Автономні цифрові сейсмічні станції SV
Наведено історичний огляд розвитку автономних сейсмостанцій, найбільш популярних в Європі і Північній Америці, які використовувалися в масштабних міжнародних проектах з вивчення глибинної будови Землі протягом останніх 50 років. Приведен исторический обзор развития автономных сейсмостанций, наиболее...
Saved in:
| Published in: | Геофизический журнал |
|---|---|
| Date: | 2019 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2019
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167616 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Автономні цифрові сейсмічні станції SV / Д.М. Гринь, С.Т. Вербицький // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 125-144. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859588352936771584 |
|---|---|
| author | Гринь, Д.М. Вербицький, С.Т. |
| author_facet | Гринь, Д.М. Вербицький, С.Т. |
| citation_txt | Автономні цифрові сейсмічні станції SV / Д.М. Гринь, С.Т. Вербицький // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 125-144. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геофизический журнал |
| description | Наведено історичний огляд розвитку автономних сейсмостанцій, найбільш популярних в Європі і Північній Америці, які використовувалися в масштабних міжнародних проектах з вивчення глибинної будови Землі протягом останніх 50 років.
Приведен исторический обзор развития автономных сейсмостанций, наиболее популярных в Европе и Северной Америке, которые использовались в масштабных международных проектах по изучению глубинного строения Земли в течение последних 50 лет.
Likewise historical review has been presented on development of autonomous seismic stations the most popular in Europe and North America used in large-scale international projects on studies of deep structure of the Earth during the latest 50 years.
|
| first_indexed | 2025-11-27T11:41:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 125
Вступ. Вивчення будови Землі з вико-
ристанням сейсмічних методів дає змогу
отримувати детальну та достовірну інфор-
мацію про геологічну будову та фізичні
властивості порід на обраних територіях.
Часова та просторова роздільна здатність
і глибинність дослідження сейсмікою за-
лежать від методики проведення польових
робіт, енергії джерела (чи джерел) сейсміч-
них хвиль та кількості задіяного обладнан-
ня. Сейсміка є найінформативнішою по-
рівняно з іншими методами геофізики, але
ціна такого лідерства — висока грошова
вартість отриманих знань про будову Зем-
лі, а одже сейсміку, дійсно можна вважати
УДК 550.834; 550.34.06 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i4.2019.177376
Автономні цифрові сейсмічні станції SV
Д. М. Гринь, С. Т. Вербицький, 2019
Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України, Київ, Україна
Надійшла 2 липня 2019 р.
Приведен исторический обзор развития автономных сейсмостанций, наиболее
популярных в Европе и Северной Америке, которые использовались в масштаб-
ных международных проектах по изучению глубинного строения Земли в течение
последних 50 лет. Описаны современные пассивные и активные сейсмостанции,
применяемые в прикладной сейсмике. Сейсмическая разведка — один из наиболее
информативных методов геофизики. Она предоставляет детальную информацию о
глубинном и пространственном строении Земли, при использовании особенностей
распостранения сейсмических волн в геологических пластах с различными физиче-
скими свойствами. Волновое поле, возбужденное сейсмическим источником, рас-
постраняется в пространстве и времени, поэтому для его регистрации необходимо
наличие одновременно большего количества точек наблюдения, что приводит к
существенному увеличению количества оборудования и удорожанию сейсмической
информации. Вместе с тем отсутствие цифровых сейсмических данных делает не-
возможным развитие фундаментальной сейсмики, сейсмического мониторинга и
долговременного наблюдения за сейсмически опасными процессами в больших по
площади рукотворных объектах.
Представлены автономные сейсмические станции, разработанные в Институте
геофизики НАН Украины. Универсальность таких станций позволяет использовать
их для широкого круга сейсмических и сейсмологических задач. Малая масса и раз-
меры упрощают доставку и установку сейсмостанций на необорудованные пункты
наблюдения, заболоченные и труднодоступные участки. Продолжительное время
регистрации сейсмической информации и большой объем оперативной внутренней
памяти способствуют использованию указанных станций для пассивных долгосроч-
ных наблюдений. В сейсмостанциях реализовано несколько вариантов беспровод-
ной связи для контроля за техническим состоянием станции, проверки качества
сейсмической записи в реальном времени и дистанционного программирования с
целью изменения режима ее работы.
Ключевые слова: автономная сейсмостанция, сейсмический мониторинг, сейс-
мограммы, геологическое строение, цифровая запись.
найдорожчим методом геофізики, що об-
межує її використання. Через брак коштів
для науки у цілому та геофізики зокрема
поступово занепадає зазначений напрям
вивчення будови Землі, який створила
упродовж десятиліть українська геологіч-
на школа. Тому на сьогодні першочерго-
вим завданням науковців є пошук шляхів
здешевлення сейсмічних робіт з метою
підвищення доступності сейсміки, її тех-
нологічності, а в кінцевому результаті кон-
курентоздатності.
Основні витрати у сейсміці пов’язані з
логістикою, а саме з доставкою обладнання
(доволі громіздкого, габаритного, важкого)
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
126 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
на задану територію, його встановленням
та проведенням польових робіт, збором і
обробкою сейсмічних даних. Вирішаль-
ними є час, складність топографії та гео-
логічної будови ділянки, кількість людей і
транспорту, задіяних у цих роботах.
Автори статті працюють над декілько-
ма напрямами здешевлення сейсмічних
робіт, зокрема, розробляють адаптивну
технологію проведення польових робіт
та електричні джерела генерування сиг-
налів складної форми і створюють авто-
номні сейсмічні станції для збору даних.
Адаптивна технологія передбачає вико-
ристання індивідуального СВІП-сигналу
(синусоїдальний сигнал із змінною у часі
частотою), у якому враховано поглиналь-
ні особливості верхньої частини розрі-
зу. СВІП-сигнал підбирають на кожному
пункті збудження сейсмічних хвиль екс-
периментальним шляхом. Ця методика дає
змогу уникнути генерування непотрібних
й надлишкових сейсмічних даних і отри-
мати якісні дані на етапі польових робіт.
Інший напрям — створення універсаль-
них автономних трикомпонентних сейс-
мостанцій для проведення максимально
широкого спектра сейсмічних робіт: від
завдань інженерної геофізики до вивчення
глибинної будови Землі за методом глибин-
ного сейсмічного зондування (ГСЗ), сейс-
мічного моніторингу. Наявність цифрових
сейсмічних станцій дає змогу частково від-
мовитись від використання сейсмічних кіс,
особливо у важкодоступних (яри, болота,
села, залізничні переїзди) місцях. Ці стан-
ції суттєво полегшують виконання робіт із
сейсмічного моніторингу протяжних про-
мислових об’єктів, які охоплюють велику
площу та мають розгалужену мережу ви-
робничих будівель.
Історія створення автономних сейс
мостанцій для вивчення будови літо сфери
Землі. Створення сейсмостанцій для ви-
вчення глибин Землі було знаковим ета-
пом у розвитку сейсмічного обладнання. В
їх конструкції зосереджені найпередовіші
технічні й технологічні ідеї минулого. По-
ступове зменшення розмірів і маси сей-
смостанцій та підвищення їх можливостей
підштовхнули вчених до активного вико-
ристання цифрових технологій у приклад-
ній і фундаментальній сейсміці.
Перший аналог «сейсмічної станції»
(сейсмометра) — сейсмоскоп, створив у
132 р. н. е. Чжан Хенг (Zhang Heng), якого
вважають Леонардом да Вінчі античного
Китаю [Kuo-Hung HSIAO, Hong-Sen YAN,
2009].
Сейсмоскоп складався з драконів, які
тримали шарики у роті, та жаб (рис. 1).
Під час приходу сейсмічної хвилі шарик
випадав з рота драконів і падав у рот жаб,
які були розташовані під драконами. Ази-
мут поширення сейсмічних хвиль від зем-
летрусу визначали за жабою з шариком.
Рис. 1. Один з проектів реконструкції сейсмоскопа [Wang, 1963].
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 127
Пізніше, у 1848 р., італьянець Качіаторе
(Cacciatore) створив подібний сейсмо скоп,
у якому замість шариків була ртуть. Під час
горизонтального коливання ґрунту ртуть
переливалась у сосуди, які були розташо-
вані за азимутами сейсмоскопа. За його
допомогою визначали напрямок приходу
сейсмічних хвиль, інтенсивність події — за
кількістю вилитої ртуті.
Під час Другої світової війни був розро-
блений безпровідний спосіб передачі сей-
смічних даних по радіоканалу. Цей спосіб
був запатентований у 1941 р. [Burg, 1941],
а застосований для дистанційного запису
сейсмічної інформації на початку 1970-х
років. Система радіопередачі даних була
розроблена для обладнання, яке викорис-
товували на перехідній зоні море—суша,
заболоченій місцевості, неглибоких мор-
ських акваторіях [Tim Dean, et al., 2018].
Ідея полягала в тому, що антену розташо-
вували на поплавку, а сейсмічний датчик
був занурений у воду або лежав на дні.
Сейсмічні дані записувались стаціонар-
ними сейсмостанціями, встановленими на
березі або на поверхні ґрунту. Безкабельні
системи працювали в УКХ (VHF)-діапазоні
(100—300 МГц), що давало змогу передава-
ти аналогові сейсмічні дані практично у ре-
альному часі на відстань декількох десятків
кілометрів. Проте ці системи мали багато
суттєвих недоліків, наприклад: необхід-
ність ліцензії для роботи у цьому частот-
ному діапазоні; висока енергозатратність
передачі даних; обмежений термін праце-
здатності акумуляторів; велика маса апа-
ратури. Так, телеметрична система Opseis
5500 Telemetry System важила 17, Myriaseis
— 10 кг (рис. 2). Часто інформація зникала
через радіошуми (грози, трансформатори)
та завади.
У 1979 р. компанія Globe Universal Sci-
ences inc. розробила одноканальні авто-
номні сейсмостанції Seismic Group Re-
corders (SGR). Це були перші станції, які
оцифровували аналоговий сигнал і запи-
сували дані на магнітну стрічку (касети) в
момент проведення польових робіт. Час
запису подій був не більше 20 хв. Сейсмо-
станції активно використовували для по-
шуків нафти і газу у важкодоступних або
заболочених регіонах, джунглях, тропіч-
них лісах, горах. Доставляли ці станцій на
гвинтокрилах, формуючи з них сейсмічні
профілі [Zhiguo Gao, 1998]. Завдяки віднос-
но малим розмірам станцій їх використову-
вали у логістично складних умовах Східної
Африки [Prodehl, 2013]. Початок запису
всіма станціями на профілі синхронізували
за допомогою радіоканалу. По завершенні
робіт записану сейсмічну інформацію ко-
піювали на комп’ютер, який підключали до
сейсмостанції. Відсутність передавальної
частини зменшило її масу до 9 кг. У 1984 р.
кількість таких станцій становила близько
4000 [Shave, 1982]. З появою сейсмостанцій
SGR розпочалась ера цифрових технологій
у сейсморозвідці.
Наприкінці 1980-х років 200 сейсміч-
них станцій SGR, які належали Стенфорд-
ському університету (США), було модифі-
ковано. В них вставили таймер з точним
кварцовим годинником і температурною
компенсацією, який, згідно з графіком
проведення вибухів, вмикав на запис усі
сейсмічні станції на профілі. Годинник
сейсмостанцій синхронізували з основним
годинником на робочій станції, де про-
грамували всі SGR (рис. 3) [Prodehl, 1994,
Рис. 2. Телеметрична система Myriaseis, яка працю-
вала на частоті FM 76 МГц. Час роботи — 5 діб (фото
1982 р).
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
128 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
2013; Exploring..., 2012]. Така модернізація
обумовила створення сейсмічних профілів
ГСЗ завдовжки понад 1000 км.
відносно малі розміри (130×230×280 мм) і
масу жартома цю станцію називали «сей-
смограф Lunchbox» («коробка для ланча»)
[A Portable..., 1992].
У 1990 р. компанія Texan (Refraction
Technology, Dallas, Texas, США) почала
серійне виробництво сейсмічних станцій
RefTek 72A-02 (рис. 4, а). Спочатку це була
6-канальна станція, яку пізніше, перероби-
ли на 3-канальний портативний сейсморе-
єстратор. До складу станції входили REF
TEK 72A такі блоки.
1. Система збору даних (DAS), облад-
нана 24-бітним аналого-цифровим пере-
творювачем (АЦП) і 2,5 Мб інтегрованої
оперативної пам’яті. В цій моделі уперше
АЦП був 24-бітним, що підвищило чутли-
вість станції до слабких коливань ґрунту.
Всі станції, які описано вище, мали 12-біт-
ний АЦП.
2. Підсистема копіювання сейсмічної
інформації, яка вбудована у пам’ять стан-
ції, на жорсткі диски. На початку ємність
зовнішнього диска дорівнювала 200 Мб, з
часом її збільшили до 4 Гб. Це давало змогу
проводити польові дослідження безперерв-
но протягом декількох місяців, фактично
вирішуючи завдання сейсмічного моніто-
рингу або сейсмологічних спостережень.
3. Супутникова система визначення
точ ного часу GPS і вбудований годинник
OMEGA. Перед початком запису сейсміч-
них хвильових полів годинник станції
синхронізують за допомогою системи GPS.
Маса станції — 7 кг, розміри 32,5×21×
×19,7 см. Це було досить складне у ви-
користанні обладнання (багато супутніх
блоків і важких батарей), але висока на-
дійність сприяла популярності станцій. У
1998 р. кількість станцій, які були у роз-
порядженні Стенфордського університе-
ту, досягла 320.
Інша американська компанія Teledyne
Brown Engineering, (Dallas, Texas, США)
практично одночасно з компанією Texan
випустила станцію Teledyne Geotech PDAS-
100 (рис. 4, б). У станції були 24-бітний
АЦП (власної розробки) і мікрокомп’ютер,
що дало змогу записувати сейсмічні події
на 4,5 Мб оперативної пам’яті. Параметри
Рис. 3. Загальний вигляд сейсмостанції SGR з
датчиком [Healy, 1982]. Фото зроблено під час по-
льових робіт KRISP на початку 1990-х років у Східній
Африці.
У 1985 р. було випробувано прототип
сейсмічної станції PRS-l (портативний ре-
фрак ційний сейсмограф). Її створено у Ла-
бораторії приладобудування Відділу геофі-
зи ки Геологічної служби Канади (GSC) в
Оттаві. В 1987 р. EDA Instruments Ltd ви-
пустили партію з 141 станції PRS-l. Пізніше
одноканальну станцію PRS-l було модер-
нізовано до триканальної станції PRS-4 (3
канали — сейсмічні дані, 1 канал — час) з
додатковою можливістю запису даних на
зовнішні носії. Цю станцію використову-
вали для сейсмологічних спостережень в
усьому світі.
Канадська сейсмостанція мала вбудова-
ний високоточний кварцовий годинник і
революційну на той час технологію запи-
су сейсмічних даних в оперативну пам’ять.
Розмір оперативної пам’яті був усього
1 Мб, але це дало змогу записати 500 000
дис кретів оцифрованного аналогового сиг-
налу, за часом — 40 хв. Маса сейсмічної
станції дорівнювала 4,5 кг, а разом із супут-
нім обладнанням — близько 10 кг. Через
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 129
збору польових даних і записані в полі
сейсмічні дані копіювали на комп’ютер
за допомогою програмного забезпечення
Teledyne-Geotech. Ціна перших регістра-
торів була більш як 100.000 $ США [Ми-
шаткин, 2008].
На початку 1990-х років Європейський
Союз для власного пула (місця, де беруть
в оренду геофізичне обладнання) на базі
GeoForschungsZentrum (Potsdam, Німеч-
чина) активно підшуковував собі цифрові
сейсмічні станції, тестуючи переважно ка-
надські та американські зразки. У 1993 р.
були закуплені PDAS-100 і RefTek 72, які
стали основними приладами для ГСЗ-
профілювання в Європі [Exploring ..., 2012].
Стрімкий розвиток мікроелектроніки
наприкінці ХХ ст. не оминув і виробництво
сейсмічних станцій. У 1999 р. американ-
ські інженери та конструктори, скористав-
шись мініатюризацією та здешевленням
елементної бази, запустили у виробни-
цтво нове покоління сейсмічних станцій
RefTek 125 (Texan). Ініціатор створення
нового типу сейсмостанцій — Техаський
університет в Ель-Пасо (США). Це наймен-
ша і найлегша на той час сейсмо станція,
одноканальна, з 32 Мб внутрішньої пам’яті,
що забезпечує 32 год безперервного запи-
су сейсмічних даних, дискретність 10 мс.
Маса станції — 1,4 кг. Джерело енергії —
дві батарейки типу D-cell (LR20), на яких
вона працює до 10 днів. Станція має ви-
сокоточний кварцовий годинник з темпе-
ратурною компенсацією. Сейсмо станції
RefTek 125 приєднують (перед початком
сейсмічних робіт) через додаткове пери-
ферійне обладнання до комп’ютера, вони
отримують точний час із системи GPS,
мають часовий графік включення і ви-
ключення для запису сейсмічних подій.
Одночасно до периферійного обладнання
для програмування або зчитування запи-
саних даних можна підключати 45 станцій.
Периферійне обладнання до сейсмо-
станцій RefTek 125 складається з чотирьох
блоків. Така багатомодульна конструкція
периферійного програмувального облад-
нання, на перший погляд, видається вда-
лою, оскільки можлива оперативна заміна
блока, що не працює. Однак за відсутності
запасних блоків вихід з ладу хоча б одно-
го з елементів периферійної системи уне-
можливлює програмування всіх станцій.
А це означає неможливість проведення
запланованих польових робіт і втрату ве-
ликих коштів на підготовчі роботи.
У середині 1999 р. Техаський универси-
тет в Ель-Пасо (США) мав у своєму роз-
порядженні 440 станцій RefTek-125. Упро-
довж того року було проведено п’ять вели-
ких дослідницьких проектів, у трьох з них
використовували по 400 сейсмо станцій
[Keller et al., 2005b]. У тому самому році
найновіші американські станції, завдячу-
ючи проф. Келлеру (G.R. Keller, Department
of Earth Sciences, University of Texas at El
Paso, El Paso, TX, USA), були доставлені в
Україну для використання у міжнародному
проекті «DOBRE-99». Усього на 360-кіло-
метровому профілі було встановлено 245
сейсмостанцій, проведено 11 підземних
вибухів [DOBREfraction’99, Grad, 2003].
Наявність багатьох революційних ідей,
реалізованих у цих станціях, зробили їх
надзвичайно популярними. У 2000 р. сумар-
на кількість сейсмічних станцій RefTek-125
(Texan) була хорошим мотивуючим аргу-
ментом для проведення грандіозного між-
народного проекту CELEBRATION 2000 з
вивчення будови літосфери Центральної
Європи. Цей проект об’єднав учених з 28
наукових організацій Європи та Північної
Америки. У проекті було використано 1230
сейсмостанцій різних типів, з них — 840
Рис. 4. Сейсмостанції Ref-Tek Portable Seismic
Recording System 72A-08/3 Seismograph з 72A-
05 Recorder (а) і Teledyne Geotech PDAS-100
Seismic Portable Seismograph (б).
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
130 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
станцій RefTek-125, які надали різні кра-
їни, зокрема Австрія — 15, Данія — 100,
Фінляндія — 10, Польща — 15, Турція — 60,
США — 640. Загальна довжина профілів
ГСЗ — 8900 км, на них було розташовано
147 пунктів вибуху [Guterch et al., 2003].
На сьогодні відбулось декілька етапів
модернізації цих сейсмостанцій та пери-
ферійних пристроїв до них. Новіші моделі
отримали оперативну пам'ять до 1 Гб, мож-
ливість програмно змінювати коефіцієнт
підсилення, а також компактніше перифе-
рійне обладнання тощо.
У 2006 р. Інститут геофізики НАН Укра-
їни придбав 30 сейсмостанцій RefTek-125А,
які використовують для проведення фун-
даментальних [Starostenko et al., 2013a,
2013b, 2015, 2016] і прикладних робіт на
територіях України та Польщі (рис. 5).
Найновішою європейською сейс мос-
тан цією автономного типу для ГСЗ-про -
фі лювання можна вважати реє стра тор
DSS CUBE, розроблений в Geo For schungs-
Zen trum (Potsdam, Німеччина) вліт ку
2009 р. Уже у вересні 2009 р. було ви пущено
пер шу пробну партію з 14 сейсмостанцій.
Це перші станції, яким не потрібне спе-
ціалізоване периферійне обладнання для
їх підготовки до польових робіт, оскільки
завдяки мініатюризації воно вже стало
Рис. 5. Приклади використання сейсмостанцій RefTek-125А для інженерно-геофізичних досліджень та
сейсмічні записи поздовжніх і поперечних хвиль за їх допомогою.
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 131
складовою частиною сейсмостанцій, на-
приклад система точного часу і визначен-
ня координат GPS. Низьке енергоспожи-
вання забезпечує безперервний запис на
двох батареях типу D-cell (LR20) упродовж
20 днів (9 днів із включеним GPS). Станція
починає запис даних в оперативну пам’ять
розміром у 2 Гб одразу після встановлення
елементів живлення. Зчитування даних та
її програмування відбуваються через USB-
інтерфейс. Маса станції — 1 кг.
DATA-CUBE3 — найсучасніший авто-
ном ний 3-канальний сейсмічний пристрій
запису даних (рис. 6). Він розроблений у
GFZ у 2011 р., пізніше модернізований у
тісній співпраці компанії Omnirecs/DiGOS
та GFZ з метою задовільнити вимоги, які
з’явилися протягом багатьох років роботи
сейсмічних станцій у різних організаціях
і під час вимірювань у суворих умовах.
Усього було продано понад 1100 рекорде-
рів DATA-CUBE3 у більш ніж 20 країн. 50
сейсмостанцій DATA-CUBE, власниками
яких є Інститут геофізики Польскої акаде-
мії наук, використовували у міжнародному
проекті GEORIFT 2013 [Starostenko, 2018],
і 150 сейсмо станцій DATA-CUBE (GFZ, Ні-
меччина) — у 2018 р. у проекті TTZ-South.
Найновіша американська трикомпо-
нентна сейсмостанція Magseis Fairfield
ZLAND (Houston, Texas, USA) була ви-
бра на основною (рис. 7) для пулу IRIS
PASSCAL. У лютому 2019 р. доступна кіль-
кість цих станцій становила понад 1000.
Сучасні сейсмічні станції для приклад
них робіт. Прикладні сейсмічні роботи з
досліджень геологічної будови середови-
ща можна розділити на пошукові та ви-
шукувальні. В окремий вид сейсмічних
робіт можна виділити довготривалий у
часі сейсмічний моніторинг великих за
площею територій або об’єктів зі склад-
ною геометрією розстановки пунктів ав-
тономного спостереження. Для пошукової,
на корисні копалини, та вишукувальної
інженерно-геофізичної сейсміки наяв-
ність автономних сейсмостанцій — щонай-
швидше питання комфорту у проведенні
польових робіт, ніж виробнича необхід-
ність. На сьогодні є практика комбінуван-
ня провідних та безпровідних технологій
у зборі сейсмічних даних. Автономні сейс-
мостанції залучають до польових робіт на
важкодоступних ділянках зі складним ре-
льєфом, автотрасами, залізницею, річками
та на частково заболочених територіях. Та-
кий підхід у проведенні робіт заощаджує
чималі кошти та час, полегшує логістичні
завдання, зменшує потребу у кількості об-
слуговуючого персоналу.
Вишукувальні інженерно-геофізичні
роботи, як правило, проводять у досить
складних умовах, оскільки території об-
стеження мають надзвичайно розгалуже-
ну інфраструктуру житлових та виробни-
чих об’єктів з малою кількістю відкритого
ґрунту, наявністю транспортних розв’язок
і підземних комунікацій. Від якості отри-
маного сейсмічного матеріалу залежить
достовірність розв’язку обернених задач,
а в підсумку — правильність наданих за-
мовнику фізичних параметрів ґрунтів або
Рис. 6. Сейсмічні станції RefTEK 125 «Texan» і DATA-CUBE з датчиком. Підготовка до польових робіт за
міжнародним проектом GEORIFT 2013 в Інституті геофізики НАН України [https://www.igf.edu.pl/aktualia-
en.php].
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
132 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
геологічної будови під майбутнім об’єктом
будівництва. Тому використання авто-
номних станцій може суттєво спростити
планування архітектури полігона та вибір
методики проведення вишукувальних ро-
біт. Фактично вони допомагають провести
якісніші сейсмічні роботи, незважаючи на
несприятливі умови.
Сейсмічний моніторинг за методикою
спостереження ближчий до робіт за мето-
дом ГСЗ, ніж до СГТ чи приповерхневої
сейсміки, оскільки сейсмічні події одночас-
но реєструються багатьма станціями на ве-
ликій території. Сейсмостанції для такого
типу робіт мають простішу конструкцію,
але для них потрібні додаткові елементи
живлення, місце для накопичення інфор-
мації та можливість підключення зовніш-
ньої антени GPS. Без наявності автономних
сейсмостанцій проводити довготривалий
сейсмічний моніторинг неможливо.
Довгий шлях експериментів та імпрові-
зацій з реєструвальним сейсмічним облад-
нанням зумовив створення двох типів циф-
рових сейсмостанцій: пасивних і активних.
Пасивні сейсмостанції мають відносно
просту конструкцію і складаються з дат-
чика вертикальних коливань, плати АЦП,
живлення (акумуляторів або батарейок),
системи точного часу і координат GPS, опе-
ративної пам’яті. Поява цього типу станцій
стала можливою після вільного доступу до
військової, в минулому, супутникової наві-
гаційної системи визначення місцезнахо-
дження — Global Positioning
System (GPS), з якої вона
через визначений інтервал
(15, 30, 60 хв …) бере точний
час UTM і координати свого
розташування. Пізніше цей
час використовують для
внесення поправок у сей-
смічний запис. Пасивними
станції називають тому, що
вони записують сейсмічні
дані у внутрішню оператив-
ну память. По завершенні
польових робіт усі сейсмос-
танції доставляють на базу,
де сейсмічні дані зчитують
через спеціалізовані станції збору цифро-
вих даних та зарядки акумуляторів.
За останні декілька років випущено 4
типи пасивних станцій для запису сей-
смічних даних (рис. 8). Зокрема, Geospace
Technologies (www.geospace.com, США)
— Geospace GCL, Dynamic Technologies
(https://smartsolo.com, Канада) — Smart-
Solo DTCC, Geophysical Technology Inc.
(https://geophysicaltechnology.com, США)
— NuSeis NRU 1C, Innoseis (www.innoseis.
com, Нідерланди) — TremorNet.
Деякі найновіші пасивні сейсмостанції
мають безпровідні технології передачі не-
великої кількості інформації на короткі
відстані (до 10 м) для контролю за само-
діагностикою та технічним станом. Їх об-
ладнують системами Bluetooth або WiFi.
Активні сейсмостанції конструктивно
складніші — вони додатково (до пасивних
станцій) мають засоби безпровідної пере-
дачі даних (радіоканали, WiFi, стільникову
мережу LTE/4G) та мікрокомп’ютер, який
формує пакети даних і відправляє їх у ре-
альному часі на ретранслятор або базову
станцію збору сейсмічної інформації. Як
правило, активні станції споживають біль-
ше електроенергії, ніж пасивні, через не-
обхідність передавати та отримувати дані;
час їхньої автономної роботи у 3—4 рази
менший, тому до них приєднують зовні
акумулятори великої ємності, за рахунок
чого вони стають важчими.
Компанія Wireless Seismic (https://wi re-
Рис. 7. Сейсмостанції Magseis Fairfield ZLAND 3C Node.
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 133
lessseismic.com) у 2009 р. [Kendall, 2015]
запустила у серійне виробництво станції
Wireless Seismic Mk2 з радіоканалами, у
2012 р. — модернізовані станції RT System
2, а у 2017 р. — RT System 3 (рис. 9, а). Інший
виробник Sercel (Франція) у своїх сейсмос-
танціях WTU-508 використав для передачі
даних і контролю якості в реальному часі
технологію безпровідної комп’ютерної
мережі Wi-Fi на частотах 2402—2480 МГц
(рис. 9, б) (http://www.sercel.com).
Систему Sigma компанії iSeis (США)
(рис. 9, в) випущено у 2010 р., вона відріз-
няється від описаних вище моделей тим,
що її можна застосовувати у різноманіт-
них конфігураціях, оскільки має ознаки
універсальної сейсмічної станції. ЇЇ мож-
на використовувати в режимі пасивної
або активної сейсмостанції, з передачею
сейсмічних даних у режимі реального часу
по безпровідному каналу WiFi, є радіоке-
рування, кабельне підключення 100base-T
Ethernet до комп’ютерної мережі, стільни-
ковий зв'язок (модем). В останній моделі
2017 р. — Sigma4 добавлено внутрішній
трикомпонентний 2-герцевий геофон для
пасивних сейсмічних спостережень.
Автономні сейсмічні станції SV. На сьо-
годні понад десятка європейських і північ-
ноамериканських компаній пропонують
готові рішення для телеметричних систем
на базі різних за складністю сейсмостан-
цій. В умовах скорочення попиту на нове
сейсмічне обладнання, яке спостерігається
останніми роками, і зростання конкурент-
ної боротьби за покупця, компанії, які роз-
робляють сейсмічну апаратуру, розділили-
ся на дві групи. Одні пішли шляхом вироб-
ництва максимально дешевого обладання з
мінімальними можливостями, інші випус-
кають універсальне сейсмічне обладнання
з максимальними технічними можливос-
Рис. 8. Пасивні сейсмостанції Geospace GCL, SmartSolo DTCC, NuSeis NRU 1C, TremorNet.
Рис. 9. Активні сейсмостанції: а — RT System 2, б — WTU-508, в — Sigma.
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
134 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
тями, надаючи тим самим можливість ви-
бору методик проведення польових робіт.
Закони вільного ринку примушують ви-
робників постійно модифікувати і вносити
конструктивні зміни в апаратуру, створю-
ючи нові зразки і полишаючи старі із втра-
тою сервісних зобов’язань. Термін після-
гарантійного сервісу скоротився до 3—4
років. Унаслідок цього багато сейсмічного
обладнання можна відремонтувати лише з
використанням донорів, тобто аналогічної
непрацюючої апаратури. Це створює сер-
йозні труднощі для власників застарілого,
але в цілому працездатного обладнання.
Всебічно проаналізувавши доступну ін-
формацію про технічний рівень сучасних
сейсмостанцій, Інститут геофізики НАН
України прийняв рішення про створення
українських станцій. Розробку й виготов-
лення експериментальних зразків різної
конфігурації (як один із напрямів робо-
ти) було проведено у рамках реалізації
конкурсних інноваційних проектів НАН
України у 2017—2019 рр. (рис. 10).
Вимоги до технічних характеристик
сейсмостанцій були продиктовані завдан-
нями, які вирішує Інститут геофізики
НАН України, а саме вивчення глибинної
будови Землі (профілі СГТ, ГСЗ), довготри-
вала реєстрація місцевих або віддалених
землетрусів з використанням тимчасових
пунктів спостереження (фундаментальні
задачі) та сейсмічні роботи для інженерної
геофізики, екології, археології, сейсмічний
моніторинг великих і протяжних об’єктів,
таких як дамби, хвостосховища, нафто-, га-
зопроводи (прикладні завдання).
Загальні технічні вимоги до сейсмо
станцій серії SV. Умови експлуатації є важ-
ливим чинником, який необхідно врахо-
вувати під час проектування сейсмічного
обладнання. Станції повинні мати високий
рівень захищеності від вологи, тобто коро-
зійностійкий корпус, оскільки працюють
під час дощу, снігу або закопані у землю,
та герметичні контакти, що забезпечують
зв’язок із зовнішніми пристроями — анте-
ною GPS, датчиками, додатковими елемен-
тами живлення.
Великі перепади температури під час
експлуатації станцій зобов’язують вико-
ристовувати дорожчу і надійнішу елемент-
ну базу та стійкіші до перепадів темпера-
тури елементи живлення. Температура
нагрітого літнім сонцем корпусу стано-
вить понад +60 °С, а взимку опускається
Рис. 10. Експериментальні зразки сейсмічних станцій SV-1.1 , SV-2.1, SV-2.2 і SV-3.1.
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 135
до –20 °С. За таких критичних перепадів
температури необхідно забезпечити стійку
роботу кварцу, який відповідає за частоту
дискретизації аналогового сигналу, і ви-
користовувати активну систему корекції
часу, яка б враховувала зміни температу-
ри за відсутності доступу до супутникової
системи точного часу GPS.
Автономність та самодостатність —
основні вимоги, які мають бути реалізовані
у сейсмостанціях без жодних додаткових
пристроїв для їх роботи. Потрібно врахо-
вувати, що сейсмічні дослідження викону-
ють, як правило, у польових умовах, далеко
від бази, де немає умов для ремонту і часто
відсутня електроенергія та запасні склад-
ники. Поломка будь-якого допоміжного об-
ладнання може призвести до зупинки не-
дешевих сейсмічних робіт і поставити під
загрозу проведення комплексу польових
робіт. Отже, чим простіша система збору
сейсмічних даних, тим вона надійніша.
Маса та розмір — надзвичайно важли-
ві параметри геофізичного обладнання.
Вартість логістики на сьогодні дуже ви-
сока. Великі маса й кількість обладнання,
яке необхідно доставити до місця призна-
чення, суттєво здорожчують проведення
будь-яких робіт, оскільки потрібні велика
кількість людей і транспорту. Інколи маса
обладнання і його кількість є критичними,
наприклад, у разі проведення дослідниць-
ких робіт у віддалених важкодоступних
місцях або горах.
Час безперервної роботи залежить від
обсягу оперативної пам’яті, куди запису-
ють сейсмічні дані, та ємності елементів
живлення. Економію енергії і продовжен-
ня часу роботи може забезпечити пере-
хід за програмно запланованого графіком
режиму «сну», коли станція припиняє за-
писувати коливання ґрунту. За довготри-
валих спостережень має бути передбачена
можливість зовнішнього підключення до-
даткових акумуляторів.
Наявність у сейсмостанцій модулів без-
провідного зв’язку (Bluetooth, WiFi, раді-
оканал, модем LTE/4G) дає змогу забез-
печити контроль за роботою станції або
сейсмічних датчиків.
Схема сейсмостанцій серії SV. Схему
сейсмічної станції умовно можна поділити
на три частини (рис. 11). Перша, найголов-
ніша, — це процесор та аналого-цифровий
перетворювач. Процесор відповідає за
роботу всієї станції, він керує логікою та
периферійними пристроями завдяки про-
грамному забезпеченню, яке встановлю-
ють на сейсмічну станцію за допомогою
програматора. Програмне забезпечення
можна змінювати, згідно з модернізацією
конфігурації сейсмостанції, додаючи нові
команди, розширюючи її технічні можли-
вості. До цієї частини підключено опера-
тивну пам’ять, систему визначення коор-
динат і точного часу GPS, радіоканал, порт
зовнішнього обміну даними USB, безпро-
відний порт обміну даними WiFi, систему
контролю за живленням, теромодатчики.
Друга частина — фільтри. Аналоговий
сигнал, який формується сейсмічними дат-
чиками, потрапляє у фільтри, де він позбав-
ляється тих гармонік, що призводять до не-
коректної роботи аналого-цифрового пере-
творювача. Оцифровані дані автоматично
записуються в оперативній пам’яті сейс-
мостанції або можуть бути передані по без-
дротовому зв’язку в центр обробки даних.
Третя частина — живлення. Від типу
носія енергії залежить час виконання
сейсмічних робіт. Для тривалих польових
спостережень необхідно мати акумулято-
ри підвищеної ємності.
Аналого-цифровий перетворювач
(АЦП). У сейсмостанції встановлений
24-біт ний 4-канальний АЦП, який перетво-
рює відфільтрований аналоговий сигнал
із сейсмодатчиків на масив дискретних
значень з частотою 4000 Гц, тобто за одну
секунду він робить 4000 виборок з кож-
ного аналогового сигналу. Така частота
дискретизації необхідна для проведення
малоглибинних сейсмічних робіт з висо-
кою роздільною здатністю або досліджень
високочастотних сейсмічних коливань
у шахтах, що утворюються під час ви-
никнення мікротріщин. У реальному часі
АЦП оцифровує чотири канали. Три кана-
ли — дані датчиків X-, Y- та Z-поляризації
сейсмічної хвилі. Четвертий канал — ре-
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
136 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
зервний, у майбутньому він буде оцифро-
вувати, наприклад, покази внутрішнього
термометра, які використовуватимуть для
розрахунків з корекції роботи кварцу за
втрати даних GPS. Час корекції буде інди-
відуальним для кожної станції, оскільки її
можуть розташувати у місці з індивідуаль-
ним температурним режимом.
Фільтр аналогового сигналу. Задача
аналогового фільтра полягає у поперед-
ній підготовці аналогового сигналу до
його дискретизації. Наявність шкідливих
гармонік для АЦП призводить до появи
артефактів у цифрових записах, шумів і
спотворення істинних сейсмічних даних.
У такому разі використовують високо-
частотний фільтр четвертого порядку.
Такий тип фільтра є обов’язковим перед
каскадом АЦП. Він фільтрує різного роду
наведення та радіочастоти, які впливають
на котушки індуктивності сейсмічних
датчиків. У сейсмостанції є три незалеж-
ні фільтри для трьох сейсмічних каналів.
Перед фільтром вставлені запобіжники від
статичних і блукаючих токів, які можуть
бути в околі ЛЕП, нафто- і газопроводів,
або від блискавок.
Блок живлення сейсмостанції. Блок
живлення є важливою частиною сейсміч-
ної станції, він гарантує її безперервну і
безперебійну роботу. Стабільне живлен-
ня сейсмостанції забезпечують батарей-
ки або акумулятори. У сейсмостанціях є
три активні споживачі енергії: АЦП, яке
оцифровує аналоговий сигнал на кожно-
му каналі з дискретністю 4000 відліків у
секунду; система GPS; система контролю
за якістю сейсмічних даних і технічного
стану компонент сейсмостанції. Сумарне
споживання — 0,08 А/год.
Батарейки Duracell Lr20, які викорис-
товують у деяких сейсмостанціях, мають
велику масу, ціну та проблеми з утилізаці-
єю. Тому було вирішено використовувати
пакет з 6 акумуляторів із загальною ємніс-
тю 12 000 мА/год. З таким запасом енергії
станція працює близько 10 днів з постійно
включеним модулем Wi-Fi. Крім внутріш-
ніх акумуляторів передбачена можливість
підключення зовнішнього живлення. В
разі його приєднання блок живлення від-
ключає внутрішні акумулятори і викорис-
товує енергію додаткових акумуляторів.
Оперативна пам’ять. У внутрішній опе-
ративній пам’яті сейсмостанції накопичу-
ються оцифровані сейсмічні дані. Через
високу частоту дискретизації аналогового
сигналу швидкість його запису у пам’ять
має бути не менше 90 Mбіт/с. Тут форму-
ються файли завдовжки 20 хв (рис. 12) і за-
Рис. 11. Схематичне зображення структури сейсмічної станції SV.
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 137
писуються на картку пам’яті MicroSD. Роз-
мір 20-хвилинного трикомпонентного фай-
ла — 48 Mб. За один день безперервного за-
пису створюється файл розміром у 3,5 Гб.
За розміру пам’яті у 128 Гб можуть бути
записані сейсмічні події упродовж 36 днів.
Структура файлів: PNT1 — номер стан-
ції (у цьому випадку — № 1), 171121 — рік,
місяць, день, 121432 — година, хвилина, се-
кунда (у часовому поясі UTM) (див. рис. 12).
Система встановлення точного часу та
координат GPS. Після включення сейсмо-
станція загружає програмне забезпечення
та перевіряє працездатність усіх систем.
На цьому етапі роботи вона звертається
до супутникової системи GPS і отримує
точний час й координати. Така процедура
необхідна для узгодженої роботи всіх за-
діяних у польовій роботі сейсмостанцій. З
отриманням точного часу автоматично ко-
регується час сейсмостанції; ця корекція є
індивідуальною для кожної станції. Кожна
станція має роз’єм для підключення зов-
нішньої антени. Для робіт на відкритому
просторі достатньо чутливості внутрішно-
го GPS-модуля. У разі обмеженої видимос-
ті неба, наприклад, у лісі, у місті, підвалі,
необхідно використовувати зовнішню
GPS-антену з підвищеною чутливістю до
слабких супутникових сигналів.
Системи зв’язку зі станцією: радіока-
нал, Wi-Fi, порт USB. Наявність безпровід-
ного зв’язку у пасивній системі реєстрації
коливань дає змогу проводити моніторинг
багатьох параметрів сейсмостанції і від-
слідковувати її технічний стан безпосе-
редньо на точці спостереження (рис. 13).
У наведеному вікні термінала виводиться,
наприклад, інформація про країну влас-
ника станції, час, дискретність на каналі
за частотою, час останнього отримання
Рис. 12. Імена RAW фійлів із сейсмічними даними,
записаними через 20 хв.
даних з GPS, координати розташуван-
ня станції, розмір карти пам’яті, розмір і
кількість записаних файлів, вольтаж вну-
трішніх акумуляторів і температура про-
цесора. Безпровідна система необхідна
для дистанційної зміни режимів роботи
або примусового введення (виведення)
її у стан «сну». Частими є ситуації, коли
необхідно контролювати роботу станції,
не маючи прямого до неї доступу, або у
цілях безпеки не розкривати її місцезна-
ходження у густонаселеній місцевості,
особливо взимку за снігу, який щойно ви-
пав. Для цього у сейсмічній станції вста-
новлений модуль WiFi. За його допомогою
можна отримати повноцінний доступ до
станції і копіювати на ноутбук, планшет
чи смартфон накопичену інформацію зі
швидкістю 100 Mб/c. За потреби на екра-
ні ноутбука можна продивитись в онлайн-
режимі коливання ґрунту, яке реєструють
сейсмічні датчики. Якісний зв’язок зі стан-
цією по WiFi є на відстані 50 м. Програ-
мування окремих станцій як точок досту-
пу дає змогу формувати підмережі і мати
доступ до віддалених станцій (рис. 14).
Для віддаленішого зв’язку в сейсмо-
станції передбачений модуль радіокана-
лу. Швидкість передачі даних менша, ніж
у попередньому варіанті, а саме 9600 бiт/c
(швидкість передачі COM-порту), але від-
стань суттєво більша і залежно від певних
чинників може сягати 1000 м. У такий
спосіб, пересуваючись на машині й не
під’їжджаючи близько до сейсмостанцій,
можна контролювати їх роботу.
По завершенні польових робіт за до-
помогою системи WiFi записані дані зчи-
туються з пам’яті сейсмостанцій у авто-
матичному режимі. Ноутбук (планшет,
смартфон) відшуковує IP адреса сейсміч-
них станцій, які є в радіусі 50 м, створює
базу доступних пристроїв і, без участі лю-
дини, переписує дані зі станції на зовніш-
ні пристрої накопичення інформації. Для
зчитування інформації також передбаче-
ний порт USB. Сейсмостанцію підключа-
ють до комп’ютера так само, як флешносій.
Після ідентифікації комп’ютером нового
пристрою можна копіювати сейсмічні дані.
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
138 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
Рис. 14. Формування 3D полігона з автономних сейсмостанцій SV і контроль результатів тестування станцій.
Рис. 13. Інформаційні вікна сейсмостанції: a — мережеві налаштування сейсмостанції; б — вікно термінала
з інформацією про робочий режим станції.
Технічні характеристики автономних
сейсмостанцій
Розмір — 8,5×8,5×13 см.
Маса — 0,740 кг, з елементами живлення.
АЦП — 24 бiта, 3 канала по 4000 Гц.
Оперативна пам’ять — 8÷128 Гб.
Підключення до комп’ютера — USB3.0.
Живлення — вбудовані акумулятори
12000 мА/год + зовнішні акумулятори.
Бездротовий зв’язок Wi-Fi — до 60 м (про-
грамування роботи станцій, контроль за тех-
нічним станом, доступ до віддалених сейсміч-
них станцій, … ), швидкість передачі даних —
100 Мб/с.
Радіоканал зв’язку зі станцією — 1000 м,
швидкість передачі даних 9,6 кб/с.
Система точного часу та визначення коор-
динат GPS і зовнішня антена.
Часові поправки — кожні 10 хв.
Час безперервної роботи на власних еле-
ментах живлення — до 10 днів.
Використання сейсмостанцій SV для
вивчення будови Землі під час реалізації
проекту TESZ2018. Під час проведення
міжнародного проекту ТЕSZ-2018 сей-
смічні станції серії SV використовували
для запису хвильового поля, згенеровано-
го наземними вибухами великої потуж-
ності, з метою вивчення явищ, пов’язаних
із згасанням високочастотних складових
сейсмічних хвиль у верхній частині сей-
смічного розрізу. На пункті вибуху 7 біля
с. Під’ярків (Львівська обл.) було закладено
400 кг вибухівки. Автономні сейсмостанції
SV-2.1 і SV-2.2 були встановлені на лінії по-
ширення сейсмічних хвиль від вибуху. Від-
стань станцій від епіцентру вибуху — 200
і 400 м відповідно. Обидві сейсмостанції
були розташовані в однакових геологіч-
них умовах (рис. 15, а). Після вибуху було
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 139
Рис. 15. Схематичне положення пункту вибуху 7 та сейсмостанцій SV-2.1, SV-2.2 (а) і трикомпонентні
сейсмічні записи, одержані від хімічного вибуху (б).
Рис. 16. Сейсмічні записи хвиль від хімічного вибуху на ПВ 6 і землетрусу (а) та карта з епіцентром земле-
трусу у м. Анталія (Туреччина) й місцем реєстрації землетрусу сейсмостанціями SV, с. Дубровиця (Львівська
обл., Україна) (б).
зареєстровано сейсмічне хвильове поле
(рис. 15, б), у якому крім вибухової хвилі
були хвилі відбиття від геологічних гори-
зонтів, які розміщуються під джерелом
вибуху на великих глибинах і мають най-
коротший шлях до поверхні (до реєстру-
вальної апаратури).
На пункті вибуху 6 поблизу с. Дубро-
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
140 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
виця (Львівська обл.) вивчали можливість
використання сейсмостанцій як точно-
го реєстратора моменту вибуху. Ідея по-
лягала у фіксації моменту проходження
електричного імпульсу по бойовій лінії
до вибухівки, який би фіксувала котушка
(дросель), підключена до сейсмостанції.
Одноканальний варіант станції, який має
точний час, виставлений за GPS, перетво-
рює вхідний аналоговий сигнал електро-
магнітних імпульсів у дискретний масив
(цифровий сигнал) з частотою до 16 000 Гц
(тобто з точністю до 0,000 062 5 с). На цих
пунктах вибуху сейсмостанції записували
у тестовому режимі місцеві та віддалені
сейсміко-сейсмологічні події, які відбува-
ються на великій відстані від місця прове-
дення робіт ГСЗ. Так, після підземного ви-
буху (22 вересня 2018 р. у 0 год 30 хв) через
1 хв 30 с у м. Анталія (Туреччина) відбувся
землетрус (рис. 16).
Відстань між Яворівським заповідни-
ком і м. Анталія становить близько
1500 км. Перша хвиля землетрусу була за-
реєстрована через 300 с після поштовхів
у Турції. Отже, середня швидкість руху
сейсмологічної хвилі в бік України стано-
вила 5 км/с.
Синім кольором на сейсмограмі по-
значено р-хвилю, фіолетовим — S-хвилю,
червоним — коливання ґрунту, пов’язані з
віддаленим землетрусом. Після фільтрації
і видалення високочастотних коливань за-
лишилося хвильове поле сейсмологічного
частотного діапазону (0—3 Гц).
Вивчення геологічної будови окремих
частин острова Зміїний сейсмічними ме
тодами та сейсмічного хвильового поля
за різних метеорологічних умов. Основна
мета дослідницьких робіт — вивчити за до-
помогою приповерхневої сейсміки геоло-
гічну будову території, визначеної замов-
ником робіт. Зокрема, встановити товщину
осадових і перехідних порід (вивітрених),
глибину залягання корінних порід, виявити
наявність глибинних тріщин на території
дослідження і оцінити можливості будів-
ництва на цій території певних об’єктів.
Оскільки острів складений давніми (палео-
зойськими) силікатними породами значної
міцності — конгломерато-брекчіями з про-
шарками піщанико-кварцитів, для вивчен-
ня високочастотних складових сейсмічних
коливань та їх згасання у тонких осадових
породах у тестовому режимі було залучено
і сейсмостанції серії SV як станції, які за-
писують коливання з частотами до 4 кГц
(рис. 17).
Висновки. За останні декілька років
розроблено пасивні сейсмічні станції для
Рис. 17. Сейсмічні станції SV. Приклади геологічної будови та приповерхневих розломів, що відображені
у хвильовому сейсмічному полі, отримані під час інженерно-дослідницьких робіт. Спектральний аналіз
хвильового поля.
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 141
широкого кола прикладних і фундамен-
тальних сейсмічних робіт. Ці станції ав-
тономні, малогабаритні та легкі, мають
функції дистанційного контролю (у реаль-
ному часі) за їх технічним станом і якістю
записаних сейсмічних даних та великий
термін безперервної роботи. Під час роз-
роблення сейсмічних станцій було врахо-
вано великий досвід зі створення сейсмо-
логічного обладнання у відділі сейсмічності
Карпатського регіону (м. Львів, керівник
С. Т. Вербицький) Інституту геофізики
НАН України.
Проведено тестові та порівняльні робо-
ти з використанням сейсмостанцій Reftek
125A (Texan, США) і сейсмічного облад-
нання ДП «Укргеофізика», зокрема Пол-
тавської геофізичної експедиції (Чернігів-
ська обл., Варвуський р-н, Шостаківська
нафтогазова площа).
Подяка. Автори висловлюють щиру по-
дяку у сприянні та всебічній допомозі під
час створення, тестування та польових ви-
пробувань сейсмічних станцій SV заступ-
нику генерального директора ДП «Укрге-
офізика» Толкунову Анатолію Петровичу.
Список літератури
Мишаткин В. Н. Современные тенденции
развития аппаратуры для сейсмических
исследований. Геофизический мониторинг
и проблемы сейсмической безопасности
Дальнего востока россии: в 2 т. труды реги-
ональной научно-технической конференции
(Петропавловск-камчатский, 11―17 ноября
2007 г). Т. 2. Петропавловск-Камчатский:
Изд. Геофизической службы РАН, 2008.
C. 131―134.
Asudeh, I., Anderson, F., Parmelee, J., Vishnubhat-
la, S., Munro, P., & Thomas, J. (1992). A Porta-
ble Refraction Seismograph PRSl I. Geological
Survey of Canada, Open File 2478. Lithoprobe
Publication No 294.
Burg, K. E. (1941). Prospecting method and ap-
paratus. Patent 2265513 A.
Dean, T., Tulett, J., & Barnwell, R. (2018). Nodal
land seismic acquisition: The next generation.
EAGE, 36(1), 47―52.
Exploring the Earth’s Crust: History and Results of
Controlled-source Seismology. (2012). Publish-
er: The Geological Society of America Memoir,
Claus Prodehl Geophysical Institute, Univer-
sity of Karlsruhe, Karlsruhe Institute of Tech-
nology, Karlsruhe, Germany Walter D. Mooney
U.S. Geological Survey.
Gao, Z. (Ed.). (1998). Environmental Regulation of
Oil and Gas. London: Kluwer Law International.
Grad, M., Gryn, D., Guterch, A., Janik, T., Keller, R.,
Lang, R., Lyngsie, S. B., Omelchenko, V., Staro-
stenko, V. I., Stephenson, R. A., Stovba, S. M.,
Thybo, H., & Tolkunov, A. (2003). «DOBREfrac-
tion’99»—velocity model of the crust and up-
per mantle beneath the Donbas Foldbelt (East
Ukraine). Tectonophysics, 371(1-4), 81―110.
https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00211-7.
Guterch, A., Grad, M., Keller, G. R., Posgay, K.,
Vozár, J., Špičák, A., Brückl, E., Hajnal, Z.,
Thybo, H., & Selvi, O. (2003). CELEBRATION
2000 seismic experiment. Studia Geophysi-
ca et Geodaetica, 47, 659―669. https://doi.
org/10.1023/A:1024728005301.
Healy, J. H., Mooney, W. D., Blank, H. R., Get-
tings, M. E., Kohler, W. M., Lamson, R. J., &
Leone, L. E. (1982). Saudi Arabian seismic
deep-refraction profile. Final Proj. Rep., Saudi
Arabian Deputy Minist. Miner. Resour., Open-
File Rep., USGS OFR-02-37.
Hsiao, K. H., & Yan, H. S. (2009). The review of
reconstruction designs of Zhang Heng’s seis-
moscope. Journal of Japan Association for
Earthquake Engineering, 9(4). https://doi.
org/10.5610/jaee.9.4_1.
Kendall, R. (2015). Cableless Seismic Acquisition.
Tesla Exploration LTD, Calgary.
Keller, G. R., Karlstrom, K. E., Williams, M. L.,
Miller, K. C., Andronicos, C., Levander, A.,
Snelson, C., & Prodehl, C. (2005). The dynamic
nature of the continental crust–mantle bound-
ary: crustal evolution in the Southern Rocky
Mountain region as an example. In: K. E. Karl-
strom, & G. R. Keller (Eds.), The Rocky Mountain
Region: An Evolving Lithosphere — Tectonics,
Geochemistry, and Geophysics (pp. 403–420).
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
142 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
Autonomous digital seismic stations SV
D. M. Gryn, S. T. Verbytsky, 2019
Likewise historical review has been presented on development of autonomous seismic
stations the most popular in Europe and North America used in large-scale international
projects on studies of deep structure of the Earth during the latest 50 years. In addition
up-to date passive and active seismic stations used in economic seismicity have been de-
scribed. Seismic exploration is one of the most informative geophysical methods. It gives
thorough information on deep and spatial structure of the Earth using features of seismic
waves propagation in geological layers with different physical properties. Wave field ex-
cited with seismic source propagates in space and time, therefore for its registration we
Am. Geophys. Un. Monograph, Washington,
D.C.
Prodehl, C., Kennett, B., Artemieva, I. M., & Thy-
bo, H. (2013). 100 years of seismic research on
the Moho. Tectonophysics, 609, 9―44. https://
doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.036.
Prodehl, C., Mechie, J., Achauer, U., Keller, G. R.,
Khan, M. A., Mooney, W. D., Gaciri, S. J., &
Obel, J. D. (1994). The KRISP 90 seismic ex-
periment — a technical review. Tectonophysics,
236 (1-4), 33―60. https://doi.org/10.1016/0040-
1951(94)90168-6.
Shave, D. G. (1982). Seismic group recorder system.
Conference Society of Exploration Geophysi-
cists, 45-46. https://doi.org/10.1190/1.1827090.
Starostenko, V., Janik, T., Kolomiyets, K., Czu-
ba, W., Šroda, P., Lysynchuk, D., Grad, M.,
Kovacs, I., Stephenson, R., Thybo, H., Arte-
mieva, I. M, Omelchenko, V., Gintov, O., Ku-
tas, R., Gryn, D., Guterch, A., Hegedus, E.,
Komminaho, K., Legostaeva, O., Tiira, T., &
Tolkunov, A. (2013a). Seismic velocity model of
the crust and upper mantle along profile PAN-
CAKE across the Carpathians between the Pan-
nonian Basin and the East European Craton.
Tectonophysics, 608, 1049―1072. doi:10.1016/j.
tecto.2013.07.008.
Starostenko, V., Janik, T., Lysynchuk, D., Šroda, P.,
Czuba, W., Kolomiyets, K., Aleksandrowski, P.,
Gintov, O., Omelchenko, V., Komminaho, K.,
Guterch, A., Tiira, T., Gryn, D., Legostaeva, O.,
Thybo, H., & Tolkunov, A. (2013b). Mesozoic(?)
lithosphere-scale buckling of the East Euro-
pean Craton in southern Ukraine: DOBRE-4
deep seismic profile. Geophysical Journal
International, 195(2), 740―766. https://doi.
org/10.1093/gji/ggt292.
Starostenko, V., Janik, T., Stephenson, R.,
Gryn, D., Rusakov, O., Czuba, W., Šroda, P.,
Lysynchuk, D., Grad, M., Guterch, A., Flüh, E.,
Thybo, H., Artemieva, I., Tolkunov, A., Sydo-
renko, G., Omelchenko, V., Kolomiyets, K.,
Legostaeva, O., Dannowski, A., & Shulgin, A.
(2016). DOBRE-2 WARR profile: the Earth’s
crust across Crimea between the pre-Azov
Massif and the northeastern Black Sea Basin.
In: M. Sosson, R. A. Stephenson, & S. A. Adamia
(Eds.), Tectonic Evolution of the Eastern Black
Sea and Caucasus (Vol. 428, pp. 199―220).
Geological Society, London, Special Publica-
tions. doi:10.1144/SP428.11.
Starostenko, V., Janik, T., Yegorova, T., Czuba, W.,
Šroda, P., Lysynchuk, D., Aizberg, R., Ga-
retsky, R., Karataev, G., Gribik, Y., Farfuliak, L.,
Kolomiyets, K., Omelchenko, V., Kommina-
ho, K., Tiira, T., Gryn, D., Guterch, A., Lego-
staeva, O., Thybo, H., & Tolkunov, A. (2018).
Lithospheric structure along wide-angle seis-
mic profile GEORIFT 2013 in Pripyat-Dnieper-
Donets Basin (Belarus and Ukraine). Geophysi-
cal Journal International, 212, 1932―1962.
10.1093/gji/ggx509.
Starostenko, V. I., Janik, T., Yegorova, T., Farfu-
liak, L., Czuba, W., Šroda, P., Lysynchuk, D.,
Thybo, H., Artemieva, I., Sosson, M., Volf-
man, Y., Kolomiyets, K., Omelchenko, V.,
Gryn, D., Guterch, A., Komminaho, K., Legos-
taeva, O., Tiira, T., & Tolkunov, A. (2015). Seis-
mic model of the crust and upper mantle in the
Scythian Platform: the DOBRE-5 profile across
the northwestern Black Sea and the Crimean
Peninsula. Geophysical Journal International,
201, 406―428. doi:10.1093/gji/ggv018.
Wang, Z. D. (1963). Ke Ji Kao Gu Lun Cong. Bei-
jing, China: Cultural Press (in Chinese).
Автономні цифрові сейсмічні стАнції SV
Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019 143
References
Mishatkin, V. N. (2008). Modern trends in the de-
velopment of equipment for seismic research.
In Geophysical monitoring and seismic safety
issues in the Russian Far East: Proc. of the
regional scientific and technical conference
(Petropavlovsk-Kamchatsky, November 11―17,
2007) (Vol. 2, pp. 131―134). Moscow-Obninsk:
Publ. House Geophysical Survey RAS (in Rus-
sian).
Asudeh, I., Anderson, F., Parmelee, J., Vishnubhat-
la, S., Munro, P., & Thomas, J. (1992). A Porta-
ble Refraction Seismograph PRSl I. Geological
Survey of Canada, Open File 2478. Lithoprobe
Publication No 294.
Burg, K. E. (1941). Prospecting method and ap-
paratus. Patent 2265513 A.
Dean, T., Tulett, J., & Barnwell, R. (2018). Nodal
land seismic acquisition: The next generation.
EAGE, 36(1), 47―52.
Exploring the Earth’s Crust: History and Results of
Controlled-source Seismology. (2012). Publish-
er: The Geological Society of America Memoir,
Claus Prodehl Geophysical Institute, Univer-
sity of Karlsruhe, Karlsruhe Institute of Tech-
nology, Karlsruhe, Germany Walter D. Mooney
U.S. Geological Survey.
Gao, Z. (Ed.). (1998). Environmental Regulation
of Oil and Gas. London: Kluwer Law Interna-
tional.
Grad, M., Gryn, D., Guterch, A., Janik, T., Keller, R.,
Lang, R., Lyngsie, S. B., Omelchenko, V., Staro-
stenko, V. I., Stephenson, R. A., Stovba, S. M.,
Thybo, H., & Tolkunov, A. (2003). «DOBREfrac-
need availability of many observation sites simultaneously resulting in considerable rise
in prices cost of seismic information. In turn, absence of numerical seismic data renders
impossible development of basic seismicity, seismic monitoring and long-term observation
of seismically dangerous processes in big areas of man-made objects.
The paper presents autonomous seismic stations developed at the Institute of Geo-
physics NAS of Ukraine.Universality of seismic stations allows their use for a wide range
of seismic and seismological problems. Small weight and size make their transportation
easier as well as their mounting in unequipped observation sites in boggy hard-to-reach
areas. Long-continued registration of seismic information and big capacity of operative
internal memory makes possible their use for passive long-term observations. Several
variants of wireless connection have been realized in seismic stations for control of techni-
cal condition of the station, inspection of seismic record quality in real time and remote
programming for alternation its working regime.
Key words: autonomous seismic station, seismic monitoring, seismograms, geological
structure, digital record.
tion’99»—velocity model of the crust and up-
per mantle beneath the Donbas Foldbelt (East
Ukraine). Tectonophysics, 371(1-4), 81―110.
https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00211-7.
Guterch, A., Grad, M., Keller, G. R., Posgay, K.,
Vozár, J., Špičák, A., Brückl, E., Hajnal, Z.,
Thybo, H., & Selvi, O. (2003). CELEBRATION
2000 seismic experiment. Studia Geophysi-
ca et Geodaetica, 47, 659―669. https://doi.
org/10.1023/A:1024728005301.
Healy, J. H., Mooney, W. D., Blank, H. R., Get-
tings, M. E., Kohler, W. M., Lamson, R. J., &
Leone, L. E. (1982). Saudi Arabian seismic de-
ep-refraction profile. Final Proj. Rep., Saudi
Ara bian Deputy Minist. Miner. Resour., Open-
File Rep., USGS OFR-02-37.
Hsiao, K. H., & Yan, H. S. (2009). The review of
reconstruction designs of Zhang Heng’s seis-
moscope. Journal of Japan Association for
Earthquake Engineering, 9(4). https://doi.
org/10.5610/jaee.9.4_1.
Kendall, R. (2015). Cableless Seismic Acquisition.
Tesla Exploration LTD, Calgary.
Keller, G. R., Karlstrom, K. E., Williams, M. L., Mill-
er, K. C., Andronicos, C., Levander, A., Snel-
son, C., & Prodehl, C. (2005). The dynamic na-
ture of the continental crust–mantle boundary:
crustal evolution in the Southern Rocky Moun-
tain region as an example. In: K. E. Karlstrom,
& G. R. Keller (Eds.), The Rocky Mountain Re-
gion: An Evolving Lithosphere — Tectonics, Geo-
chemistry, and Geophysics (pp. 403–420). Am.
Geophys. Un. Monograph, Washington, D.C.
Д. м. Гринь, с. т. вербицький
144 Геофизический журнал № 4, т. 41, 2019
Prodehl, C., Kennett, B., Artemieva, I. M., & Thy-
bo, H. (2013). 100 years of seismic research on
the Moho. Tectonophysics, 609, 9―44. https://
doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.036.
Prodehl, C., Mechie, J., Achauer, U., Keller, G. R.,
Khan, M. A., Mooney, W. D., Gaciri, S. J., &
Obel, J. D. (1994). The KRISP 90 seismic ex-
periment — a technical review. Tectonophysics,
236 (1-4), 33―60. https://doi.org/10.1016/0040-
1951(94)90168-6.
Shave, D. G. (1982). Seismic group recorder system.
Conference Society of Exploration Geophysi-
cists, 45-46. https://doi.org/10.1190/1.1827090.
Starostenko, V., Janik, T., Kolomiyets, K., Czu-
ba, W., Šroda, P., Lysynchuk, D., Grad, M.,
Kovacs, I., Stephenson, R., Thybo, H., Arte-
mieva, I. M, Omelchenko, V., Gintov, O., Ku-
tas, R., Gryn, D., Guterch, A., Hegedus, E.,
Komminaho, K., Legostaeva, O., Tiira, T., &
Tolkunov, A. (2013a). Seismic velocity model of
the crust and upper mantle along profile PAN-
CAKE across the Carpathians between the Pan-
nonian Basin and the East European Craton.
Tectonophysics, 608, 1049―1072. doi:10.1016/j.
tecto.2013.07.008.
Starostenko, V., Janik, T., Lysynchuk, D., Šroda, P.,
Czuba, W., Kolomiyets, K., Aleksandrowski, P.,
Gintov, O., Omelchenko, V., Komminaho, K.,
Guterch, A., Tiira, T., Gryn, D., Legostaeva, O.,
Thybo, H., & Tolkunov, A. (2013b). Mesozoic(?)
lithosphere-scale buckling of the East Euro-
pean Craton in southern Ukraine: DOBRE-4
deep seismic profile. Geophysical Journal
International, 195(2), 740―766. https://doi.
org/10.1093/gji/ggt292.
Starostenko, V., Janik, T., Stephenson, R.,
Gryn, D., Rusakov, O., Czuba, W., Šroda, P.,
Lysynchuk, D., Grad, M., Guterch, A., Flüh, E.,
Thybo, H., Artemieva, I., Tolkunov, A., Sydo-
renko, G., Omelchenko, V., Kolomiyets, K.,
Legostaeva, O., Dannowski, A., & Shulgin, A.
(2016). DOBRE-2 WARR profile: the Earth’s
crust across Crimea between the pre-Azov
Massif and the northeastern Black Sea Basin.
In: M. Sosson, R. A. Stephenson, & S. A. Adamia
(Eds.), Tectonic Evolution of the Eastern Black
Sea and Caucasus (Vol. 428, pp. 199―220).
Geological Society, London, Special Publica-
tions. doi:10.1144/SP428.11.
Starostenko, V., Janik, T., Yegorova, T., Czuba, W.,
Šroda, P., Lysynchuk, D., Aizberg, R., Ga-
retsky, R., Karataev, G., Gribik, Y., Farfuliak, L.,
Kolomiyets, K., Omelchenko, V., Kommina-
ho, K., Tiira, T., Gryn, D., Guterch, A., Lego-
staeva, O., Thybo, H., & Tolkunov, A. (2018).
Lithospheric structure along wide-angle seis-
mic profile GEORIFT 2013 in Pripyat-Dnieper-
Donets Basin (Belarus and Ukraine). Geophysi-
cal Journal International, 212, 1932―1962.
10.1093/gji/ggx509.
Starostenko, V. I., Janik, T., Yegorova, T., Farfu-
liak, L., Czuba, W., Šroda, P., Lysynchuk, D.,
Thybo, H., Artemieva, I., Sosson, M., Volf-
man, Y., Kolomiyets, K., Omelchenko, V.,
Gryn, D., Guterch, A., Komminaho, K., Legos-
taeva, O., Tiira, T., & Tolkunov, A. (2015). Seis-
mic model of the crust and upper mantle in the
Scythian Platform: the DOBRE-5 profile across
the northwestern Black Sea and the Crimean
Peninsula. Geophysical Journal International,
201, 406―428. doi:10.1093/gji/ggv018.
Wang, Z. D. (1963). Ke Ji Kao Gu Lun Cong. Bei-
jing, China: Cultural Press (in Chinese).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167616 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3100 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-27T11:41:50Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гринь, Д.М. Вербицький, С.Т. 2020-04-02T07:47:52Z 2020-04-02T07:47:52Z 2019 Автономні цифрові сейсмічні станції SV / Д.М. Гринь, С.Т. Вербицький // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 125-144. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 0203-3100 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i4.2019.177376 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167616 550.834; 550.34.06 Наведено історичний огляд розвитку автономних сейсмостанцій, найбільш популярних в Європі і Північній Америці, які використовувалися в масштабних міжнародних проектах з вивчення глибинної будови Землі протягом останніх 50 років. Приведен исторический обзор развития автономных сейсмостанций, наиболее популярных в Европе и Северной Америке, которые использовались в масштабных международных проектах по изучению глубинного строения Земли в течение последних 50 лет. Likewise historical review has been presented on development of autonomous seismic stations the most popular in Europe and North America used in large-scale international projects on studies of deep structure of the Earth during the latest 50 years. Автори висловлюють щиру подяку у сприянні та всебічній допомозі під час створення, тестування та польових випробувань сейсмічних станцій SV заступнику генерального директора ДП «Укргеофізика» Толкунову Анатолію Петровичу. uk Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал Автономні цифрові сейсмічні станції SV Автономные цифровые сейсмические станции SV Autonomous digital seismic stations SV Article published earlier |
| spellingShingle | Автономні цифрові сейсмічні станції SV Гринь, Д.М. Вербицький, С.Т. |
| title | Автономні цифрові сейсмічні станції SV |
| title_alt | Автономные цифровые сейсмические станции SV Autonomous digital seismic stations SV |
| title_full | Автономні цифрові сейсмічні станції SV |
| title_fullStr | Автономні цифрові сейсмічні станції SV |
| title_full_unstemmed | Автономні цифрові сейсмічні станції SV |
| title_short | Автономні цифрові сейсмічні станції SV |
| title_sort | автономні цифрові сейсмічні станції sv |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167616 |
| work_keys_str_mv | AT grinʹdm avtonomnícifrovíseismíčnístancíísv AT verbicʹkiist avtonomnícifrovíseismíčnístancíísv AT grinʹdm avtonomnyecifrovyeseismičeskiestanciisv AT verbicʹkiist avtonomnyecifrovyeseismičeskiestanciisv AT grinʹdm autonomousdigitalseismicstationssv AT verbicʹkiist autonomousdigitalseismicstationssv |