2.5. Сейсмоакустичні і шумові поля

Природні сейсмоакустичні і шумові поля являють собою пружні хвилі з різною частотою коливань, створені землетрусами, ударами метеоритів і розрядкою напруженого стану масивів гірських порід у результаті різноманітних динамічних.

2.5.1. Пружні поля землетрусів. У результаті землетрусу від його центра, який називається гіпоцентром, розходяться пружні хвилі: подовжні з коливанням частинок порід надр уздовж напрямку променів і поперечними, обумовленими пружними хвилями зсуву. Від епіцентру землетрусу (проекції гіпоцентру на земну поверхню) уздовж земної поверхні поширюються поверхневі хвилі Лява і Релея. Оскільки Земля складається з концентричних оболонок, на границях яких змінюються пружні параметри, то на них утворяться об'ємні відбиті і заломлені, у тому числі обмінні хвилі (падаюча поздовжня може створювати поперечну хвилю, і навпаки). Після кожного землетрусу утворяться пружні хвилі з частотами від 0,01 до 10 Гц. Дальність їхнього поширення і тривалість існування залежать від інтенсивності землетрусу, глибини залягання гіпоцентру, швидкості поширення пружних хвиль і їхнього поглинання в різних оболонках Землі.

Землетруси пов'язують з тектонічним життям планети. Вогнища їх зосереджені в сейсмоактивних зонах, особливо в межах областей молодої альпійської складчастості. Неглибокі землетруси з глибиною вогнища до 30—70 км, видимо, зв'язані з розрядкою напруг, що відбувається, за рахунок повільного плину речовини в підстиляючій астеносфері . Як спусковий механізм таких землетрусів виступає зміна сонячної активності, особливо з 22-літньою періодичністю. Проміжні (із глибиною вогнища 70—300 км) і глибокі (із глибиною 300—700 км) землетрусу зв'язані з нестійким станом і повзучістю речовини в астеносфері і мантії Землі.

Перед початком землетрусів можуть виникати різні механоелектричні явища. У результаті поблизу земної поверхні виникає електромагнітне випромінювання, що викликає, у свою чергу, збурювання атмосферної електрики й іоносфери. Спостерігаються й інші геофізичні провісники землетрусів, що, однак, далеко не завжди можуть служити підставою для прогнозування часу землетрусів. У всякому разі, складання прогнозу гіпотетично можливо лише при використанні комплексу прогнозних геолого-геофізичних методів. При сильних землетрусах виникають власні коливання Землі, що, подібно дзвону, випромінює зверхінфрачастотні коливання з частотою менш 0,001 Гц.

Таким чином, унаслідок землетрусів, а їхня кількість складає близько 800 тис. у рік, у Землі практично постійно існує поле пружних (сейсмічних) коливань. Вивчення цього поля, як і інших геофізичних полів, які супроводжують землетруси, у досить великому числі пунктів, а також організація сейсмічного й електромагнітного моніторингу подає багату інформацію для геодинамічних екологічних досліджень. Головне їхнє призначення — прогнозування катастрофічних землетрусів у сейсмонебезпечних зонах. Важливий також сейсмічний моніторинг у зонах глибинних розломів земної кори, де нерідко виявляється сейсмоактивність у вигляді локальних малоглибинних інтенсивних місцевих землетрусів. Подібні локальні сейсмічні удари особливо небезпечні в умовах промислових об'єктів і міських агломерацій, тому що їх важко відрізнити від промислових вибухів.

2.5.2. Шумові поля сейсмічної емісії. При зміні напруженого стану масивів гірських порід, що передує виверженню вулканів, землетрусам, гірським ударам, обвалам, лавино- і зсувуутворенню, іншим геодинамічним процесам, виникають шумові поля звукового діапазону частот (10—10⁴ Гц). Подібні поля називаються полями сейсмічної чи акустичної емісії. При протіканні геодинамічних процесів, які викликані природними деформаціями в земній корі чи технологічною діяльністю, наприклад розробкою родовищ нафти, виникають внутрішні механічні напруги, що приводять до появи шумів, різних за амплітудою і частотою коливань.

Таким чином, сейсмоакустична емісія є результатом нагромадження і розрядки напруг і деформацій, що відбуваються, обумовлених різною вібро- і тензочутливістю масивів гірських порід. У результаті у верхній частині земної кори постійно спостерігаються шумові поля, аналіз інтенсивності і частотного спектра яких може подавати інформацію для рішення геодинамічних екологічних задач.