Наум Гершензон и Гаст Бамбакидис
E-mail: naum.gershenzon@wright.edu
Рассчитаны спектральные плотности источников электромагнитных полей генерируемых трещиной за счет разных механо-электромагнитных механизмов. При расчете был учтен вклад механического возмущения не только в области самой трещины, но и генерируемого ею сейсмического импульса. Показано, что вклад последнего доминирует в низкочастотной части спектра. Спектральные плотности от разных механизмов существенно отличаются не только по величине, но и по спектральному составу. Так, например, спектр пьезоэлектрического источника имеет максимум на высоких частотах, тогда как спектр пьезомагнитного источника распределен равномерно. Спектр электрокинетического источника имеет сложный характер зависящий от параметров горной породы и размера трещины.
В статье приведены все необходимые формулы для расчета регистрируемого (отфильтрованного и усредненного) электрического и магнитного полей, генерируемых импульсными механическими возмущениями в земной коре. Формулы покрывают практически весь интересующий диапазон частот и расстояний от источника. На их основе сделаны расчеты ожидаемых электромагнитных полей от совокупности трещин. Величина и морфологические особенности большинства сейсмо-электромагнитных явлений были проинтерпретированы на основе развитой модели. Показано, что наиболее подходящим кандидатом для об'яснения аномалий электротеллурического поля является электрокинетический эффект, вместе с тем широко используемые в литературе для этой цели пьезо-подобные эффекты (такие, например, как эффект Степанова) не могут быть привлечены, так как не обеспечивают необходимое время существования аномалий. Электрокинетический и пьезомагнитный эффекты в равной степени могут быть ответственны за тектономагнитные вариации. Геомагнитные вариации в ультра-низком диапазоне частот также скорее бсего обязаны своим происхождением электрокинетическому эффекту. В области высоких радиочастот превалирует пьезоэлектрический эффект благодаря широко распространенным включениям кварца в горные породы.
Сравнение рассчитаных значений сейсмо-электромагнитных сигналов с опубликоваными данными полевых экспериментов приводит к заключению, что источники большинства зарегистрированных сейсмо-электромагнитных аномалий "обязаны" были распологаться относительно близко к детекторам. Иначе говоря, источник электромагнитного сигнала локален, тогда как источник механического возмущения, активизирующий электромагнитный источник, может быть глобальным. Предположение о расположении источника в области очага будующего землетрясения, явно или неявно допускаемое большинством экспериментаторов, не подтверждается расчетами.
На основе развитой модели даны методические рекомендации на постановку полевых экспериментов (выбор места для детектора и параметры детектора). В частности, показано, что оптимальный выбор интервала времени усреднения приемного сигнала и порога чуствительности может значительно увеличить соотношение полезный сигнал/шум в случае если полезный сигнал имеет импульсный характер.
 |