2014 Еманов А.Ф.и др.Крупнейший техногенный сейсмический процесс на земле.Бачатское землетрясение

УДК 550.348.433, 550.348.436
КРУПНЕЙШИЙ ТЕХНОГЕННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НА ЗЕМЛЕ.
БАЧАТСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 18.06.2013 Г. (ML=6.1, КУЗБАСС)
Александр Федорович Еманов
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, доктор технических наук, директор; Институт нефтегазовой геологии
и геофизики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, 3, старший научный
сотрудник, тел. (383)333-27-08, e-mail: [email protected]
Алексей Александрович Еманов
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией;
Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак.
Коптюга, 3, старший научный сотрудник, тел. (383)330-52-66, e-mail: [email protected]
Александр Владимирович Фатеев
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, научный сотрудник; Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО
РАН, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, 3, ведущий инженер, тел. (383)330-52-66,
e-mail: [email protected]
Екатерина Викторовна Лескова
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, старший научный сотрудник; Институт нефтегазовой геологии и
геофизики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, 3, научный сотрудник, тел.
(383)330-60-14,
e-mail: [email protected]
Елена Викторовна Шевкунова
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)333-16-37, e-mail: [email protected]
Валентина Григорьевна Подкорытова
Алтае-Саянский филиал Геофизической службы СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск,
пр. Ак. Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)333-16-37, [email protected]
Представлены данные о крупнейшем техногенном землетрясении при добыче
твёрдых полезных ископаемых на Земле – Бачатском землетрясении с ML = 6.1,
произошедшем
18 июня 2013 г. в Кузбассе. Сейсмическая активизация в районе разреза «Бачатский» в
2012-2013 гг. трижды сопровождалась крупными землетрясениями, создавшими
ощутимые воздействия на населенные пункты Кузбасса. В статье анализируются
материалы экспериментов с временными сетями сейсмологических станций в 2012 г. и
при регистрации афтершокового процесса Бачатского землетрясения в 2013 г.
Ключевые слова: техногенная сейсмичность, Бачатское землетрясение, углеразрез
«Бачатский», сеть временных станций, эпицентральные наблюдения.
1
THE LARGEST MAN-CAUSED SEISMIC PROCESS ON THE EARTH.
BACHATSKOE EARTHQUAKE 18.06.2013 (ML=6.1, KUZBASS)
Alexandr F. Emanov
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, Ph. D., director; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS,
630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak. Koptuga, 3, senior researcher, tel. (383)333-27-08, e-mail:
[email protected]
Alexey A. Emanov
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, Ph. D., laboratory head; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics
SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak. Koptuga, 3, senior researcher, tel. (383)330-5266,
e-mail: [email protected]
Alexander V. Fateev
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, senior researcher; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB
RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak. Koptuga, 3, senior engineer, tel. (383)330-52-66, email: [email protected]
Ekaterina V. Leskova
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, senior researcher; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB
RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak. Koptuga, 3, researcher, tel. (383)330-60-14, e-mail:
[email protected]
Elena V. Shevkunova
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, researcher, tel. (383)333-16-37, e-mail: [email protected]
Valentina G. Podkorytova
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Ak.
Koptuga, 3, researcher, tel. (383)333-16-37, [email protected]
Data on the largest man-caused earthquake through the extraction of solid minerals on the
Earth - Bachatskoe earthquake (ML = 6.1), which took place on 18 June 2013 in Kuzbass are
presented. Seismic activity in the area of a coal cut «Bachatskij» was accompanied three times in
2012-2013 by major earthquakes created appreciable impact on the locality of Kuzbass. In the
article it is analysed the experiments with temporary networks of seismic stations in 2012 and at
registration of aftershocks Bachatskoe earthquake in 2013.
Key words: man-caused seismicity, Bachatskoe earthquake, coal cut «Bachatskij»,
temporary networks of seismic stations, epicentral observations.
Углеразрез «Бачатский», заложенный в 1948 году, является одним из
крупнейших в Кузбассе: его размеры достигают 10 км в длину, 2.2 км в
ширину и 320 м в глубину. Угледобыча составляет более 9 млн. тонн угля в
год (по данным на 2008 г.).
2
18 июня 2013 г. в 23:02 по UTC (19 июня в 06:02 местного времени)
произошло землетрясение (MLh = 6.1, mb = 5.5), эпицентр которого (54.29°
с.ш., 86.17° в.д., глубина 4 км) был приурочен к борту углеразреза
«Бачатский». По названию разреза сейсмособытие было названо Бачатским.
Бачатское землетрясение является крупнейшим на сегодняшний момент
техногенным землетрясением в истории Земли.
Выполненные макросейсмические обследования, проведенные в
эпицентральной области отрядом сотрудников АСФ ГС СО РАН, показали,
что землетрясение ощущалось на значительной территории: в ближайших к
эпицентру посёлках сотрясаемость достигла семи баллов, были разрушения
зданий; в пятибалльную зону попали некоторые города Кузбасса (ЛенинскКузнецкий, Полысаево и др.), ощущалось землетрясение и за пределами
Кемеровской области (Новосибирск – 4 балла, Кемерово – 3 балла, Тайга – 2
балла) [1].
За полтора года до Бачатского землетрясения в районе углеразреза
«Бачаткий» проводились исследования существования наведённой
сейсмичности, основанием для которых послужило сейсмическое событие с
ML = 4.3, произошедшее 9 февраля 2012 г. в 13:24 по UTC (в 20:24 местного
времени) с координатами эпицентра (54.28° с.ш., 86.15° в.д.), попадающими
на борт этого разреза [1]. Данное событие также породило ощутимые
колебания в большинстве городов Кемеровской области и вызвало сильный
общественный резонанс и расследование властей и сотрудников МЧС на
предмет взрывной природы этого события. За период работы временной сети
из 25 сейсмических станций (2 марта – 14 мая 2012 г.) было
зарегистрировано около 120 сейсмических событий в районе углеразреза,
треть из которых, согласно актам взрывных работ, не являлась
промышленными взрывами. На основании совпадения сейсмособытий с
районом активной добычи полезных ископаемых и графика их
распределения в зависимости от времени суток был установлен техногенный
характер исследуемых активизаций [1].
Помимо отмеченных сильных событий, в 2012–2013 гг. в районе разреза
«Бачатский» происходили ощутимые землетрясения, наиболее крупное из
которых 4 мая 2013 г. 17:30 (UTC) имело локальную магнитуду ML = 3.9.
Таким образом, сейсмические активизации постоянно регистрируются в
районе разреза в виде непрерывно протекающего процесса с событиями
малых энергий и кратковременных мощных активизаций, самым сильным из
которых стало Бачатское землетрясение 2013 г.
Временная сеть из десяти автономных сейсмостанций для регистрации
афтершоков Бачатского землетрясения, установленная в первый же день
после главного события в окрестности разреза, позволила зарегистрировать
мощный афтершоковый процесс: за период 19 июня – 8 октября 2013 г.
рассчитаны гипоцентры 956 землетрясений в диапазоне магнитуд 0 ≤ ML ≤
4.2. В первые дни после главного события происходило 30-70 землетрясений
ежедневно, а через полтора месяца уровень активности спал до единиц в
3
день. Тем не менее, афтершоковый процесс на уровне умеренных
землетрясений продолжается. Так за период октябрь – декабрь 2013 г.
стационарной сетью Алтае-Саянского филиала ГС СО РАН зарегистрировано
до нескольких ощутимых событий в месяц с магнитудой более двух, одно из
сильных землетрясений произошло 21 октября 2013 г. в 17:24 по UTC с ML =
3.2.
На рис. 1 представлена карта эпицентров афтершоков Бачатского
землетрясения. Афтершоки распределились в пределах разреза, но также
отмечаются и отдельные события вне его. При этом мелкие землетрясения,
главным образом, локализуются в центральной части разреза, в то время как
наиболее крупные – около его бортов. На южном окончании разреза облако
эпицентров раздваивается, выходя за границы выработки (рис. 1).
Рис. 1. Карта эпицентров афтершоков Бачатского землетрясения
за период 18 июня – 8 октября 2013 г.
Рассчитанный механизм очага Бачатского землетрясения (рис. 1)
представляет собой практически чистый взброс; нодальные плоскости, одна
из которых является плоскостью разрыва, расположены вдоль простирания
разреза, что может быть одним из доказательств техногенной природы этого
землетрясения. Для большей части событий рассчитана глубина с
4
приемлемой точностью – ошибка локации составляет менее 1 км. На
вертикальном разрезе по линии АВ (см. рис. 1) видно, что очаги
концентрируются, главным образом, на глубине около 4 км (рис. 2).
Рис. 2. Вертикальный разрез вдоль линии АВ (см. рис. 1)
для гипоцентров афтершоков Бачатского землетрясения
Кузнецкая котловина по геотектоническим представлениям является
напряжённым блоком, более прочным, чем горные хребты, окружающие
впадину. Для котловины, как и для всех структур Алтае-Саянской горной
области характерно развитие сейсмического процесса в горном обрамлении
впадин. За счёт мощного техногенного воздействия на земную кору в районе
разреза «Бачатский» создана ослабленная зона, в которой инициируется
процесс наведённой сейсмичности. Более ранними экспериментами с
временными сетями станций наведённая сейсмичность была обнаружена в
районе шахт при добыче угля лавами [2-4], а в данном случае зафиксирована
крупнейшая сейсмическая активизация в районе открытой горной выработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Лескова Е.В., Шевкунова Е.В.,
Подкорытова В.Г. Техногенная сейсмичность разрезов Кузбасса // Землетрясения России в
2012 году. – Обнинск: ГС РАН, 2014. – в печати.
2. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Лескова Е.В., Фатеев А.В., Сёмин А.Ю. Сейсмические
активизации при разработке угля в Кузбассе // Физическая мезомеханика. – 2009. – Т.12,
№1. – С.37-43.
3. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Лескова Е.В., Шевкунова Е.В.,
Манушина О.А., Демидова А.А.,. Ворона У.И., Смоглюк А.С. Наблюдения с временными
сетями: Экспериментальные исследования триггерных эффектов в развитии наведенной
сейсмичности в Кузбассе // Землетрясения России в 2009 году. – Обнинск: ГС РАН, 2011.
– С.92-102.
4. Опарин В.Н., Еманов А.Ф., Востриков В.И., Цибизов Л.В. О кинетических
особенностях развития сейсмоэмиссионных процессов при отработке угольных
месторождений Кузбасса // Физико-технические проблемы разработки полезных
ископаемых. – 2013. – № 4. – С.3-22.
© А. Ф. Еманов, А. А. Еманов, А. В. Фатеев, Е. В. Лескова,
Е. В. Шевкунова, В. Г. Подкорытова, 2014
5