Charakterystyka

Program FOCI został stworzony z myślą o wykorzystaniu w analizie wstrząsów rejestrowanych przez kopalniane stacje sejsmiczne. Składa się on z dwóch oddzielnych modułów: modułu inwersji tensora momentu sejsmicznego oraz modułu analizy spektralnej sygnału.

Moduł inwersji tensora momentu sejsmicznego

Inwersja tensora momentu sejsmicznego pozwala na obliczenie mechanizmu analizowanego zjawiska w formie tensora momentu sejsmicznego. Tensor momentu sejsmicznego umożliwia określenie położenia w przestrzeni (azymut/zapadanie/bieg) płaszczyzn uskoku na których wystąpił wstrząs. Umożliwia także bardziej szczegółowe określenie mechanizmu zjawiska, np. charakteru zjawiska (poślizg na uskoku, eksplozja – zawał, implozja). Obliczane parametry to:

  • Położenie płaszczyzn uskoku (azymut/zapadanie/bieg)
  • Kierunki osi tensji i kompresji (użyteczne np. w inwersji tensora naprężeń w regionie wystąpienia wstrząsu)
  • Dekompozycja tensora na trzy składowe: eksplozyjną/implozyjną (charakteryzuje zmianę objętości w ognisku wstrząsu), jednoosiowe ściskanie/rozciąganie oraz składową ścinającą (opisującą poślizg na uskoku)
  • Moment sejsmiczny i magnituda momentu sejsmicznego (najbardziej wiarygodne parametry opisujące siłę trzęsienia ziemi)
  • Składowe tensora momentu sejsmicznego

Rozwiązania przedstawiane są w formie tzw. „piłek plażowych”, będących graficzną reprezentacją rozwiązania tensora momentu sejsmicznego. Inwersja przeprowadzana jest z wykorzystaniem kilku scenariuszy, dzięki którym otrzymujemy kilka wariantów rozwiązania. Pozwala to na zorientowanie się co do dominującego typu mechanizmu wstrząsu: czy przeważało ścinanie, jednoosiowe ściskanie, eksplozja lub implozja. Zapraszam do przeglądnięcia Galerii prezentującej działanie programu.

Uskok normalny
Dwa warianty uskoku normalnego (od prawej) wraz z odpowiadającym im graficznym rozwiązaniem płaszczyzn uskoku (po lewej).
Uskok przesuwczy
Dwa warianty uskoku przesuwczego (od prawej) wraz z odpowiadającym im graficznym rozwiązaniem płaszczyzn uskoku (po lewej).
Uskok odwrócony
Dwa warianty uskoku odwróconego (od prawej) wraz z odpowiadającym im graficznym rozwiązaniem płaszczyzn uskoku (po lewej).

Obliczenia wykonywane są z wykorzystaniem pierwszych wstąpień fali podłużnej (P) na zarejestrowanych sejsmogramach, dzięki temu możliwe jest szybkie obliczenie mechanizmu wstrząsu. Zaznaczenie pierwszego wstąpienia jest wspomagane półautomatycznym pikerem przyśpieszającym fazę przygotowania sygnału do przetwarzania.

Foci - przykładowa mapa z mechanizmami
Mapa fragmentu kopalni z zaznaczonymi rozwiązaniami tensora momentu sejsmicznego obliczonymi przy pomocy programu Foci
Foci - Mechanizmy ogniska obliczone dla rejonu zatoki Korynckiej
Foci - Mechanizmy ogniska obliczone dla rejonu zatoki Korynckiej z wykorzystaniem programu FOCI.

Moduł analizy spektralnej sygnału

Analiza spektralna sygnału pozwala na określenie dodatkowych parametrów wstrząsu sejsmicznego na podstawie zarejestrowanych sejsmogramów. Program FOCI umożliwia wygodną analizę spektralną sygnałów z wykorzystaniem zarówno fal podłużnych (P) jak i fal poprzecznych (S).

W pierwszym kroku, użytkownik zaznacza fragmenty fali P i/lub S do analizy spektralnej. Zebrane wycinki są wstępnie przetwarzane i transformowane do domeny częstotliwości (z wykorzystaniem FFT). W kolejnym kroku algorytm automatycznie oblicza dwa podstawowe parametry spektr: poziom spektralny oraz częstotliwość narożną. Na ich podstawie, z wykorzystaniem dodatkowyc danych dostarczonych przez użytkownika, obliczane są następujące parametry ogniska sejsmicznego:

  • Moment sejsmiczny
  • Magnituda momentu sejsmicznego
  • Rozmiar uskoku
  • Energia wyzwolona w postaci fal sejsmicznych
  • Statyczny spadek naprężeń
  • Naprężenie pozorne
  • Średnie przemieszczenie na uskoku