Keywords
electromagnetic emission
magnetic noise
Section
Abstract
The article presents the results of observations of magnetic induction variations using magnetomodulation sensors. Electromagnetic (EM) emission signals in the range of 0.01–200 Hz generated by a sample of red siltstone under uniaxial loading process in a laboratory experiment were registered. Equipment and methods of measurement are described. The software used makes it possible to extract ultra-low frequency EM emission signals from the primary recording of magnetic induction variations against the background of general magnetic noise of technogenic origin, while preserving their information content. It is shown that after the rock sample is destroyed, the maximum amplitude of the EM emission signals appears in the ultra-low frequency part of the spectrum. It is established that magnetomodulation sensors have sufficient sensitivity and resolution to register EM emission signals in the frequency range 0.01–200 Hz, which appears when rock samples are destroyed during their loading.
References
Беляев Г.Г., Чмырев В.М., Клейменова Н.Г., Козырева О.В. Электромагнитный ультранизкочастотный фон мегаполиса (г. Москва) // Геомагнетизм и аэрономия. 2003. Т. 43. № 5. С. 697–701 [Belyaev G.G., Chmyrev V.M., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V. Ultra-low-frequency electromagnetic background of a megapolis (Moscow) // Geomagnetism and aeronomy. 2003. V. 43. № 5. P. 650–653 (in Russian)].
Бизяев А.А., Яковицкая Г.Е. О контроле динамических проявлений горного давления с использованием усовершенствованной аппаратуры регистрации сигналов ЭМИ // ФТПРПИ. 2015. № 5. С. 115–123 [Bizyaev A.A., Yakovitskaya G.E. On the control of dynamic manifestations of mountain pressure using advanced equipment for recording EM emission // FTPRPI. Physical and technical problems of mining. 2015. № 5. P. 115–123 (in Russian)].
Вострецов А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е. и др. Регистрация электромагнитного излучения при трещинообразовании горных пород с помощью цифровой автоматизированной системы измерений // Прикладная механика и техническая физика. 1997. Т. 38. № 1. С. 167–169 [Vostretsov A.G., Kulakov G.I., Yakovitskaya G.E. et al. Registration of electromagnetic radiation during rock fracturing using a digital automated measurement system // Applied Mechanics and technical Physics. 1997. V. 38. № 1. P. 167–169 (in Russian)].
Колесник А.Г., Колесник С.А., Бородин А.С. и др. Электромагнитный фон городских территорий диапазона промышленных частот // Вестник Том. гос. ун-та. 2007. № 297. С. 161–164 [Kolesnik A.G., Kolesnik S.A., Borodin A.S. et al. Electromagnetic background of urban areas of the industrial frequency range // Vestnik Tomsk of the State University. 2007. №. 297. P. 161–164 (in Russian)].
Курленя М.В., Вострецов А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излучения. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2000. 231 c. [Kurlenya M.V., Vostretsov A.G., Kulakov G.I., Yakovitskaya G.E. Yakovitskaya G.E. Registration and processing of electromagnetic radiation signals. Novosibirsk: Publishing House of the SB RAS. 2000. 231 p. (in Russian)].
Лось В.Ф., Лементуева Р.А., Ирисова Е.Л. Решение аппаратурно-методических проблем и изучение электромагнитного излучения в лабораторных экспериментах по разрушению горных пород // Сейсмические приборы. 2010. Т. 46. № 4. С. 14–24 [Los V.F., Lementueva R.A., Irisova E.L. Solving hardware and methodological problems and studying electromagnetic radiation in laboratory experiments on rock destruction // Seismic instruments. 2010. V. 46. № 4. P. 14–24 (in Russian)].
Матюков В.Е. Практические результаты электромагнитно мониторинга сейсмоактивных зон (обзор) // Вестник КРСУ. 2011. Т. 11. № 4. С. 15–23 [Matyukov V.E. Practical results of electromagnetic monitoring of seismoactive zones (review) // Bulletin of KRSU. 2011. V. 11. № 4. P. 15–23 (in Russian)].
Мешков А.А., Ледяев Н.В., Хамутский А.А. и др. Совершенствование способа регистрации электромагнитного излучения при нарушении сплошности горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6(2). С. 135–148 [Meshkov A.A., Ledyaev N.V., Khamutsky A.A. et al. Improvement of the method of registration of electromagnetic radiation in violation of the continuity of rocks // Mining information and analytical bulletin. 2022. № 6(2). P. 135–148 (in Russian)]. http://dx.doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_135
Мулев С.Н., Старников В.Н., Романевич О.А. Современный этап развития геофизического метода регистрации естественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ) // Уголь. 2019. С. 6–14 [Mulev S.N., Starnikov V.N., Romanevich O.A. The modern stage of development of the geophysical method of registration of natural electromagnetic radiation (EMI) // Ugol. 2019. P. 6–14 (in Russian)]. http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-10-6-14
Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1993. 312 с. [Sobolev G.A. Fundamentals of earthquake forecasting. Moscow: Nauka, 1993. 312 p (in Russian)].
Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники / Отв. ред. В.Н. Страхов. М.: Наука, 2003. 270 с. [Sobolev G.A., Ponomarev A.V. Physics of Earthquakes and Precursors / Executive editor V.N. Strakhov. Moscow: Nauka. 2003. 270 p (in Russian)].
Сокол-Кутыловский О.Л., Тягунов Д.С. Об источниках городского низкочастотного электромагнитного шума // Уральский геофизический вестник. 2009. № 1(14). С. 59–64 [Sokol-Kutylovsky O.L., Tyagunov D.S. About the sources of urban low-frequency electromagnetic noise // Ural Geophysical Bulletin. 2009. № 1(14). P. 59–64 (in Russian)].
Сокол-Кутыловский О.Л. Автопараметрический датчик магнитной индукции // Датчики и системы. 2009. № 1. С. 37–39 [Sokol-Kutylovsky O.L. Autoparametric magnetic induction sensor // Sensors and systems. 2009. № 1. P. 37–39 (in Russian)].
Сокол-Кутыловский О.Л., Тягунов Д.С. Влияние техногенных магнитных полей на геомагнитные измерения в обсерваториях // Измерительная техника. 2012. № 9. С. 58–60 [Sokol-Kutylovskii O.L., Tyagunov D.S. The effect of technogenic magnetic fields on geomagnetic measurements in observatories // Measurement techniques. 2012. № 9. P. 58–60 (in Russian)].
Сурков В.В. Электромагнитные эффекты при землетрясениях и взрывах. М.: МИФИ, 2000. 447 с. [Surkov V.V. Electromagnetic effects in earthquakes and explosions. Moscow: MEPhI, 2000. 447 p (in Russian)].
Тягунов Д.С. Распределение городского техногенного магнитного шума в зависимости от расстояния (на примере Екатеринбурга) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2018. № 1(37). С. 84–91 [Tyagunov D.S. Distribution of urban technogenic magnetic noise depending on distance (on the example of Yekaterinburg) // Vestnik KRAUNTs. Earth Sciences. 2018. № 1(37). P. 84–91 (in Russian)].
Тягунов Д.С., Шестаков А.Ф. Регистрация ультранизкочастотного электромагнитного излучения при нагружении образца горной породы // Измерительная техника. 2024а. № 73(7). С. 52–59 [Tyagunov D.S., Shestakov A.F. Registration of ultra-low-frequency electromagnetic emission during loading of a rock sample // Measuring technique. 2024a. № 73(7). P. 52–59 (in Russian)]. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-7-52-59
Тягунов Д.С., Шестаков А.Ф. Регистрация магнитомодуляционным датчиком низкочастотного электромагнитного излучения в лабораторных экспериментах по разрушению образцов горных пород // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2024б. № 3(63). С. 18–28 [Tyagunov D.S., Shestakov A.F. Registration of low-frequency electromagnetic emission by a magnetomodulation sensor in laboratory experiments on the destruction of rock samples // Vestnik KRAUNTS. Earth Sciences. 2024б. № 3(63). P. 18–28 (in Russian)]. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2024-3-63-18-28
Флоренский П.В., Милосердова Л.В., Балицкий В.П. Основы литологии: Учебное пособие. М.: РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. 105 с. [Florensky P.V., Miloserdova L.V., Balitsky V.P. Fundamentals of lithology: A textbook. Moscow: Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2003. 105 p (in Russian)].
Park S.K., Johnston M.J.S., Madden T.R. et al. Electromagnetic precursors to earthquakes in the ULF band: A review of observations and mechanisms // Reviews of Geophysics. 1993. V. 31. № 2. P. 117–132. https://doi.org/10.1029/93RG00820
Molchanov O.A., Hayakawa M. Generation of ULF electromagnetic emissions by microfracturing // Geophysical Research Letters. 1995. V. 22. №. 22. P. 3091–3094. https://doi.org/10.1029/95GL00781.
Molchanov O.A., Hayakawa M. On the generation mechanism of ULF seismogenic electromagnetic emissions // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1998. V. 105. P. 201–210. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(97)00091-5
Shrivastava Abhishek. Are pre-seismic ULF electromagnetic emissions considered as a reliable diagnostics for earthquake prediction? // Current Science. 2014. V. 107. № 4. P. 596–600.
Surkov V.V., Molchanov O.A., Hayakawa M. Pre-earthquake ULF electromagnetic perturbations as a result of inductive seismomagnetic phenomena during microfracturing // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2003. V. 65. № 1. P. 31–46. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00117-7
Tyagunov D.S. Distribution of manmade low-frequency magnetic noise in a big industrial city // Izvestiya, atmospheric and oceanic physics. 2018. V. 54. № 7. P. 700–704. https://doi.org/10.1134/S0001433818070162
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2025 Д.С. Тягунов, А.Ф. Шестаков