);

ZTname='M=1.8,Az=099';

timeDo=50; timePosle=130;

z1=-125; z2=-80;

case '18'

filenameX1='2014212005635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014212005635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014212015635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014212015635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,31,00,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,31,01,54,13);

ZTname='M=1.7,Az=237';

timeDo=50; timePosle=110;

z1=-125; z2=-90;

case '19'

filenameX1='2014212025635320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014212025635320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014212035635320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014212035635320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,07,31,02,56,35.320);

begtime=datenum(2014,07,31,03,43,5);

ZTname='M=2.7,Az=217';

timeDo=50; timePosle=120;

z1=-125; z2=-90;

case '20'

filenameX1='2014213035956320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014213035956320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014213045956320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014213045956320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,08,01,03,59,56.320);

begtime=datenum(2014,08,01,04,46,0);

ZTname='M=2.1,Az=262';

timeDo=50; timePosle=150;

z1=-125; z2=-75;

case '21'

filenameX1='2014213035956320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014213035956320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014213045956320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014213045956320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,08,01,03,59,56.320);

begtime=datenum(2014,08,01,04,49,29);

ZTname='M=1.4,Az=266';

timeDo=30; timePosle=70;

z1=-125; z2=-90;

case '22'

filenameX1='2014213035956320_POLE__1_2.atr';

filenameY1='2014213035956320_POLE__1_3.atr';

filenameX2='2014213045956320_POLE__1_2.atr';

filenameY2='2014213045956320_POLE__1_3.atr';

filetime=datenum(2014,08,01,03,59,56.320);

begtime=datenum(2014,08,01,04,51,32);

ZTname='M=0.8,Az=262';

timeDo=30; timePosle=70;

z1=-125; z2=-100;

end

fmin=.3; dt=3;

delimeter=' ';

nStrok=9; L=86400; fs=200;

m=1.583e-6/2001.67*1000;

% load

data666 = importdata([p filenameX1], delimeter, nStrok);

dataX=data666.data;

data666 = importdata([p filenameX2], delimeter, nStrok);

dataX=[dataX; data666.data]*m;

data666 = importdata([p filenameY1], delimeter, nStrok);

dataY=data666.data;

data666 = importdata([p filenameY2], delimeter, nStrok);

dataY=[dataY; data666.data]*m;

cleardata666;

% filter

[b,a]=butter(3,fmin/fs*2,'high');

dataXf=filter(b,a,dataX-mean(dataX));

dataYf=filter(b,a,dataY-mean(dataY));

% cut

t1=round((begtime-timeDo/L-filetime)*L*fs);

t2=round((begtime+timePosle/L-filetime)*L*fs);

X=dataXf(t1:t2); Y=dataYf(t1:t2);

% spectrogram

sp01(X,fs,1000,900,0,z1,z2)

shadinginterp, ylim([1,30]);

print(gcf,'-dpng',[p2 nomer '_' ZTname '_X.png'],'-r300')

close(gcf);

sp01(Y,fs,1000,900,0,z1,z2)

shadinginterp, ylim([1,30]);

print(gcf,'-dpng',[p2 nomer '_' ZTname '_Y.png'],'-r300')

close(gcf);

function sp01(fname,fs,wl,overlap, meaning,zmin,zmax)

%load file

ifischar(fname)

delimeter=' ';

nStrok=9;

data666 = importdata(fname, delimeter, nStrok);

data1=data666.data;

clear data666;

else

data1=fname;

end

% computing

if meaning>1

data1=AntiTrendFast(data1,meaning);

end

[~,F,T,P]=spectrogram(data1,hann(wl),overlap,wl,fs);

F(1:3,:)=[];

P(1:3,:)=[];

%plot 1st

figure;

subplot('position',[0.04 0.75 0.94 0.22]);

set(gca,'fontSize',9)

plot((1:length(data1))./fs,data1); axis tight; grid on;

aaa=get(gca,'ylim');

aaa(1)=aaa(1)-0.02*(aaa(2)-aaa(1));

aaa(2)=aaa(2)+0.02*(aaa(2)-aaa(1));

Ylim(aaa);

%plot 2nd

subplot('position',[0.04 0.05 0.94 0.62]);

set(gca,'fontSize',9)

surf(T,F,10*log10(P),'edgecolor','none');

aa1=0; aa2=length(data1)/fs; aa3=F(1,1); aa22=F(size(F)); aa4=aa22(1);

axis ([aa1 aa2 aa3 aa4]);

set(gca,'yscale','log');

colorbar('east');

colormap(jet(4096));

set(gca,'clim',[zminzmax]);

holdon;

a=[.0001 .0001 .0002 .0002 .0003 .0003 .0004 .0004 .0005 .0005 .0006 .0006 .0007 .0007 .0008 .0008 .0009 .0009 ...

.001 .001 .002 .002 .003 .003 .004 .004 .005 .005 .006 .006 .007 .007 .008 .008 .009 .009 ...

.01 .01 .02 .02 .03 .03 .04 .04 .05 .05 .06 .06 .07 .07 .08 .08 .09 .09 ...%9*2*6=108

.1 .1 .2 .2 .3 .3 .4 .4 .5 .5 .6 .6 .7 .7 .8 .8 .9 .9 ...

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 ...

10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90];

b=[aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...

aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...

aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1];

c=3000*ones(1,108);



ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Программа в система matlab для построения спектрограмм по трем каналам

%% параметры

% пути к файлам

%p='D:\_____\';% для ноута 11''

p='s:\ATR\';%дляПК

filenameX='2014206055635320_POLE__1_2.atr';

filenameY='2014206055635320_POLE__1_2.atr';

% время

filetime=datenum(2014,07,25,05,56,35.320);

EQtime=datenum(2014,07,25,06,07,02.125);

dt=4;

% фильтр

fmin=3;

fmax=20;

% прочее

delimeter=' ';

nStrok=9;

L=86400;

fs=200;

%% загружаем

% 1-й

data666 = importdata([p filenameX], delimeter, nStrok);

dataX=data666.data;

% 2-й

ПродолжениеприложенияВ

data666 = importdata([p filenameY], delimeter, nStrok);

dataY=data666.data;

clear data666;

%% фильтруем

[b,a]=butter(3,[fminfmax]/fs*2);

dataXf=filter(b,a,dataX-mean(dataX));

dataYf=filter(b,a,dataY-mean(dataY));

%% вырезаем

% EQtime - времяземлетрясения

% filetime - времяначалафайла

% они даны в сутках, например 735812.1666240741

% L - кол-во секунд в сутках, =86400

% fs - частота дискретизации, Гц , =200

% dt - длина интересующей нас записи, с

dataXfC=dataXf(((EQtime-filetime)*L*fs-dt*fs/2):((EQtime-filetime)*L*fs+dt*fs/2));

dataYfC=dataYf(((EQtime-filetime)*L*fs-dt*fs/2):((EQtime-filetime)*L*fs+dt*fs/2));

%% ищем разброс

r=max((dataXfC.^2+dataYfC.^2).^.5);

%% вращаем, рисуем

am=99999999999999999999999;

amax=0;

figure(1);

fori=1:18

alf=(i-1)*10;

[ X1,Y1 ] = Func_rotate(dataXfC,dataYfC,alf );

subplot('position',[.05 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(X1),X1)

grid on, axis tight, ylim([-r r]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.3 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(Y1),Y1)

grid on, axis tight, ylim([-r r]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.55 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(X1),X1.^3)

grid on, axis tight, ylim([-r.^3 r.^3]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.8 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(Y1),Y1.^3)

grid on, axis tight, ylim([-r.^3 r.^3]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

ifstd(Y1)<am

am=std(Y1);

ii=alf;

end

ifstd(Y1)>amax

amax=std(Y1);

iii=alf;

end

end

set(gcf,'units','normalized','position',[0.15 0.15 .8 .75]);

print(gcf,'-dpng',[p filenameX '.png'],'-r300')

%close(gcf)

% prompt = {'alfa'};

% dlg_title = 'Чемуравноalfa?';

% num_lines = 1;

% def = {num2str(iii)};

% answer = inputdlg(prompt,dlg_title,num_lines,def);

%% вращаем, рисуем ещё раз

am=99999999999999999999999;

amax=0;

figure(2);

fori=1:18

alf=iii-18+(i-1)*2;

[ X1,Y1 ] = Func_rotate(dataXfC,dataYfC,alf );

subplot('position',[.05 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(X1),X1)

grid on, axis tight, ylim([-r r]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.3 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(Y1),Y1)

gridon, axistight, ylim([-rr]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.55 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(X1),X1.^3)

grid on, axis tight, ylim([-r.^3 r.^3]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

subplot('position',[.8 .05*(i+.5) .2 .049]);

plot(1:length(Y1),Y1.^3)

grid on, axis tight, ylim([-r.^3 r.^3]);

ylabel(num2str(alf));

ifi>1, set(gca,'xticklabel',''), end

ifstd(Y1)<am

am=std(Y1);

ii=alf;

end

ifstd(Y1)>amax

amax=std(Y1);

iii=alf;

end

end

set(gcf,'units','normalized','position',[0.15 0.15 .8 .75]);

msgbox(num2str(iii))

print(gcf,'-dpng',[p filenameX '__.png'],'-r300')

%close(gcf)

function [ X1,Y1 ] = Func_rotate( X,Y,alfa )

a=alfa*pi/180;

X1=X*cos(a)-Y*sin(a);

Y1=X*sin(a)+Y*cos(a);

end



ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Программа для расчета азимута землетрясений, разработанная в системе matlab

function sp01(fname,fs,wl,overlap, meaning,zmin,zmax)

%load file

delimeter=' ';

nStrok=9;

data666 = importdata(fname, delimeter, nStrok);

data1=data666.data;

clear data666;

% computing

if meaning>1

data1=AntiTrendFast(data1,meaning);

end

[~,F,T,P]=spectrogram(data1,wl,overlap,wl,fs);

F(1:3,:)=[];

P(1:3,:)=[];

%plot 1st

figure;

subplot('position',[0.04 0.75 0.94 0.22]);

set(gca,'fontSize',9)

plot((1:length(data1))./fs,data1); axis tight; grid on;

aaa=get(gca,'ylim');

aaa(1)=aaa(1)-0.02*(aaa(2)-aaa(1));

aaa(2)=aaa(2)+0.02*(aaa(2)-aaa(1));

Ylim(aaa);

%plot 2nd

subplot('position',[0.04 0.05 0.94 0.62]);

set(gca,'fontSize',9)

surf(T,F,10*log10(P),'edgecolor','none');

aa1=0; aa2=length(data1)/fs; aa3=F(1,1); aa22=F(size(F)); aa4=aa22(1);

axis ([aa1 aa2 aa3 aa4]);

set(gca,'yscale','log');

colorbar('east');

colormap(jet(4096));

set(gca,'clim',[zminzmax]);

holdon;

a=[.0001 .0001 .0002 .0002 .0003 .0003 .0004 .0004 .0005 .0005 .0006 .0006 .0007 .0007 .0008 .0008 .0009 .0009 ...

.001 .001 .002 .002 .003 .003 .004 .004 .005 .005 .006 .006 .007 .007 .008 .008 .009 .009 ...

.01 .01 .02 .02 .03 .03 .04 .04 .05 .05 .06 .06 .07 .07 .08 .08 .09 .09 ...%9*2*6=108

.1 .1 .2 .2 .3 .3 .4 .4 .5 .5 .6 .6 .7 .7 .8 .8 .9 .9 ...

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 ...

10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90];

b=[aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...

aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 ...

aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 ...

aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1 aa1-1 aa2+1 aa2+1 aa1-1];

c=3000*ones(1,108);

plot3(b,a,c,':b'); hold off;

Размещено на Allbest.ru