Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. №1. C. 150-158. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

УДК 519.246.8:550.344

Научная статья

К вопросу анализа сигналов сейсмоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород на Камчатке

В. Н. Сычев¹, М.Е. Чешев¹, М.А. Мищенко²

¹Научная станция РАН, 720049, Кыргызстан, Бишкек-49
²Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Россия, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная, 7

E-mail: micle@ikir.ru

На Камчатке в пункте наблюдений “Карымшина” при помощи измерительной системы на основе трехкомпонентного пьезокерамического сейсмоприемника проводится мониторинг сигналов сейсмоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород. На выходе измерительной системы регистрируется колебательное ускорение в частотном диапазоне 0.5–400 Гц. Анализ проводится на основе записей сейсмоакустических сигналов от группы региональных землетрясений 2019 года с энергетическим классом Ks > 10.0. Функция распределения плотности вероятностей такого сигнала не всегда описывается нормальным законом распределения, поэтому для исследования подобных стохастических временных рядов подходят методы статистической физики, в рамках
которых рассматриваются свойства автомодельности этих сигналов.

Ключевые слова: сейсмоакустическая эмиссия, спектр мощности сигнала, угол наклона спектра

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-150-158

Поступила в редакцию: 22.10.2020

В окончательном варианте: 05.02.2021

Для цитирования. Сычев В. Н., Чешев М. Е., Мищенко М. А. К вопросу анализа сигналов сейсмоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород на Камчатке // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. № 1. C. 150-158. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-150-158

Финансирование. Исследования частично выполнены в рамках государственного задания Федерального государственного бюджетного учреждения науки Научной станции Российской академии наук в г. Бишкеке (тема № AAAA-A19-119020190064-9). Мониторинг сигналов сейсмоакустической эмиссии проводился в рамках государственного задания Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН по теме «Динамика физических процессов в активных зонах ближнего космоса и геосфер» (2018-2020) государственной регистрации (тема № АААА-А17-117080110043-4).

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют, что конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Сычев В. Н., Чешев М. Е., Мищенко М. А., 2021

MSC 86A15

Research Article

On analysis of signals of seismic acoustic emission of surface sedimentary rocks in Kamchatka

V. N. Sychev¹, M. E. Cheshev¹, M. A. Mishchenko²

¹Scientific Station RAS, 720049, Kyrgyzstan, Bishkek-49
²Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation, FEB RAS, 684034, Russia, Kamchatka region, Paratunka, Mirnaya str., 7

E-mail: micle@ikir.ru

In Kamchatka, at the observation point “Karymshina”, using a measuring system based on a three-component piezoceramic seismic receiver, the signals of seismoacoustic emission of near-surface sedimentary rocks are monitored. At the output of the measuring system, an oscillatory acceleration is recorded in the frequency range of 0.5-400 Hz. The analysis is based on records of seismoacoustic signals from several regional earthquakes in 2019 with an energy class of Ks > 10:0. The probability density distribution function of such a signal is not always described by the normal distribution law; therefore, statistical physics methods are suitable for studying such stochastic time series, within which the properties of self-similarity of these signals are considered.

Key words: seismoacoustic emission, signal power spectrum, spectrum slope

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-150-158

Original article submitted: 22.10.2020

Revision submitted: 05.02.2021

For citation. Sychev V. N., Cheshev M. E., Mishchenko M. A. On analysis of signals of seismic acoustic emission of surface sedimentary rocks in Kamchatka. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 34: 1, 150-158. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-150-158

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

Funding. The research was partially carried out within the framework of the state assignment of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Scientific Station of the Russian Academy of Sciences in Bishkek (topic No AAAA-A19-119020190064-9). Monitoring of seismoacoustic emission signals was carried out within the framework of the state assignment of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS on the topic «Dynamics of physical processes in active zones of near space and geospheres» (2018-2020) state registration (topic No AAAA-A17-117080110043-4).

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Lukovenkova O. O. et al., 2021

Список литература/References

  1. Мищенко М. А. и др., “Мониторинг геоакустической эмиссии осадочных пород при помощи лазерного деформографа-интерферометра и трехкомпонентного пьезоэлекторического сейсмоприемника”, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки., 20:4 (2017), 83–90. [Mishchenko M. A. et. al., “Monitoring geoakusticheskoy emissii osadochnykh porod pri pomoshchi lazernogo deformografa-interferometra i trekhkomponentnogo p’ezoelektoricheskogo seysmopriemnika”, Bulletin KRASEC. Physical and Mathematical Sciences, 20:4 (2017), 83-90 (in Russian)].
  2. Mishchenko M. et. al., “Joint analysis of low-frequency geoacoustic and deformation signals.”, E3S Web of Conferences, 62 (2018), 02009.
  3. Сычев В. Н. и др., “Оценка масштабов дальних корреляций по сигналам сейсмоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород на Камчатке”, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 29:4 (2019), 190–200. [Sychev V. N. et. al., “Otsenka masshtabov
    dal’nikh korrelyatsiy po signalam seysmoakusticheskoy emissii pripoverkhnostnykh osadochnykh porod na Kamchatke”, Bulletin KRASEC. Physical and Mathematical Sciences, 29:4 (2019), 190-200 (in Russian)].
  4. Купцов А. В., Ларионов И. А., Шевцов Б. М., “Особенности геоакустической эмиссии при подготовке камчатских землетрясений”, Вулканология и сейсмология, 5 (2005), 45–58. [Kupcov A.V., Larionov I. A., Shevcov B. M., “Osobennosti geoakusticheskoj ehmissii pri podgotovke kamchatskih zemletryasenij”, Vulkanologiya i sejsmologiya, 2005, №5, 45–58].
  5. Муратов П. В. и др., “Электрический и акустический отклик приповерхностных осадочных пород на прохождение сейсмических волн от землетрясений”, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки., 25:5 (2018), 62–73. [Muratov P. V. et. al., “Elektricheskiy i akusticheskiy otklik pripoverkhnostnykh osadochnykh porod na prokhozhdenie seysmicheskikh voln ot zemletryaseniy”, Bulletin KRASEC. Physical and Mathematical Sciences, 25:5 (2018), 62-73 (in Russian)].
  6. Закупин А. С. и др., “Сейсмоакустические проявления воздействий мощных импульсов тока по данным скважинных измерений на Бишкекском геодинамическом полигоне”, Физика Земли, 5 (2014), 105–120. [Zakupin A. S. et. al., “Seismoacoustic responses to high-power electric pulses from well logging data at the Bishkek geodynamical test area”, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 50:5 (2014), 692-706].
  7. Сейсмоприёмники пьезоэлектрические А16, Руководство по эксплуатации, № 402152.004 РЭ, ЗАО Геоакустика, Москва, 2006, 40 с. [ Sejsmoprijomniki p’ezojelektricheskie A16, Rukovodstvo po jekspluatacii, No 402152.004РЭ, 2006 (in Russian), 40 pp.]
  8. Колмогоров А. Н., “Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса”, ДАН СССР, 30:4 (1941), 476–481. [Kolmogorov А. N., “Lokal’naya struktura turbulentnosti v neszhimaemoy vyazkoy zhidkosti pri ochen’ bol’shikh chislakh Reynol’dsa”, DAN SSSR, 30:4 (1941), 476-481 (in Russian)].
  9. Фрик П. Г., Турбулентность: модели и подходы, Институт компьютерных исследований, Москва-Ижевск, 2003, 292 с. [Frik P. G., Turbulentnost’: modeli i podkhody, Institut komp’yuternykh issledovaniy, Moskva-Izhevsk, 2003 (in Russian), 292 pp.]
  10. Рязанцева М. О. и др., “Перемежаемость плотности солнечного ветра вблизи межпланетной ударной волны”, Геомагнетизм и аэрономия, 57:6 (2017), 696–705. [Ryazantseva M. O. et. al., “Peremezhaemost’ plotnosti solnechnogo vetra vblizi mezhplanetnoy udarnoy volny”, Geomagnetizm i aeronomiya, 57:6 (2017), 696-705 (in Russian)].
  11. Рязанцева М. О. и др., “Особенности спектральных характеристик плазменных флуктуаций в различных крупномасштабных потоках солнечного ветра”, Геомагнетизм и аэрономия, 59:2 (2019), 139–147. [Ryazantseva M. O. et. al., “Osobennosti spektral’nykh kharakteristik plazmennykh fluktuatsiy v razlichnykh krupnomasshtabnykh potokakh solnechnogo vetra”, Geomagnetizm i aeronomiya, 59:2 (2019), 139-147 (in Russian)].
  12. Bruno R., Trenchi L., Telloni D., “Spectral Slope Variationat Proton Scales from Fast to Slow Solar Wind”, Astrophys J. Lett., 793:1 (2014), L15.

Сычёв Владимир Николаевич – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории моделирования энергонасыщенных сред, Научная станция РАН, г. Бишкек-49, Кыргызстан, ORCID: 0000-0001-7508-9087.

Sychev Vladimir Nikolaevich – Ph.D. (Phys. & Math.), Leading Researcher of the Laboratory of Energy-Saturated Media Simulation, Research Station RAS, Bishkek-49, Kyrgyzstan, ORCID: 0000-0001-7508-9087.


Чешев Михаил Евгеньевич – младший научный сотрудник лаборатории моделирования энергонасыщенных сред, Научная станция РАН, г. Бишкек-49, Кыргызстан, ORCID: 0000-0001-7902-4934.

Cheshev Mikhail Evgenyevich – Junior Researcher of Laboratory of Energy-Saturated Media Simulation, Research Station RAS, Bishkek-49, Kyrgyzstan, ORCID: 0000-0001-7902-4934.


Мищенко Михаил Александрович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории
акустических исследований Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН,
Камчатский край, c. Паратунка, Россия, ORCID: 0000-0003-1958-5830.

Mishchenko Mikhail Aleksandrovich – Ph.D. (Phys. & Math.), Senior Reseacher of Laboratory of acoustic Research Institution Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS, Paratunka, Russia, ORCID: 0000-0003-1958-5830.