CC BY
51
- всех изменениях в количестве запасов полезного ископаемого, которые могут произойти в результате доразведки, горнокапитальных, эксплуатационных работ;
- количестве запасов полезного ископаемого, находящихся в эксплуатации;
- запасах, отработанных и подлежащих списанию с баланса горнодобывающего предприятия.
В статье 339 НК РФ указано, что количество добытого полезного ископаемого определяется прямым (посредством применения измерительных средств и устройств) или косвенным (расчетным, по показателям содержания добытого полезного ископаемого в извлекаемом из недр (отходов, потерь) минерального сырья) методом. В соответствии с Главой 26 налоговая декларация представляется не позднее последнего дня месяца, следующего за истекшим налоговым периодом.
Для горнодобывающего предприятия усовершенствованный журнал упрощает вести «Учет движения запасов в объёмах месячных погашенных запасов», в соответствии с требованиями Главы 26 Налогового кодекса РФ (заполнение налоговой декларации).
— Коротко об авторах ---------------------------------------------
Квагинидзе В.С. - доктор технических наук, профессор, ОАО ХК «Якутуголь»,
Серебренникова Н.Л. - ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ.
© С.В. Трофименко, 2007
УДК 551.24:550.34(571.56)
С.В. Трофименко
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И СЕЙСМИЧНОСТЬ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ
7 Модельные представления Южно-Якутского очага
• землетрясения
Для прогнозирования степени сейсмической опасности катастрофических землетрясений представляет несомненный интерес не только результаты инструментальных наблюдений, но и оценка потенциально возможной энергии землетрясения для данной области, его магнитуды и интенсивности, а также, радиуса действия (влияния) землетрясения на геофизические параметры.
Критическая деформация, при которой происходит разрушение пород, равна 80 = 10-4. Деформация на границе очага землетрясения не может превышать эту величину. Фактически, возмущения в процессе деформации составляют часть этой величины, и на практике считается 80 = 10-5-10-4. В упругом полупространстве возмущение деформации 8(Я) изменяется в дальней зоне по закону: 8(Я) = 80(К0/Я)3, (1)
где Яо - средний размер источника, Я - расстояние от центра неоднородности (очага) до пункта наблюдения;
Используя параметры Южно-Якутского землетрясения (М,Ь) из работы [1] М = 6,5, Ь = 33 км; параметры переходной зоны от Алданского щита к зоне Становика, АхЬ =(25*40)х350 км2, а также, макросейсмические параметры для Южной Якутии, которые составляют следующие величины [2]: скорость поперечных волн -3.6 км/с, скорость продольных волн - 6.3 км/с, плотность - 2.75 г/см3, уравнение макросейсмического поля I = 1.5М - 4.5*^Д + 5.1, где Д - эпицентральное расстояние, рассчитывая модуль упругости среды по уравнению
Ку = рУ82(Ур2/У82 - 4/3), (2)
оценим полную энергию, занесенную в объеме неоднородности [3] Е = 1/2Ку-8(Я)2 V, У= БН, Н = 60 км. (3)
где 8(Я) из формулы (1). Подставляя в (3) численные значения величин Ку, 8(Я) и У, получим:
Е= /-5-1010-60-32-350- (10-5+10-4)2 = 1017 * 2-1017 Дж.
Магнитуду оценим по формуле Гутенберга - Рихтера МТ= (К-4,8)/1,5 = 7* 8,1, верхняя граница которой на единицу выше магнитуды Тас-Юряхского землетрясения. Эта же величина магнитуды получается из уравнения, связывающего эпицентральное расстояние, магнитуду и деформацию в пункте наблюдений Я = (10 043М -273) /81/3 (4)
при Я = 300 км и 8(Я) = 6-10-6 , что допустимо при наблюдениях вдоль структуры, в данном случае Южно - Якутского разлома. Численно значение магнитуды, рассчитанное по формуле (4) будет равно М = (^(Я-81/3)+2,73) / 0,43 * 8,1. Для землетрясения с такой магнитудой радиус зоны проявления предвестников будет равен Я = К*Я0 , где Я0=10°'3М-°'8=20*44км, а из уравнения (1)
(Я/Я0)3 = 8(Я0)/ 8(Я) * 102, откуда К = 5 (5)
Полученная величина радиуса проявления предвестников Я = 5-Я0 = 100 *220 км имеет тот же порядок, что и размеры переходной зоны. Максимальная сотрясаемость (интенсивность) в эпицентре, рассчитанная по уравнению микросейсмического поля [2] I = Ь-М - Б-^Ь+е, получается равной:
I = 1,5- (7 * 8,1) - 3,2-1в(Я0) + 2,7 = (8 *10), (6)
что фактически на один балл выше, чем для эпицентрального поля
Тас-Юряхского землетрясения.
Вышеприведенные оценки справедливы для однородного включения, т.е. без реологии нижнего полупространства. Наличие систем разломов (основных и подчиненных) может значительно усилить эффекты в одних направлениях и ослабить по другим, а то, что разломы (в особенности узлы разломов) контролируют сейсмический процесс показано в работах [1, 4]. Не на много отличаются оценки потенциальной сейсмичности Южной Якутии, рассчитанные по формулам из работы [5]:
М = 7.5 * 7.8.
Из вышеприведенных оценок следует:
• возможная запасенная энергия упругих деформаций на 1250 % может превышать высвободившуюся энергию при самом крупном произошедшем в Южной Якутии Тас-Юряхском землетрясении;
• если вся запасенная энергия трансформируется в единовременное сейсмическое событие, то внутри выделенной области может произойти землетрясение с параметрами: К = =17 *17.3, М = 7 * 8.1, I = 10;
• радиус влияния предвестников сравним с протяженностью регионального Южно - Якутского разлома, что означает, что данный разлом может быть общим возмущающим геофизические параметры фактором.
2. Качественный анализ поведения вариаций геофизических полей
На рис. 1, 2 представлены графики изменения напряженности ЭМИ и СДВ полей в период главного толчка землетрясения и его афтершоков. Перед событиями с К > 14 наблюдается увеличение амплитуды сигнала от 40 до 100 мВ при фоновом уровне 10-20 мВ. Отчетливо проявляется группирование всплесков интенсивности ЭМИ перед сейсмическими событиями. Перед главным толчком возмущения начались за 7 дней и закончились за 4 дня. Перед сильными афтершоками 29.04.89, 7.05.89, 17.05.89 эти аномалии прекращались за более короткий интервал времени до события - 1-
2 дня, причем интенсивность возмущений и их длительность в группе не зависела от магнитуды землетрясения. Следует также отметить, что в случае афтершока 24 апреля 1989 г. подобного эффекта либо не наблюдалось, либо эффект от него был перекрыт предвестниками афтершока 29.04.89 с К = 15. На рис. 2 представлены два графика усредненных значений в канале СДВР за 21 апреля 1989 и 1990 гг. Как можно видеть, за пол часа до основного события произошел резкий сброс амплитуды сигнала практически до нуля (на 15 мВ). Аналогичные изменения происходили перед двумя афтершоками с К = 15. Различие в форме суточных ходов сигналов в периоды предшествующие землетрясениям в сравнении с довольно стабильными суточными вариациями существенно. По сути, это может означать, что перед сейсмическим событием открывается проводящая зона в окрестности влияния Ханийского разлома.
АПРЕЛЬ МАЙ
10 15 20 25 30 5 10 15 20 1989 г.
Рис. 1. Изменение напряженности ЭМИ и СДВ полей в период сильных землетрясений апреле - мае 1989 г.
мВ
Рис 2. Ступенчатое изменение суточного хода СДВ поля в момент землетрясения 20.04.89., 23 ч. по Гринвичу
Стрелками отмечены моменты главного события 20 апреля 1989 г. и его сильных афтершоков 25 и 28 апреля, а также 7 и 17 мая. Фигурные скобки указывают на возмущения ЭМИ, зафиксированные перед этими событиями.
Подводя предварительные итоги совместного анализа двух методов по изменению геофизических параметров, в период повышенной сейсмической активности, можно засвидетельствовать их тесную взаимосвязь с сейсмическими событиями. Можно предположить, что в период максимальных наклонов происходит подток флюидов в область дилатансии. Это, в свою очередь, приводит к резкому снижению сил трения, сдерживающих сейсмический процесс. Энергия деформации трансформируется в сейсмическое событие.
3. Количественные расчеты баланса расхода энергии очага
Рассмотрение и анализ результатов вариаций геофизических полей, сопоставление данных с сейсмичностью и геодинамикой позволило установить преимущественный возмущающий геофизические параметры фактор, которым может быть тектонический процесс, общий для всей переходной зоны и обусловленный активностью Южно
- Якутского разлома. Если принять это во внимание, а также, то что определение магнитуды Мэ из инструментальных наблюдений и запасенной энергии деформации, рассчитанной в предположении о едином деформационном процессе переходной зоны, отличается на 0,51,8, то это может означать, что не вся энергия упругих деформаций выделилась в период основного события (Е1 = 5-1016 Дж). Часть запасенной энергии преобразовалась в другие виды, причем большая часть энергии упругих деформаций релаксировалась 4 главными афтершоками (ЛЕ2 = 2-1016 Дж). Около трех тысяч афтершоков высвободили энергию ЛЕ3 = =3000-(108 * 1010) « 3-1013). Энергия упругих деформаций на границе ослабленной зоны равна: ЛЕ4 <= (5-1011 - 72)/2~ 1013 Дж, при е = 10-6. В электромагнитное излучение преобразовалась часть энергии, равная ЛЕ5 = 1,2 (109 - 1011) Дж. При расчетах принята методика из работы [5]. Если магнитные возмущения, обусловлены токовой системой, то, используя модель электрокинетического эффекта [6], получим: Е6 = 108 Дж. Эта величина составляет ничтожную часть от запасенной энергии, но может быть нижней границей, при которой еще возможен электро-кинетический эффект, а значит и аномальные изменения локального магнитного поля. Для модели параллелепипеда размером
0,1-5-350 км3 энергия электрокинетического тока составит величину Е6 = 1013Дж.
Рис. 3. Изменение температуры и давления на центральной обсерватории Олекма в 1989 г
На рис. 3 представлен график изменения температуры за 1989
г.
Участок графика, выделенный вертикальными линиями, резко отличается от остальной части графика по ундуляциям амплитуд. По фактическим материалам из работы [7], было установлено, что средняя ночная температура до землетрясения составляла минус 8 0С, за 3-4 суток до события - 4 0С, и сразу после землетрясения +5 0С. Амплитуда суточных колебаний температуры в период землетрясения и главных афтершоков составляла 1.5 0С. Это в апреле -мае месяце в условиях резко континентального климата, когда размах суточных температур обычно составляет 12-15 0С. Прогрев атмосферы возможен при передаче дополнительного тепла от земной коры. Если рассматривать воздух как идеальный газ, то количество переданной теплоты массе газа, равной м = 2.6-1013 кг и изменению температуры на 10 0С, составит Е7 = 2-1015 Дж. Расчет по формуле смДТ приводит к величине Е7 = 1017 Дж. У Г. Джефриса оценка количества тепловой энергии оказывается равной Е7 = 4-1016 Дж. В любом случае, тепловая энергия составляет от 1 до 50 % от запасенной энергии очага землетрясения и фактически равна энергии Южно Якутского землетрясения. Что мы получили: суммарная энергия ЭД, которая выделилась во всех видах за один год не превышает 70 % от возможной запасенной энергии упругих деформаций. При различных соотношениях времени релаксации напряжения (Тр) и времени накопления энергии упругих деформаций (Тн)
эти 30 % запасенной энергии могут высвобождаться как до, так и после основного события (землетрясения), в форме фор или аф-тершоковой деятельности.
Суммарная энергия предвестников составляет величину от 0.01 до 0,1 % от возможной запасенной энергии, либо мы ее не наблюдаем, что скорее всего. На это косвенно указывает расчет выделившейся тепловой энергии после землетрясения. Минимальная энергия землетрясения, которая необходима для запуска механизма предвестников, равна 1012 Дж, однако анализ геофизических предвестников в данном случае будет осложнен маскирующим сейсмотектоническим процессом с фоновым уровнем около Еф = 10125 Дж.
Выводы
Рассмотрение материалов научно исследовательских работ и проведенные оценки энергетического баланса геофизических полей предвестников в период Южно Якутского землетрясения позволяют сделать следующие выводы:
1. Выявленные аномалии суточного хода напряженности СДВ поля могут служить оперативным предвестником землетрясения при наличии полной информации по деформационному методу; Увеличение амплитуды сигналов электромагнитной природы их группирование выступает в роли краткосрочного предвестника землетрясения с погрешностью определения времени события +- 2 суток без указания на характер самого землетрясения: магнитуды, энергетического класса, интенсивности и места события;
2. Аномалии ЭМИ, прохождения СДВ волн и земных наклонов весьма интенсивны, что обусловлено принадлежностью пунктов наблюдений к зоне активизированного Ханийского разлома. По изменению аномалий данных видов наблюдений возможно осуществлять контроль динамики разлома, связанного с другими активизированными разломами, а значит, вести наблюдения за сейсмотектоническим режимом всего региона.
3. Предвестники землетрясений будут регистрироваться только в случае сейсмических событий, обладающих энергией, большей 1013 Дж. После крупных землетрясений могут измениться параметры упругости среды. Это означает, что эмпирические данные о предвестниках одного события некорректно экстраполировать на другие события без изучения физико-геологических условий, кон-
тролирующих сейсмический процесс и без наблюдений в периоды сейсмического затишья.
4. Полученные результаты и анализ геофизических полей в период Южно-Якутского землетрясения убедительно свидетельствуют о возможности геофизических методов для изучения геодинамики и построения моделей сейсмического процесса по землетрясениям с энергией Е= 1013 Дж и более.
5. На основании стационарных и полигонных геофизических наблюдений и произведенных расчетов сделан вывод о региональ-ности деформационного процесса в выделенной переходной зоне. Показан энергетический баланс физических полей в общей энергетической системе деформационного и сейсмического процессов.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Имаев В.С. Тектонические критерии сейсмичности Южной Якутии. - М.: Наука, 1986.- 127 с.
2. Козьмин Б. М. Сейсмические пояса Якутии и механизмы очагов их землетрясений.- М.: Наука, 1984. - 125 с
3. Цубои Т. Гравитационное поле Земли. - М.: Мир, 1982. - С. 286.
4. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Якутии. - М.: ГЕОС. - 2000. - 226с
5. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов О.А. Сейсмоэлектромагнитные явления. - М.: Наука. - 1988. - 174 с.
6. Пьянков В.А. Связь пространственно временных характеристик аномального магнитного поля со структурно динамическими особенностями строения и развития земной коры Урала //Прогноз землетрясений. - Душанбе: Дониш, 1986. -№7. - С. 234-245.
7. Статива А.С., Трофименко С.В., и др. Проведение режимных исследований геофизических полей а Олекминской эпицентральной зоне Отчет Якутск.: ЦНТИ. - 1991. - 218 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------
Трофименко С. В. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент ТИ (Ф) ГОУ ВПО ЯГУ.
А
