ВЛИЯНИЕ РОТАЦИОННОГО РЕЖИМА ЗЕМЛИ НА СЕЙСМИЧНОСТЬ НА РУДНИКАХ И ШАХТАХ

  • Л.В. НЕКРАСОВА Горный институт УрО РАН

Аннотация

Различные геодинамические процессы, происходящие в земной коре, являются следствием ротационного режима Земли [1]. Нами сделана попытка, выявить количест- венную связь проявления сейсмоактивности с изменениями скорости вращения Земли. Выполнены исследования сезонных особенностей техногенных сейсмических процес- сов на примере четырех различных месторождений, три из которых расположены на Урале - Кизеловский угольный бассейн, Верхнекамское месторождение калийных со- лей, Североуральский бокситовый рудник, и одно, - в Сибири (в Горной Шории) - Таштагольское железорудное месторождение. Благодаря накопленному богатому мате- риалу, который содержат многолетние каталоги сейсмических событий, был проведен детальный анализ сезонной структуры сейсмических процессов на территории место- рождений на различных масштабных уровнях. Исследования показали, что для Таштагольского железорудного месторождения выделяются три энергетических диапазона, по-разному реагирующих на сезонные из- менения скорости вращения Земли. События, принадлежащие диапазону энергий от 300 до 10 000 Дж, реагируют на изменение производной скорости вращения Земли (ко- эффициенты корреляций варьируется от 0,76 до 0,77). События в диапазонах от 30 Дж до 300 Дж и от 30 000 Дж до 109 Дж - на полугодовую составляющую скорости. Здесь налицо реализация событий по двум временным законам. Цикл активизации событий, очаги которых реагируют на изменение производной скорости вращения, отмечен в ап- реле-июле. Активное проявление событий, связанных с полугодовой компонентой, имеет место в марте - апреле и в октябре - ноябре, то есть в периоды, когда скорость вращения Земли имеет минимальные значения. Тесная корреляционная связь полуго- довой составляющей скорости вращения Земли и проявления динамических явлений 9 двух различных энергетических диапазонов (от 30 до 300 Дж и от 30 000 Дж до 10 Дж), отражает одинаковые закономерности в проявлении сейсмического процесса на разных масштабных уровнях. Слабая сейсмичность Североуральского бокситового рудника разделена на три периода, условно названных пассивный, переходный и активный. В фазе пас- сивного периода, который наблюдается с 1994 по 2004 годы, регистрируется ме- нее 100 событий в год (с энергией от 10000 Дж и более). В данный период собы- тия четвертого энергетического класса (от 10000 до 100000Дж) хорошо реагиру- ют на изменения ускорения вращения Земли, коэффициенты корреляции состав- ляют -0,66. С 2005 по 2008 год отмечено резкое возрастание сейсмической актив- ности. Теперь на шахтах Североуральского бокситового рудника регистрируется от 161 до 229 событий в год, начиная с 10000 Дж. В период перехода события шестого энергетического класса реагируют на изменение скорости вращения Земли и ее полугодовую составляющую (коэффициенты корреляций -0,72 и 0,78, соответственно). С 2009 по 2017 год количество сейсмических событий уже пре- вышает 400 в год. Исключение составляет 2009 и 2014 год, когда было зарегист- рировано 386 и 370 событий. Максимальное количество событий приходиться на 2012 год - 728, 2011 - 507 и 2013 - 505. Наиболее многочисленные события чет- вертого энергетического класса хорошо реагируют на изменения годовой состав- ляющей скорости вращения, коэффициент достигает -0,80. Для всех событий 188 ----------------------- Page 189----------------------- данного периода коэффициент составляет -0,71. События шестого энергетическо- го класса реагируют на изменения полугодовой составляющей скорости (коэф- фициент равен 0,70). Слабая сейсмичность Кизеловского угольного бассейна подчиняется определен- ным временным закономерностям в циклах своей активизации в течение года. Весь энергетический диапазон сейсмических событий (от 100 до 30000 Дж) в Кизеловском бассейне по результатам анализа может быть разделен на две группы: события с энер- гией менее 1000 Дж и события с энергией более 1000 Дж. События первой группы свя- заны положительной корреляцией с изменениями ротационного режима Земли (коэф- фициент корреляции в пределах от 0,64 до 0,69). События второй группы имеют отри- цательную корреляционную связь (от -0,62 до -0,79). Таким образом, реализация собы- тий первой группы происходит по одному закону, и период их повышенной активности отмечается в октябре - декабре. По обратному закону происходит распределение во времени событий второй группы, наибольшее их количество наблюдается весеннее время. Слабая сейсмичность Верхнекамского месторождения имеет свой сезонный ха- рактер проявления. Для него характерна связь в реализации динамических явлений в энергетическом диапазоне от 3 до 10 000 Дж с годовыми вариациями скорости враще- ния Земли. Период активизации микросейсмического процесса отмечен в марте - апре- ле. Выделен также узкий диапазон событий с более высокими энергетическими харак- теристиками (от 10 000 до 30 000 Дж). Коэффициент корреляции с изменением произ- водной скорости вращения составляет 0,77. Период их активного проявления отмечен с апреля по июнь. Наибольшее их число произошло в первую половину года с февраля по июль месяц. Итак, выполненные исследования свидетельствуют о существовании четко выра- женной сезонной структуры микросейсмического процесса. Важно отметить, что эф- фект неравномерного вращения Земли наиболее рельефно проявляется для событий оп- ределенных энергетических уровней. Если при анализе событий не учитывать их мас- штабный уровень, то взаимосвязь между двумя процессами в ряде случаев получить весьма проблематично. Проведенное нами сравнение распределений сейсмичности в течение года для че- тырех различных месторождений полезных ископаемых Урала и Горной Шории с се- зонными вариациями скорости суточного вращения Земли показывает, что сейсмиче- ская активность существенно возрастает в периоды замедления вращения Земли. По- скольку при уменьшении скорости вращения энергия вращающегося тела становится меньше, то разность энергий может высвобождаться, в том числе в виде сейсмических событий.

Литература

  1. Сидоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли - М.: Наука, Физмат- лит, 2002. - 380 с.: ил
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи