Разработка и развитие технологических, методических и аппаратно-программных комплексов для изучения верхней части литосферы, ее структурных и геодинамических особенностей с помощью сейсмических, гравитационных и других методов геофизических исследований

Часть 1. Раздел 1.1. Разработка и развитие методических и аппаратно-программных комплексов для изучения сейсмичности и сейсмодинамических характеристик объектов и сред. Разработка технологического цикла мероприятий по изучению микросейсмических шумов, на поверхности грунтов под воздействием эндогенных и экзогенных процессов. Оценка сейсмической устойчивости грунтов, покрывающих тоннели метрополитена, методом сейсмического микрорайонирования с использованием коэффициента уязвимости. В соответствии с планами Программы НИР в 2024 г. по настоящему разделу темы выполнены научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы и получены следующие научные результаты. 1.1.1. Осуществлена модификация микроконтроллерной сейсморегистрирующей системы «Регистр», разработанной в лаборатории сейсмометрии Института геофизики УрО РАН. Модификация заключается в значительном расширении объемов флэш памяти с целью увеличения длительности непрерывной записи сейсмических данных в режиме автономных полевых сейсмических исследований. Применение нового чипа флэш-памяти в составе регистратора «Регистр» практически сводится к изменениям и дополнениям в составе программного обеспечения прибора и лишь в незначительной степени касается изменений в топологии печатной платы управления и обработки. 1.1.2. Продолжена разработка и уточнение деталей в новом способе сейсмического микрорайонирования (СМР) относящегося к области инженерной сейсмологии. В частности, предложен метод изучения грунтовой толщи, покрывающей тоннели метрополитена, при этом в основе методики исследований лежит сейсмическое микрорайонирование с использованием коэффициента уязвимости. Раздел 1.2. Развитие и уточнение сейсмических методов, направленных на изучение верхней части геологического разреза, а также применение данных методов для обследования зданий и сооружений с целью поиска внутренних конструктивных нарушений. В соответствии с планами Программы НИР в 2024 г. по настоящему разделу темы выполнены научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы и получены следующие научные результаты. 1.2.1. Проведены исследования с целью уточнения системы наблюдения на грунтовом основании в методе регистрации микросейсм. Экспериментально показана зависимость качества регистрации микросейсм от условий установки велосиметров. 1.2.2. Проведены исследования с целью уточнения системы наблюдения в методе регистрации микросейсм. Экспериментально получены данные по оптимальной длительности записи микросейсмических колебаний при обследовании зданий и сооружений (объект исследования – здание ИГФ). 1.2.3. Проведены исследования по теме обследования зданий и сооружений сейсмическим методом. В работе рассматривается использование метода регистрации микросейсм и метода Накамуры (обработка полученных данных) для оценки технического состояния зданий, объектом исследования стали два однотипных здания академических институтов (ИГФ и ИГГ), предметом – резонансные частоты собственных колебаний этих объектов и их распределение в точках наблюдения. 1.2.4. Проведены исследования в области инженерной сейсмологии. Разработан скважинный сейсмоприемник. Раздел 1.3. Построение схемы линейных и площадных зон ВОЗ и схематической карты сейсмического районирования Свердловской области В 2024 году для целей детального сейсмического районирования территории Свердловской области в продолжение работ 2023 года был проведен комплексный анализ геолого-геофизической информации, выделены зоны возможных очагов землетрясений (зоны ВОЗ), рассчитана матрица максимальных возможных магнитуд (Mmax), выполнена оценка сейсмической сотрясаемости и построены схематические карты сейсмической опасности в баллах шкалы MSK‑64 с вероятностями возможного превышения интенсивности землетрясений 10%, 5% и 1% в течение 50 лет с шагом изолиний 0.1 балла. Часть 2. Разработка методик комплексного использования геофизических методов для решения различных геолого-геофизических и инженерных задач Раздел 2 отчета содержит результаты работ, выполненных в соответствии с планом НИР по следующим пунктам: 2.1 Расчет моделей глобального деформирования и оценка их связи с токовыми моделями магнитного поля Земли. В рамках предложенной волновой модели деформирования и сейсмичности Земли, первичные деформации в которой возбуждаются сингулярными источниками на внешней границе жидкого ядра, в 2024 году разработаны методы построения токовых моделей земного магнитного поля на основе решения обратных задач магнитометрии для двойного слоя - слоя магнитных диполей. Двойной слой магнитных диполей, на основе закона Био-Савара, пересчитывался в структуру электрических токов (эмпирическое геодинамо). Для построения эквивалентного двойного слоя решалась обратная задача магнитометрии для сферического носителя на поверхности внешнего жидкого ядра Земли. В качестве исходных данных использовались числовые модели магнитного поля WMM-2020, IGRF-1900-2020. Эмпирическая структура геодинамо может служить для изучения кинематики вихревых структур во внешнем жидком ядре Земли и разработки более обоснованных математических моделей; для расчётов любых компонент напряжённости магнитного поля Земли всюду вне двойного слоя. 2.2. Разработка методик применения геофизических методов для исследования разномасштабных геологических объектов, решения инженерно-геологических задач и неразрушающего изучения археологических памятников В 2024 году в рамках этого пункта плана НИР получены следующие результаты: 2.2.1. Методика обработки результатов применения комплекса геофизических исследований с применением вычислений статистических характеристик и фильтрационных трансформаций применены для изучения золотого оруденения в рудных системах дайкового типа. Исследование выполнено совместно с СВКНИИ ДВО РАН на примере Чай-Юрьинского глубинного разлома. Использование статистических методов обработки результатов электропрофилирования и площадной магниторазведки позволило выявить геолого-геофизические признаки золотокварцевого оруденения дайкового типа в пределах рассматриваемого района и произвести прогноз золотого оруденения. 2.2.2. Комплекс геофизических исследований, включающий дипольное электромагнитное профилирование (аппаратура АЭМП-14) и магнитометрию использован для исследования ледовой поверхности озера для поиска возможного фрагмента метеорита Челябинск. 2.2.3. Методика наземных геофизических исследований с применением дипольного электромагнитного профилирования опробована для исследования участка городской территории, где предполагается наличие культурного слоя археологического памятника. Усовершенствованы методика выполнения измерений аппаратурой АЭМП-14 с применением спутниковой топопривязки, алгоритмы и программные коды для первичной обработки и построения карт получаемых параметров геоэлектрической модели с целью увеличения детальности выявления структуры археологических памятников. 2.2.4. Методика георадарного профилирования опробована для исследования акватории водоема, загрязненного нефтепродуктами, сделаны оценки мощности загрязнения. 2.2.5. Разработана и опробована методика работы методом ЗСБ с применением автоматизированной системы регистрации и спутниковой топопривязки результатов. Разработан дополнительный регистрирующий модуль к измерительным комплексам МПП-ВП «Строб» и «АМК» обеспечивающий спутниковую синхронизацию с генераторной установкой. Проведены опытно-методические работы, подтвердившие работоспособность установки.