CC BY
18
ISSN 2304-9081
ЭЛЕКТРОННЫЙ ЖУРНАЛ On-line версия журнала на сайте http://www.eimag.uran.ru
БЮЛЛЕТЕНЬ
ОРЕНБУРГСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА УрО РАН
2017
УЧРЕДИТЕЛИ
УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАН ОРЕНБУРГСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР УрО РАН
Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2017, №2 © Коллектив авторов, 2017 УДК 550.34
В.В. Влацкий, Л.П. Маркова, А.С. Шарапов
МОНИТОРИНГ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ
Оренбургский научный центр УрО РАН (Отдел геоэкологии), Оренбург, Россия
Цель. Повышение эффективности проведения мониторинга геодинамических и сейсмических процессов на территории Южного Предуралья.
Материалы и методы. Методы комплексного мониторинга геодинамических и сейсмических процессов земной коры с использованием сейсмологической сети.
Результаты. Получены данные о современном состоянии и изменении сейсмической активности на территории Южного Предуралья.
Заключение. Дальнейший мониторинг сейсмической активности и его развитие позволят выявить характер сейсмических событий и установить участки повышенной сейсмической активности на территории исследования.
Ключевые слова: Геодинамический мониторинг, сейсмическая активность, сейсмологическая сеть.
V. V. Vlackij, L.P. Markova, A.S. Sharapov
MONITORING OF SEISMIC ACTIVITY IN THE TERRITORY OF SOUTH URAL
Orenburg Scientific Сenter, UrB RAS (Department of Geoecology), Orenburg, Russia
Objective. Improving the efficiency of monitoring of geodynamic and seismic processes in the territory of the Southern Urals.
Materials and methods. Methods for integrated monitoring of geodynamic and seismic processes of the earth's crust using seismic network.
Results. The data obtained about the current state and the change in seismic activity on the territory of the southern Urals.
Conclusion. Further monitoring of seismic activity and its development will allow to identify the nature of seismic events and to establish areas of high seismic activity, the study area.
Key words: Geodynamic monitoring, seismic activity, seismic network.
Сейсмический режим Южного Предуралья изучен достаточно слабо, так как регион расположен на платформе, а платформенные районы традиционно относят к слабосейсмичным. Основное внимание уделялось активным горно-складчатым сооружениям. Однако, в последние годы, по мнению ряда сейсмологов и геологов [1], интерес к изучению геодинамики платформенных областей значительно возрос после того, как обнаружилось, что платформы достаточно подвижны, особенно вблизи складчатых областей. В связи
с этим, разработка методов, позволяющих на основе данных сейсмологического мониторинга определять характеристики процессов, связанных с геодинамической активностью недр Южного Предуралья, является крайне актуальной задачей.
Важнейшим элементом в исследовании геодинамических процессов и работ по оценке возникновения сейсмической опасности являются данные непрерывных сейсмологических наблюдений. Отдел геоэкологии Оренбургского научного центра Уральского отделения Российской академии наук с 2005 г. ведет исследования и мониторинг техногенных изменений в недрах районов добычи углеводородов (УВ) в Оренбургской области и прилегающих регионах. Мониторинг сейсмической активности на территории Оренбургской области и соседних регионов проводится с помощью сети сейсмических (стационарных и мобильных) станций. Сеть позволяет регистрировать на разных расстояниях от станций местные, региональные и удаленные сейсмические события.
Сейсмологическая сеть отдела состоит из 8 стационарных и двух передвижных сейсмических станций. Код, координаты и тип сейсмометров сети стационарных сейсмостанций представлены в таблице 1.
Таблица 1. Сейсмостанции, входящие в сейсмологическую сеть отдела геоэкологии ОНЦ УрО РАН
№ Станция Дата открытия Координаты Ьу, м Подпочва
название код Ф0Л
1 Оренбург ORR 27.10.2004 51.6184 54.7530 90.5 Глина
2 Южный Урал OR2 31.08.2007 51.7356 55.0319 88 Глина
3 Донецкое OR3 08.2008 51.9005 54.4098 198 Суглинок
4 Троицкое TRC 10.2011 51.6435 54.2593 74.2 Суглинок
5 Лебяжка LBG 27.07.2013 52.0265 53.5853 114 Глина
6 Толкаевка TLK 07.2014 52.5540 53.2799 420 Суглинок
7 Байтуган-1 BT1 22.05.2015 54.1183 52.3483 158 Суглинок
8 Байтуган-2 BT2 18.07.2016 54.2416 52.3722 338 Суглинок
Передвижные сейсмические станции используются для исследования локальной сейсмической активности на участках, где выявляется повышенная геодинамическая активность, имеются техногенные и инженерные объекты, требующие дополнительных сейсмологических исследований, для выбора и обоснования мест строительства стационарных станций и др. Передвижные станции позволяют выявлять и анализировать природные и техногенные источники и причины сейсмической активности. Передвижные станции позво-
Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2017, №2 лили выполнить исследование влияния природно-техногенной геодинамики на надежность работы гидротехнических сооружений Акъярского водохранилища Республики Башкортостан, разработать концепцию и план мониторинга нефтегазопроводов и др.
Для увеличения точности локации сейсмических событий на эксплуатируемых месторождениях УВ, а также для увеличения чувствительности сети к энергетически слабым событиям используются сейсмические группы. Сейсмическая группа подразумевает наличие в своем составе несколько близко расположенных сейсмостанций [2] (рис. 1). Это позволяет с высокой точностью регистрировать местные слабые события, фиксировать подвижки блоков земной коры.
Рис. 1. Коммуникационная структура и схема размещения датчиков сейсмической группы.
Вся информация накапливается, обрабатывается и пересылается в центр обработки информации, расположенный в отделе геоэкологии ОНЦ УрО РАН. Блоки системы имеют индивидуальные I? адреса, позволяющие непосредственно обращаться к ним удаленно в рамках поля адресов локальной сети.
Система позволяет вести сейсмический мониторинг в реальном времени. Сейсмическую информацию можно снимать в реальном времени и по запросу из кольцевого буфера.
Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2017, №2 Система интегрирована в локальную сеть Центра данных с использованием наземных и спутниковых каналов связи.
Анализ работы региональных сетей сейсмических станций в аналогичных геологических и тектонических условиях (Саратовский геодинамический полигон, Пермский край, Свердловская область и др.) показал, что для обеспечения требуемого уровня чувствительности и надежности наблюдений необходимо располагать станции на территории исследований не более 50-60 км друг от друга). Расположение сейсмических станций, а также регистрационные возможности сейсмологической сети представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Размещение станций сейсмологической сети.
Спроектированная сейсмологическая сеть позволяет регистрировать как удаленные землетрясения, так и более слабые локальные сейсмические события различного вида и различной природы (рис. 3 и 4). Их можно подразделить на два типа:
а - микроземлетрясения, есть возможность выделения волн продольного (Р) и поперечного типов.
б - события «импульсы», длительностью от 3 до 7 сек. Какой-либо закономерности в их происхождении и распространении не наблюдается.
На записях практически невозможно выделить различные типы волн, что свидетельствует о том, что эти события происходят в непосредственной близости от регистрирующей станции. Есть предположение, что они отражают тектоническое состояние района расположения сейсмостанции.
Рис. 3. Пример записи локального события 19 июня 2008 г.
Рис. 4. Пример записи импульсного события длительность 6 сек.
Результат сейсмологического мониторинга за период 2005-2016 гг. показывает, что ежегодно фиксируется 400-600, а ежемесячно - в среднем около 20-50 сейсмических событий различной природы (табл. 2 и 3, рис. 5,).
Таблица 2. Количество зарегистрированных сейсмологической сетью региональных сейсмических событий
Период наблюдений январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь Итого
2005 33 52 29 17 25 29 34 37 35 36 48 56 431
2006 30 23 38 26 37 33 36 39 49 73 40 39 463
2007 36 44 34 48 40 38 40 46 40 62 41 42 511
2008 36 42 36 32 40 36 37 41 41 52 46 40 479
2009 44 50 36 41 46 42 47 51 47 56 54 40 554
2010 36 48 34 33 36 34 37 43 42 56 46 36 481
2011 56 52 54 42 30 18 19 20 10 25 21 18 365
2012 26 26 48 59 44 39 34 44 20 28 28 23 419
2013 82 68 48 115 36 60 19 17 14 9 14 19 501
2014 19 16 23 13 13 28 33 133 53 33 36 25 425
2015 38 34 38 22 29 36 43 34 38 43 31 23 409
2016 14 17 12 16 14 17 60 56 21 40 12 21 300
Таблица 3. Количество зарегистрированных сетью сейсмостанций локальных сейсмических событий
Период наблюдений январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь Итого
2005 природно-техногенные 0 3 1 1 0 2 0 1 1 1 3 1 30
импульсы 5 8 8 1 0 5 6 0 8 10 12 6 69
2006 природно-техногенные 1 2 1 1 2 1 1 2 1 2 3 1 18
импульсы 6 6 2 2 5 8 5 8 4 6 8 4 64
2007 природно-техногенные 1 3 2 4 2 3 3 2 0 2 1 1 22
импульсы 2 5 6 4 8 8 7 2 3 5 5 6 61
2008 природно-техногенные 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 21
импульсы 12 10 9 8 6 0 10 6 6 3 3 2 75
2009 природно-техногенные 4 6 4 4 3 4 5 2 3 2 3 1 41
импульсы 8 6 8 11 6 2 10 5 4 11 7 8 86
2010 природно-техногенные 3 1 2 3 4 2 2 3 3 5 5 2 35
импульсы 4 9 10 3 8 10 3 6 3 8 6 7 77
взрывы 178 658 392 1228
2011 природно-техногенные 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 14
импульсы 5 8 4 9 4 3 7 5 3 6 9 6 69
взрывы 732 652 829 762 931 181 862 720 485 1268 - 7422
2012 природно-техногенные 2 1 1 2 2 1 1 1 1 12
импульсы 4 6 8 7 9 4 7 3 8 2 7 5 70
взрывы 488 1102 1594 1507 351 330 189 173 346 527 119 518 7244
2013 природно-техногенные 1 1 1 3 1 1 1 1 1 11
импульсы 7 17 11 10 15 9 12 10 7 6 7 12 123
2014 природно-техногенные 1 1 1 1 1 4 3 1 1 14
импульсы 8 6 8 7 8 7 10 13 14 10 8 9 108
2015 природно-техногенные 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 14
импульсы 9 7 8 6 7 9 6 6 8 7 8 12 93
2016 природно-техногенные 2 3 2 2 1 2 1 4 4 1 2 24
импульсы 6 4 6 4 8 8 10 7 12 12 5 8 90
Все регистрируемые сейсмические события можно поделить на два уровня: телесейсмический и локальный (табл. 2, 3).
Рис. 5. Количество зарегистрированных сетью сейсмостанций сейсмических событий за 2005-2016 гг.
Заключение
Опыт эксплуатации сейсмологической сети за десятилетний период указывает на необходимость развития системы сейсмического мониторинга на территории Южного Предуралья. Дальнейший мониторинг сейсмической активности и его развитие позволят выявить характер сейсмических событий и установить участки повышенной сейсмической активности на территории исследования. ЛИТЕРАТУРА
1. Юдахин Ф.Н., Капустян Н.К., Шахова Е.В. Исследования активности платформенных территорий с использованием микросейсм. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 130 с.
2. Bormann P. Conversion and comparability of data presentations on seismic background noise. Journal of Seismology. 1998. 2: 37-45.
3. Нестеренко М.Ю. Геоэкология недр нефтегазоносных районов Южного Предуралья. Екатеринбург: УрО РАН, 2012. 135 с.
Поступила 12.04.2017
(Контактная информация: Влацкий Валерий Викторович - старший научный сотрудник отдела геоэкологии ОНЦ УрО РАН; Маркова Лидия Павловна - ведущий инженер отдела геоэкологии ОНЦ УрО РАН; Шарапов Александр Сергеевич - ведущий инженер отдела геоэкологии ОНЦ УрО РАН; адрес: Россия, 460014, г. Оренбург, а/я 59, Email: geoecol-onc@mail .ru)
LITERATURA
1. Judahin F.N., Kapustjan N.K., Shahova E.V. Issledovanija aktivnosti platformennyh territorij s ispol'zovaniem mikrosejsm. Ekaterinburg: UrO RAN, 2008. 130 s.
2. Bormann P. Conversion and comparability of data presentations on seismic background noise. Journal of Seismology. 1998. 2: 37-45.
3. Nesterenko M.Ju. Geojekologija nedr neftegazonosnyh rajonov Juzhnogo Predural'ja. Ekaterinburg: UrO RAN, 2012. 135 s.
Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2017, №2 Образец ссылки на статью:
Влацкий В.В., Маркова Л.П., Шарапов А.С. Мониторинг сейсмической активности на территории Южного Предуралья. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. 2: 7с. [Электронный ресурс] (URL: http:// elmag.uran.ru:9673/magazine/Numbers/2017-2/Articles/VVV-2017-2.pdf).
