Foci

FOCI jest aplikacją umożliwiającą analizę parametrów ogniska sejsmicznego na podstawie zarejestrowanych sejsmogramów. Aplikacja pozwala na:

  • Obliczenie tensora momentu sejsmicznego, położenia płaszczyzn uskoku oraz względnego przemieszczenia skrzydeł uskoku względem siebie na skutek wstrząsu sejsmicznego.
  • Obliczenie podstawowych statycznych i dynamicznych parametrów ogniska wstrząsu sejsmicznego z wykorzystaniem analizy spektralnej sygnału.

Program jest dostosowany do działania z regionalnymi i lokalnymi sieciami sejsmicznymi, co czyni go niezmiernie użytecznym w analizie danych pochodzących z kopalnianych sieci sejsmicznych.

Program pracuje pod kontrolą systemu operacyjnego Windows 2000/XP/Vista/7/810 (32/64-bitowych). Program nie działa poprawnie na wcześniejszych wersjach systemu Windows.

Charakterystyka programu

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

Czytaj więcej...

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

Obsługiwane formaty danych

Pełna (komercyjna) wersja programu FOCI umożliwia odczytanie większości zapisów sygnałów kopalnianych stacji sejsmicznych stosowanych w Polsce. Wersja TRIAL umożliwia odczyt i własnego formatu FSF którego pełna dokumentacja jest dostępna w pakiecie programu.

Czytaj więcej...

Program obsługuje następujące formaty danych.

  • MBI, MBJ, MIN – zapisy sygnałów rejestrowanych przez kopalniane stacje sejsmiczne Legnisko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego bazujące na rejestratorze ELOGOR-C.
  • BIN, ASC, S16, S25 – różne warianty zapisów sygnałów typowe dla zjawisk sejsmicznych pochodzących z kopalni węgla w Polsce bazujące na systemach ARAMIS, ARAMIS-ME or SOS.
  • FSF – natywny format wykorzystywany przez program FOCI. Pełna wersja programu zawiera dokumentację formatu FSF, bibliotekę statyczną (LIB/C++) pozwalającą do obsługi plików w tym formacie, a także skrypty pozwalające na odczyt i zapis plików FSF w środowisku MATLAB.

Program FOCI pozwala oczywiście na zapis i późniejsze odtworzenie otrzymanych rozwiązań. Dodatkowo, możliwy jest eksport otrzymanych rozwiązań tensora momentu sejsmicznego lub analizy spektralnej do plików tekstowych, a także do plików w formacie XML. Niektóre wyniki obliczeń (np. graficzne rozwiązanie tensora momentu sejsmicznego) można wyeksportować bezpośrednio jako obrazek (w formatach PDF/EPS/PNG/BMP i innych).

Pobierz pakiet FOCI

Program dostępny jest w dwóch wersjach: darmowej i pełnej. Obie wersje programu umożliwiają pełną analizę danych sejsmicznych, różnią się jednak typem obsługiwanych formatów danych. Do wykorzystania pełnej wersji programu konieczne jest posiadanie licencji.

  • Wersja darmowa umożliwia odczytywanie wyłącznie plików sygnałów w formacie FSF. Ta wersja pozwala zaznajomić się z programem FOCI bez ponoszenia jakichkolwiek kosztów. Do instalatora programu dołączony jest zestaw plików zawierających zapisy wstrząsów skonwertowanych do FSF pochodzących z różnych kopalni.
  • Wersja pełna obsługuje wiele dodatkowych formatów danych pochodzących z kopalnianych sieci sejsmometrycznych. Wersję rozszerzoną programu można pobrać, posiadając ważną licencję. Jeśli jesteś zainteresowany przetwarzaniem danych z wykorzystaniem programu FOCI, napisz do autora programu.

Dodatkowe materiały

Instrukcje

Lista różnych dokumentów związanych z obsługą programu Foci (dokumenty te są także dostępne po zainstalowaniu programu na komputerze):

Icon

Foci - Instalacja i Konfiguracja programu 138 KB 4 downloads

Dokument opisuje procedurę instalacji i konfiguracji programu FOCI. ...
Icon

Foci - Pierwsze kroki w programie 608.75 KB 6 downloads

Dokument opisuje pierwsze kroki w programie Foci ...
Icon

Foci - Wymagania Sygnały 30.55 KB 6 downloads

Dokument opisuje dane potrzebne do analizy tensora momentu sejsmicznego i analizy...

Przykłady zastosowania

Dodatkowe dokumenty (artykuły, materiały konferencyjne, postery, streszczenia) związane z programem lub prezentujące rezultaty zastosowania programu w praktyce:

Icon

Focal mechanism of earthquakes from the June 1987 swarm in Aswan, Egypt, calculated by the moment tensor inversion 290.73 KB 4565 downloads

Hassoup, A. and G. Kwiatek (2005). Focal mechanism of earthquakes from the June 1987...
Icon

Routine analysis of focal mechanism — moment tensor solutions of moderate, small magnitude events in Greece: An example of the Gulf of Corinth region 14.11 MB 3 downloads

Geophys. Res. Abstr., volume 9, pages EGU2007–A–01706, European Geosciences Union ...
Icon

Study of the interaction among mining induced seismic events in the Legnica-Glogów Copper District, Poland 673.18 KB 6253 downloads

Orlecka-Sikora, B., E. E. Papadimitriou, and G. Kwiatek (2009). Study of the interaction...

Tutoriale

Lista tutoriali umieszczonych na serwisie YouTube.

UWAGA: Po uruchomieniu tutorialu warto sprawdzić, czy oglądasz najlepszą jakościowo (720 pixeli HD) wersję dostępną na serwisie YouTUBE!

Mechanizm ogniska

Klip wideo zawiera ogólne informacje dotyczące obliczania mechanizmu ogniska sejsmicznego w programie FOCI

Automatyczne pikowanie

Klip wideo przedstawia sposób wykorzystania półautomatycznego pikera fali P w programie FOCI.

Test wpływu stacji

Klip wideo przedstawia sposób działania “testu wpływu stacji” w celu usprawnienia przetwarzania tensora momentu sejsmicznego.

Analiza spektralna – Cz. 1. Wprowadzenie

Wprowadzenie do modułu analizy spektralnej.

 

 

Podziękowania

Paweł Wiejacz, Bogusław Domański, Sławomir Jerzy Gibowicz, Marek Burdzy, Ryszard Makowski, Marian Król, Wojciech Dębski, Eugeniusz Koziarz, Ilona Kwiatkowska, Marcin Pussak, Anita Zych-Kotwicka, Artur Kotwicki, Łukasz Rudziński, Nikos Melis, Beata Orlecka-Sikora, Bożena Hersztowska, Katrin Plenkers, Grzegorz Lizurek, Grażyna Maziarz-Wiorek, Bożena Hersztowska, Katrin Plenkers, Oliver Germer, Patricia Martinez-Garzon, Wojciech Białoń.