О режиме вызванной сейсмичности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проблема вызванной сейсмичности имеет важный как практический, так и теоретический аспект. Практический аспект связан с опасностью вызванной сейсмичности. В ряде случаев опасность сильной вызванной сейсмичности приводила к закрытию важных промышленных проектов. Теоретический аспект связан с известным парадоксом сейсмичности, о невозможности реализации обычных землетрясений на глубинах более нескольких десятков километров. Отсюда следует, что физика вызванных, как правило, приповерхностных землетрясений может отличаться от физики большинства более глубоких событий. Рассмотрены примеры ряда областей вызванной сейсмичности, представляющих собой как окрестности крупных водохранилищ, так и области интенсивной добычи углеводородного и рудного сырья. Во всех рассмотренных районах, более или менее определенно, выявляется ряд общих тенденций. После роста вызванной сейсмичности, даже и при продолжающемся сильном техногенном воздействии, наблюдается тенденция спада сейсмической активности. Также, методом анализа обобщенной окрестности сильного землетрясения (ООСЗ), для зон вызванной сейсмичности выявляется близость интенсивности фор- и афтершокового процесса, что контрастирует со случаем обычной сейсмичности, для которой активность афтершокового процесса обычно много сильнее. Можно предположить, что спад вызванной сейсмичности связан с разгрузкой исходных тектонических напряжений, а близость интенсивности фор- и афтершокового процесса указывает на отличие физического механизма вызванных приповерхностных землетрясений от обычных, более глубоких землетрясений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Родкин

Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (ИТПЗ РАН); Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: rodkin@mitp.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Адушкин В.В., Родионов В.Н., Турунтаев С.Б., Юдин А.Е. Сейсмичность месторождений углеводородов // Нефтегазовое обозрение. 2000. № 1. С. 4–15.
  2. Беседина А.Н., Гридин Г.А., Кочарян Г.Г., Морозова К.Г., Павлов Д.В. Активизация сейсмоакустических событий после массовых взрывов на железнорудном месторождении Курской магнитной аномалии // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2024. № 1. С. 3–14.
  3. Годзиковская А.А., Стром А.Л., Бесстрашнов В.М. Водохранилища и землетрясения // Геоэкология. 1998. № 1. С. 105–112.
  4. Гупта Ч., Растоги Б. Плотины и землетрясения. М.: Наука. 1977. 237 с.
  5. Иванов С.Н. Непроницаемая зона на границе верхней и средней части земной коры // Физика Земли. 1999. № 9. С. 96–102.
  6. Иванов С.Н., Иванов К.С. Реологическая модель строения земной коры (модель 3-го поколения) // Литосфера. 2018. № 4. С. 3–18.
  7. Калинин В.А., Родкин М.В., Томашевская И.С. Геодинамические эффекты физико-химических превращений в твердой среде. М.: Наука. 1989. 158 с.
  8. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир. 1985. 264 с.
  9. Пунанова С.А., Родкин М.В. Вызванная сейсмичность и загрязнение окружающей среды токсичными элементами при разработке сланцевых толщ. Проблемы региональной геологии запада Восточно-Европейской платформы и смежных территорий: материалы III Междунар. науч. конф. Республика Беларусь, Минск, 15 декабря 2021 г. / О.В. Лукашев (гл. ред.). Минск: БГУ. 2021. С. 82–88.
  10. Рогожин Е.А. Тектоника очаговой зоны Нефтегорского землетрясения 27(28) мая 1995 г. на Сахалине // Геотектоника. 1996. № 2. С. 45–53.
  11. Родкин М.В. Сейсмический режим в обобщенной окрестности сильного землетрясения // Вулканология и сейсмология. 2008. № 6. С. 66–77.
  12. Родкин М.В., Рукавишникова Т.А. Вызванная сейсмичность: серьезная угроза добыче сланцевой нефти? // Актуальные проблемы нефти и газа. 2018. Т. 3. № 22. 11 с. https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2018-22.art 39
  13. Родкин М.В. Типовая фор- и афтершоковая аномалия — эмпирика, интерпретация // Вулканология и сейсмология. 2020. № 1. С. 64–76.
  14. Родкин М.В., Рундквист Д.В. Геофлюидодинамика. Прииложение к сейсмологии, тектонике, процессам рудо- и нефтегенеза. Долгопрудный: изд-во “Интеллект”. 2017. 288 с.
  15. Родкин М.В., Липеровская Е.В. О различии физических механизмов разноглубинных землетрясений и характера их ионосферного отклика // Физика Земли. 2023. № 3. С. 48–62.
  16. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1993. 314 с.
  17. Bridgman P.W. Polymorphic Transitions and Geological Phenomena // American Journal of Science A. 1945. V. 243. № 1. P. 90–96.
  18. Carder D.S. Seismic investigations in the Boulder Dam area, 1940–1944, and the influence of reservoir loading on earthquake activity // Bull Seismol. Soc. Am. 1945. V. 35. P. 175–192.
  19. Chelidze T., Matcharashvil T., Mepharidze E., Dovgal N. Complexity in Geophysical Time Series of Strain/Fracture at Laboratory and Large Dam Scales: Review // Entropy. 2023. V. 25. № 3. P. 467. https://doi.org/10.3390/e25030467
  20. Davis S., Frohlich C. Did (Or Will) Fluid Injection Cause Earthquakes? — Criteria for a Rational Assessment // J Seismological Research Letters. 1993. V. 64. P. 207–224.
  21. Dempsey D.E., Suckale J. Physics‐Based Forecasting of Induced Seismicity at Groningen Gas Field, The Netherlands: Post Hoc Evaluation and Forecast Update // Seismological Research Letters 2023. https://doi.org/10.1785/0220220317
  22. Green H.W. Phase-transformation-induced lubrication of earthquake sliding // Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. 2017. Sep 28. V. 375. № 2103. P. 20160008. https://doi.org/.1098/rsta.2016.0008. PMID: 28827426; PMCID: PMC5580448.
  23. Gupta H.K. Induced seismicity hazard mitigation through water level manipulation at Koyna, India: a suggestion // Bull. Seismol. Soc. Am. 1983. № 73. P. 679–682.
  24. Gupta H.K. Artificial Water Reservoir-Triggered Seismicity (RTS): Most Prominent Anthropogenic Seismicity // Surveys in Geophysics. 2022. № 43. P. 619–659. https://doi.org/10.1007/s10712-021-09675-z
  25. Gillian Т.R. Foulgera, Miles P. Wilsona, Jon G. Gluyasa, Bruce R. Juliana, Richard J. Daviesba Global review of human-induced earthquakes // Earth-Science Reviews. 2018. № 178. P. 438–514.
  26. Houston H. Deep earthquakes // Treatise on Geophysics. 2nd edition. 2015. V. 4. P. 329–354.
  27. Krupnick A., Echarte I. Induced Seismicity Impacts of Unconventional Oil and Gas Development. RFF. Report. 2017. Goebel. T.H.W. 30 p.
  28. Llenos A.L., Michael A.J. Modeling Earthquake Rate Changes in Oklahoma and Arkansas: Possible Signatures of Induced Seismicity // Bulletin of the Seismological Society of America. 2013. V. 103. №. 5. P. 2850–2861. https://doi.org/10.1785/0120130017.
  29. Mikhail Rodkin, Andrey Patonin, Natalia Shikhova, Alexander Ponomarev, Vladimir Smirnov Comparison of fore- and aftershock activity in the generalized vicinity of large earthquakes, rock bursts and acoustic emission events: 37th General Assembly (GA) of the European Seismological Commission, 19–24 September 2021. Session 21: Physics of earthquake preparation process: from laboratory experiments to earthquake forecast. 2021. № 493.
  30. Rodkin M.V., Tikhonov I.N. The typical seismic behavior in the vicinity of a large earthquake // Physics and Chemistry of the Earth. 2016 V. 95. P. 73–84.
  31. Rodkin M.V. The Variability of Earthquake Parameters with the Depth: Evidences of Difference of Mechanisms of Generation of the Shallow, Intermediate-Depth, and the Deep Earthquakes // Pure Appl. Geophys. 2022. https://doi.org/10.1007/s00024-021-02927-4
  32. Rodkin M.V., Lyubushin A.A. Can Induced Seismicity Decrease Under a Long Strong Anthropogenic Excitation? // Nov. Res. Sci. 2023. V. 14. № 3. P. NRS.000840. https://doi.org/10.31031/NRS.2023.14.000840
  33. Shashidhar D., Mallika K., Mahato C. et al., A Catalogue of Earthquakes in the Koyna–Warna Region, Western India (2005–2017) // Journal of the Geological Society of India. 2019. V. 93. № 1. P. 7–24. https://doi.org/10.1007/s12594-019-1115-y
  34. Telesca L., Thai A.T., Lovallo M., Cao D.T. Visibility Graph Analysis of Reservoir-Triggered Seismicity: The Case of Song Tranh 2 Hydropower, Vietnam // Entropy. 2022. V. 24. P. 1620. https://doi.org/10.3390/e24111620
  35. Van der Baan K., Calixto F.J. Human‐induced seismicity and large‐scale hydrocarbon production in the USA and Canada // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2017. V. 18. № 7. Р. 2467–2485.
  36. Van Thienen-Visser K., Breunese J.N. Induced seismicity of the Groningen gas field: History and recent developments // The Leading Edge. 2015. V. 34. № 6. Р. 664–671. https://doi.org/10.1190/tle34060664.1
  37. Van Elk J., Doornhof D., Bommer J., Bourne S., Oates S., Pinho R., Crowley H. Hazard and risk assessments for
  38. induced seismicity in Groningen // Netherlands Journal of Geosciences. 2017. V. 96. № 5. P. 259–269. https://doi.org/10.1017/njg.2017.37
  39. Vlek C. Reflections and Some Questions about Assessing the Maximum Possible Earthquake in the Long-Exploited Groningen Gas Field // Seismol. Res. Lett. 2023. V. XX.P. 1–10. https://doi.org/10.1785/0220230084
  40. Vorobieva I., Shebalin P., Narteau C. Condition of Occurrence of Large Man-Made Earthquakes in the Zone of Oil Production, Oklahoma // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020. V. 56. № 6. P. 911–919. https://doi.org/10.1134/S10693513200601309
  41. Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // BSSA. 1994. V. 84. № 4. P. 974–1002.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение событий в области водохранилищ Койна (синие точки) и Варна (зеленые). Показаны значимые события (M ≥ 2.0) и более сильные (M ≥ 4.0), красные точки.

Скачать (118KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поток событий (а) и тенденция изменения b-value (б). Красными стрелками даны моменты двух сильнейших событий (М ≥ 5.0).

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Интенсивность потоков фор- и афтершоков для области Койна–Варна; интенсивность потока форшоков заметно меньше, но сравнима с интенсивностью потока афтершоков.

Скачать (193KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Добыча газа на месторождении Гронинген (а), изменение интенсивности потока значимых событий и тенденция роста b-value (б). Стрелками на рис. 3б даны сильнейшие события M = 3.6, M = 3.5. Цвет точек отражает осреднение по группам из разного числа событий; для начального периода времени, с меньшим потоком событий, размер группы меньше.

Скачать (234KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Форшковый (а) и афтершоковый (б) ООСЗ каскады для области месторождения Гронинген.

Скачать (184KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Число значимых событий (M ≥ 2.7, красные точки) в месяц и суммарные объемы добычи нефти и закачек в Оклахоме.

Скачать (215KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Форшоковый (а) и афтершоковый (б) ООСЗ режимы, Оклахома.

Скачать (199KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Жезказган b-value. Стрелками указаны моменты трех сильнейших событий (К = 7.6, 7.0 и 6.8).

Скачать (103KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Жезказган, форшоковый (а) и афтершоковый (б) ООСЗ каскады.

Скачать (222KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025