geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2024-3-65geophystech-370Research ArticleСтатьиИзвлечение поперечной сейсмической волны из записей сейсмического шума на Таштагольском железорудном месторождении методом пассивной интерферометрииSeismic shear-wave extraction from ambient seismic noise records at the Tashtagol iron using the passive interferometry methodhttps://orcid.org/0000-0003-0037-7871БережневЯ. М.BerezhnevY. M.

Ярослав Максимович Бережнев – младший научный сотрудник лаборатории обработки и анализа сейсмических данных; инженер лаборатории сейсмической томографии. Основные научные интересы: пассивная сейсмическая интерферометрия, мониторинг изменений сейсмических скоростей.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3; 30090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Yaroslav M. Berezhnev

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090; Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

BerezhnevYM@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5730-5305БеловежецН. Н.BelovezhetsN. N.

Надежда Николаевна Беловежец – младший научный сотрудник лаборатории обработки и анализа сейсмических данных; инженер лаборатории сейсмической томографии. Основные научные интересы: шумовая сейсмическая интерферометрия, поверхностно-волновая томография.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3; 30090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Nadezhda N. Belovezhets

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090; Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

BelovezhetsNN@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8228-2870РукавишниковГ. Д.RukavishnikovG. D.

Георгий Дмитриевич Рукавишников – заведующий центром геодинамического мониторинга. Основные научные интересы: геомеханика блочных массивов, сейсмические наблюдения в глубоких шахтах.

199106, 22-я Линия В.О., 3, корпус 1, оф. 406, Санкт-Петербург; 630091, Новосибирск, Красный пр., 54

Georgy D. Rukavishnikov

St. Petersburg, 22 Line V.O., 3/1, of. 406, 199106; Krasny Ave, 54, Novosibirsk, 630091

geodmiruk@gmail.comИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RAS; Novosibirsk State UniversityRussian FederationАО «ВНИМИ»; Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАНРоссияVNIMI JSC; N.A. Chinakal Institute of Mining SB RASRussian Federation202411122024036573Copyright © Бережнев Я.М., Беловежец Н.Н., Рукавишников Г.Д., 20242024Бережнев Я.М., Беловежец Н.Н., Рукавишников Г.Д.Berezhnev Y.M., Belovezhets N.N., Rukavishnikov G.D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/370

В настоящей работе впервые к данным сейсмического шума, зарегистрированным на Таштагольском железорудном месторождении, был применен метод пассивной интерферометрии. В качестве данных были использованы непрерывные сейсмические записи одних суток с шести сейсмических станций. Метод пассивной интерферометрии основывается на анализе кросс-корреляционных функций сейсмического шума. На итоговых кросс-корреляциях были успешно выделены поперечные сейсмические волны, распространяющиеся между сейсмическими станциями. Результаты работы дают основание полагать, что в дальнейшем для данных шахт будет возможно проведение исследований с помощью шумовой сейсмической томографии

In this paper, the passive interferometry method was applied for the first time to seismic noise data recorded at the Tashtagol iron ore deposit. The passive interferometry method is based on the analysis of cross-correlation functions of seismic noise. Continuous seismic records from one day at six seismic stations formed the data set used in this analysis. We have successfully identified shear seismic waves propagating between seismic stations on the obtained cross-correlations. The results demonstrate the potential of using ambient seismic noise tomography to study mining data.

шумовая сейсмическая интерферометрияпоперечная сейсмическая волнажелезорудное месторождениеТаштагольское месторождениешахтаambient seismic noise interferometryseismic shear-waveiron ore depositTashtagol depositmineРабота была выполнена в рамках государственного задания FSUS-2022-0019.The study was carried out as part of government assignment, Project FSUS-2022-0019.ReferencesГаврилов А.Г., Штирц В.А., Рукавишников Г.Д. Современные подходы контроля напряженно-деформированного состояния массива горных пород по данным сейсмических наблюдений на Таштагольском железорудном месторождении // Горная промышленность. 2024. № 3S. С. 32–36. doi:10.30686/1609-9192-2024-3S-32-36.Bensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. 2007. Vol. 169 (3). P. 1239–1260. doi:10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Еременко А.А., Мулев С.Н., Штирц В.А. Мониторинг геодинамических явлений микросейсмическим методом при освоении удароопасных месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022. № 1. C. 12–22. doi:10.15372/FTPRPI20220102.Boué P., Poli P., Roux P., Campillo M., Briand X. Phase velocity tomography of surface waves using ambient noise cross-correlation and array processing // Journal of Geophysical Research. 2014. Vol. 119 (1). P. 519–529. doi:10.1002/2013JB010446.Мулев С.Н., Рукавишников Г.Д., Мороз Д.И., Пашкова В.И., Мороз Н.Е. Мониторинг напряженного состояния сейсмическими и расчетными методами на шахтах АО «Воркутауголь» // Уголь. 2022. № 12. С. 88–93. doi:10.18796/00415790-2022-12-88-93.Czarny R., Marcak H., Nakata N., Pilecki Z., Zbigniew I. Monitoring velocity changes caused by underground coal mining using seismic noise // Pure and Applied Geophysics. 2016. Vol. 173. P. 1907–1916. doi:10.1007/s00024-015-1234-3.Рукавишников Г.Д., Мулёв С.Н., Гаврилов А.Г. Опыт применения и перспективы развития системы сейсмического мониторинга ГИТС на Таштагольском железорудном месторождении // Горная промышленность. 2023. № S1. С. 90–95. doi:10.30686/1609-9192-2023-S1-90-95.Eremenko A.A., Mulev S.N., Shtirts V.A. Microseismic monitoring of geodynamic phenomena in rockburst-hazardous mining condition // Journal of Mining Science. 2022. Vol. 58 (1). P. 10–19. doi:10.1134/s1062739122010021.Штирц В.А., Колтышев В.Н. Отработка блоков и распределение толчков после массовых взрывов в условиях Таштагольского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 7. С. 54–59.Gavrilov A.G., Shtirts V.A., Rukavishnikov G.D. Modern approaches to control stress-strain state of rock mass using seismic data at the Tashtagol iron mine // Russian Mining Industry. 2024. Vol. 3S. P. 32–36.Bensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. 2007. Vol. 169 (3). P. 1239–1260. doi:10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Lin F., Li D., Clayton R.W., Hollis D. High-resolution 3D shallow crustal structure in Long Beach, California: Application of ambient noise tomography on a dense seismic array // Geophysics. 2013. Vol. 78 (4). P. Q45–Q56. doi:10.1190/geo2012-0453.1.Boué P., Poli P., Roux P., Campillo M., Briand X. Phase velocity tomography of surface waves using ambient noise cross-correlation and array processing // Journal of Geophysical Research. 2014. Vol. 119 (1). P. 519–529. doi:10.1002/2013JB010446.Liu Y., Zhang H., Fang H., Yao H., Gao J. Ambient noise tomography of three-dimensional near-surface shear wave velocity structure around the hydraulic fracturing site using surface microseismic monitoring array // Journal of Applied Geophysics. 2018. Vol. 159. P. 209–217. doi:10.1016/j.jappgeo.2018.08.009.Czarny R., Marcak H., Nakata N., Pilecki Z., Zbigniew I. Monitoring velocity changes caused by underground coal mining using seismic noise // Pure and Applied Geophysics. 2016. Vol. 173. P. 1907–1916. doi:10.1007/s00024-015-1234-3.Moreau L., Stehly L., Boué P., Lu Y., Larose E., Campillo M. Improving ambient noise correlation functions with an SVD-based Wiener filter // Geophysical Journal International. 2017. Vol. 211. P. 418–426. doi:10.1093/gji/ggx306.Lin F., Li D., Clayton R.W., Hollis D. High-resolution 3D shallow crustal structure in Long Beach, California: Application of ambient noise tomography on a dense seismic array // Geophysics. 2013. Vol. 78 (4). P. Q45–Q56. doi:10.1190/geo2012-0453.1.Mulev S.N., Rulavishnikov G.D., Moroz D.I., Pashkova V.I., Moroz N.E. Monitoring of the stress state by seismic and numerical methods at the mines of JSC “Vorkutaugol” // Ugol (Russian Coal Journal). 2022. Vol. 12. P. 88–93. doi:10.18796/0041-5790-2022-12-88-93.Liu Y., Zhang H., Fang H., Yao H., Gao J. Ambient noise tomography of three-dimensional near-surface shear wave velocity structure around the hydraulic fracturing site using surface microseismic monitoring array // Journal of Applied Geophysics. 2018. Vol. 159. P. 209–217. doi:10.1016/j.jappgeo.2018.08.009.Nakata N., Snieder R., Tsuji T., Larner K., Matsuoka T. Shear wave imaging from traffic noise using seismic interferometry by cross-coherence // Geophysics. 2011. Vol. 76 (6). P. SA97–SA106. doi:10.1190/geo2010-0188.1.Moreau L., Stehly L., Boué P., Lu Y., Larose E., Campillo M. Improving ambient noise correlation functions with an SVD-based Wiener filter // Geophysical Journal International. 2017. Vol. 211. P. 418–426. doi:10.1093/gji/ggx306.Olivier G., Brenguier F., Campillo M., Lynch R., Roux P. Body-wave reconstruction from ambient seismic noise correlations in an underground mine // Geophysics. 2015. Vol. 80 (3). P. KS11–KS25. doi:10.1190/geo2014-0299.1.Nakata N., Snieder R., Tsuji T., Larner K., Matsuoka T. Shear wave imaging from traffic noise using seismic interferometry by cross-coherence // Geophysics. 2011. Vol. 76 (6). P. SA97–SA106. doi:10.1190/geo2010-0188.1.Rukavishnikov G.D., Mulev S.N., Gavrilov A.G. Experience of application and prospects for the development of the GITS seismic monitoring system at the Tashtagolsky iron ore deposit // Russian Mining Industry. 2023. Vol. 1S. P. 90–95. doi:10.30686/1609-9192-2023-S1-90-95.Olivier G., Brenguier F., Campillo M., Lynch R., Roux P. Body-wave reconstruction from ambient seismic noise correlations in an underground mine // Geophysics. 2015. Vol. 80 (3). P. KS11–KS25. doi:10.1190/geo2014-0299.1.Sabra K., Roux P., Kuperman W. Emergence rate of the time-domain Green’s function from the ambient noise cross-correlation function // Journal of the Acoustical Society of America. 2005. Vol. 118 (6). P. 3524–3531. doi:10.1121/1.2109059.Sabra K., Roux P., Kuperman W. Emergence rate of the time-domain Green’s function from the ambient noise cross-correlation function // Journal of the Acoustical Society of America. 2005. Vol. 118 (6). P. 3524–3531. doi:10.1121/1.2109059.Seats K.S., Lawrence J.F., Prieto G.A. Improved ambient noise correlation functions using Welch′s method // Geophysical Journal International. 2012. Vol. 188 (2). P. 513–523. doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05263.x.Seats K.S., Lawrence J.F., Prieto G.A. Improved ambient noise correlation functions using Welch′s method // Geophysical Journal International. 2012. Vol. 188 (2). P. 513–523. doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05263.x.Shapiro N.M., Campillo M. Emergence of broadband Rayleigh waves from correlations of the ambient seismic noise // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31 (7). P. L07614. doi:10.1029/2004GL019491.Shapiro N.M., Campillo M. Emergence of broadband Rayleigh waves from correlations of the ambient seismic noise // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31 (7). P. L07614. doi:10.1029/2004GL019491.Shtirts V.A., Koltyshev V.N. Development blocks and the distributions of aftershocks after massive explosions in the conditions of the Tashtagol deposit // Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015. Vol. 7. P. 54–59.Snieder R. Coda wave interferometry and the equilibration of energy in elastic media // Physical Review E. 2002. Vol. 66 (4). P 046615. doi:10.1103/PHYSREVE.66.046615.Snieder R. Coda wave interferometry and the equilibration of energy in elastic media // Physical Review E. 2002. Vol. 66 (4). P 046615. doi:10.1103/PHYSREVE.66.046615.Zhang J., Gerstoft P., Shearer P. High-frequency P-wave seismic noise driven by ocean winds // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36 (9). P. L09392. doi:10.1029/2009GL037761.Zhang J., Gerstoft P., Shearer P. High-frequency P-wave seismic noise driven by ocean winds // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36 (9). P. L09392. doi:10.1029/2009GL037761

The authors declare that there are no conflicts of interest present.