Важнейшие результаты работ Алтае-Саянского филиала за 2020 г.

1. Обнаружен эффект частичной синхронизации наведённой сейсмичности на железных рудниках в Горной Шории.

На рисунке 1 показано, что сейсмичность в Горной Шории сосредоточена около железорудных шахт и это доказывает роль техногенного воздействия на земную кору в формировании сейсмичности. На рисунке 2 показано развитие во времени сейсмичности около шахт Таштагольская, Шерегешская и Казская, отстоящих друг от друга на 50-100 км. До 2012 года просматривается независимое друг от друга развитие наведённой сейсмичности, а в период 2004-2012 годы около всех трёх рудников период затишья в сравнении с наведённой сейсмичностью до 2004 года. Начиная с 2012 года мы наблюдаем одновременное усиление сейсмичности на всех рудниках с достижением магнитуд до 4 с ощутимыми воздействиями на территорию. Землетрясение 15.10.2020 с Ml=4.2 вызвало аварийную ситуацию в шахте Шерегешская с травмированием шахтёров и временной остановкой работы шахты. Синхронность развития сейсмичности на удалённых друг от друга рудниках может быть объяснена изменением природной составляющей напряжённого состояния земной коры в Горной Шории. Неизвестный случай, когда природные процессы на сравнительно коротком интервале времени меняют техногенную сейсмичность и синхранизуют её развитие на значительной площади. В данном случае мы имеем ярко выраженный пример природно-техногенной сейсмичности.

Обнаруженный эффект требует более детального изучения как на предмет характеристик связи наведённой сейсмичности удалённых шахт, так и на предмет взамосвязи сейсмичности шахт с релаксационными процессами в окресности очагов крупнейших землетрясений Алтае-Саянской горной области.

Эффект частичной синхранизации наведённой и природной сейсмичности имеет практическое значение для прогноза сейсмической опасности в при добыче полезных ископаемых в рудниках Горной Шории. При исследовании наведённой сейсмичности в угольных месторождениях Кузбасса активизации на разных добывающих предприятиях развиваются не синхронно и являются кратковременными (1- 3 месяца). Обнаруженный эффект в Горной Шории это частичная синхронизация удалённых на сотни км рудников за период в несколько лет. Длительность нарастающего по энергии землетрясений процесса увеличивает шансы прогноза катастрофических событий.

Обнаруженный эффект после более детального изучения может быть запатентован и будет иметь практическое значение.

2. Построена объёмная структура разломов, активизированных Чуйским землетрясением 2003 года, в период устойчивого развития афтершокового процесса в 2003 – 2009 гг.

На основе изучения 50 тыс. афтершоков Чуйского землетрясения (Горный Алтай), зарегистрированных в период с 2003 по 2009 годы, переобработанных с использованием современных алгоритмов для плотных систем наблюдений, получены высокоточные данные о координатах гипоцентров афтершоков и построена объёмная модель сейсмически активизированных разломов (рисунки 3, 4). Блоковая структура среды вдоль магистрального разлома отражается в развитии оперений и разветвлений в структуре сейсмически активизированных разломов. Зафиксированы активизированные разломы в структуре Северо-Чуйского хребта на удалении 10‒20 км от основного магистрального разлома и параллельные ему. Выявлены горизонтальные сейсмически активизированные слои, которые отходят от основного разрыва. Под Чаган-Узунским блоком на глубине 10‒20 км обнаружен первый активизированный слой, под северо-западным склоном Курайской впадины обнаружен второй активизированный слой также на глубине 10‒20 км и выявленный на глубине ~2 км третий активизированный слой подстилается под Северо-Чуйский хребет.

3. Созданы алгоритмы и программы, позволившие изучить сейсмическую активизацию, регистрируемую одной сейсмологической станцией.

По микроземлетрясениям обнаружена и изучена структура активизации, которая в своём развитии дошла до катастрофического землетрясения с разрушением подземной выработки и гибелью и трамвированием людей (рисунок 5).

Подземные выработки сблизились с разрезом и пододвинулись под отвал. По одной сейсмической станции задолго до аварии была обнаружена и изучена микросейсмичность с магнитудами от 0.1, которая привела в своём развитии к землетрясению с Ml=3.7. Разрушительное землетрясение взброс и произошло в 150 метров от горной выработки на глубине 2.3 км от дневной поверхности и вызвало смещение подошвы выработки к кровле.

4. Разработан метод селекции преломленных волн на основе их свойства пространственной когерентности и на его основе технология построения скоростных моделей верхней части земной коры при автоматизированной обработке преломленных волн из данных сейсморазведки ОГТ.

Созданы алгоритмы автоматизированного извлечения информации о преломляющих границах в верхней части разреза по данным сейсморазведки ОГТ. В результате обработки отражённые волны давятся, а преломленные усиливаются за счёт кратности систем наблюдения и свойства когерентности преломленных волн по одному из измерений пространства. Алгоритм обработки является фильтром по когерентности в пространстве. При обработке сейсмограмм из общего волнового поля отфильтровываются преломленные на выходе из среды волны. Разрез построен по сейсмограммам, которые при других методах не обрабатываемы. Выполняется автоматизированный контроль за областями прослеживания преломленных волн и автоматическое изучение рефракции преломленных волн в подстилающую среду. Для построения каждой границы используется отдельная волна, и для определения скоростей между границами используются подходы определения градиентов скорости на основе анализа кинематики и динамики волн. В совокупности это новая технология построения разрезов, дополняющая информативность метода отражённых волн на опорных профилях. Как пример представлена скоростная модель верхней части разреза границы Сибирской платформы на сечении опорным профилем 3-ДВ в юго-восточной части (рисунок 6). Существенно отличаются друг от друга два блока платформенного типа и два блока складчатой области. Важным моментом является обнаружение преломляющей границы в складчатых областях в верхах коры, характеризующейся скачком скорости и наличием сильного градиента скорости в подстилающую среду. Данный факт является предпосылкой для пересмотра моделей формирования пород в верхах коры складчатых областей. Разработанный метод подходит для повторной обработки ранее выполненных исследований методом ОГТ с целью получения принципиально новой информации о скоростном строении малых глубин.

5.

Глубинное строение Восточно-Станового фрагмента опорного геофизического профиля 8-ДВ По данным ГСЗ установлено неоднородное строение верхней части земной коры до глубин 15–20 км и поверхности Мохоровичича Восточно-Станового фрагмента опорного геофизического профиля 8-ДВ (рисунок 7). В целом мощность земной коры на 700-километровом профиле составляет 37–42 км; эффективные скорости продольных волн в коре и граничные по поверхности мантии изменяются на профиле соответственно от 6.35 до 6.5 км/с и от 7.9 до 8.5 км/с.

Сопоставлены установленные особенности сейсмического строения на профиле 8-ДВ с тектоникой региона. Значительные сейсмические неоднородности в земной коре и мантии коррелируют с Амуро-Охотской складчатой системой (или восточной ветвью Монголо-Охотского шва) в зоне сочленения крупных тектонических структур Центрально-Азиатского складчатого пояса – Селенга-Становой и Амурской складчатой областей (рисунок 7). Полученная новая информация о детальном распределении скоростей в земной коре и верхней мантии дает дополнительные сведения, позволяющие по-новому взглянуть на историю образования и развития данного региона, что весьма важно при решении задачи генезиса и размещения месторождений полезных ископаемых и изучении сейсмогенных зон.