Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Глубины возбужденных очагов на плотинах, как правило, невелики, и большая часть источников сосредоточена в интервале 1—5 км. Вместе с тем, отдельные источники располагаются на глубинах 30 км и более.
Известны случаи [Влияние..., 1977; Гупта, Растоги, 1979], когда возбужденные землетрясения с магнитудой 0,5—3,5 наблюдались при закачке воды в нефтяной пласт после длительной эксплуатации месторождения. При этом обнаружена отчетливая связь между давлением, под которым закачивалась вода, и количеством возбужденных толчков. Максимальные количества ВЗ отмечались при закачке воды в режиме гидроразрыва, т. е. когда давление в стволе скважины больше, чем пластовое. Гипоцентры ВЗ в этом случае располагались в непосредственной близости от нефтяного пласта.
Возбужденные землетрясения возникают также после больших ядерных взрывов в толще горных пород [Влияние..., 1977]. Наибольшая их величина отмечается в том случае, когда взрыв производится в сейсмоактивном районе. По существующим представлениям, появление ВЗ после взрыва объясняется воздействием проходящих упругих волн достаточно большой интенсивности на сейсмо-генные разрывы. События типа ВЗ могут иметь достаточно большую амплитуду, сравнимую с амплитудой взрыва, когда среда находится в состоянии, близком к критическому, и достаточно небольшого дополнительного воздействия для возникновения динамического снятия напряжения. В сейсмически пассивных районах даже при больших ядерных взрывах в несколько мегатонн вызванные землетрясения имеют очень малую интенсивность. Отметим, что при ядерных взрывах непос-
Часть II. Очаговая сейсмология
Рис. 5.4. Форма импульсов, зарегистрированных в шахте, при образовании трещины типа отрыва (а) и скола (б).
редственно после образования подземной по-
,___^_ ,___^_ лости, как правило, происходят повторные
Q Q 04 0 0,04 / с толчки с магнитудой порядка 4 и более, вы-
званные обрушением стенок полости (коллапс) .
Возбужденные землетрясения могут возникать также на некотором удалении от угольных шахт, если в последних производятся промышленные взрывы достаточно большой силы, выполняемые в процессе разработки угольных пластов. В последнее время наблюдались достаточно сильные землетрясения в районах с интенсивной добычей нефти и газа (Русская платформа, Западно-Сибирская плита). Некоторые специалисты склонны считать появление таких землетрясений, с магнитудой M = = 3—4, следствием повышенной промышленной деятельности. Вместе с тем, такое толкование нельзя считать однозначным, так как подобные события иногда проявляются в районах, где не проводятся подземные рабеты, например, в Тамбовской области. Затронутый здесь вопрос о землетрясениях достаточно большой силы в районах, считавшихся асейсмичными, требует дальнейшего изучения.
Слабые, спонтанные очаги в горных выработках. Создание подземной горной выработки резко изменяет поле напряжений в некоторой области, примыкающей к стенкам. Характер поля напряжений зависит от размеров и формы системы выработок, а также степени неоднородности среды. Наиболее контрастно поля напряжений изменяются в угольных шахтах, что связано со значительным отличием упругих характеристик угольных пластов и вмещающих пород, а также с присутствием в продуктивных пластах горючего газа типа метана. Выброс такого газа нередко приводит к аварийным ситуациям, и поэтому прогнозирование такого рода явлений имеет большое практическое значение [Айруни, 1987 ]. Изучение напряженного состояния в горных выработках представляет определенный интерес с точки зрения моделирования тектонических процессов в Земле.
Неоднородность поля напряжений вблизи стенок выработки и его изменения во времени приводят к появлению микротрещин, которые затем могут развиваться, образуя очаги неустойчивого состояния массива горных пород. Процесс образования трещин сопровождается выделением акустической энергии в виде потрескиваний и щелчков, которые могут быть восприняты специальной геоакустической аппаратурой [Борьба..., 1956; Анциферов и др., 1971; Савич и др., 1990J. Регистрируются и анализируются как отдельные источники, так и средний уровень акустического шума. На рис. 5.4 представлены типичные импульсы, зарегистрированные на одной из шахт Донбасса [Борьба..., 1956 ]. Они резко отличаются по длительности и форме частотного спектра. Протяженный импульс (а) соответствует трещине типа отрыва, а короткий (б) — типа скола. Такой вывод базируется на сопоставлении с импульсами, наблюдаемыми при деформации образцов горных пород в лабораторных условиях. Естественно, что первый из приведенных импульсов характеризуется узким спектром с максимумом на частоте 350 Гц, второй — более широким спектром, но приблизительно с той же частотой в области максимума.
В настоящее время высокочастотные импульсы регистрируются при помощи аппаратуры с магнитной памятью, что позволяет детально анализировать их в лабораторных условиях.
Исследования по шумности и периодичности геоакустического излучения в шахтах и рудниках относятся к категории сейсмических процессов, о чем будет кратко сказано в гл. 6.
