Землетрясение руками человека

Наведенная (или индуцированная) сейсмичность относится к сейсмическим событиям (обычно – землетрясениям), которые частично или полностью вызваны человеческой деятельностью. Примерами такой деятельности является разработка полезных ископаемых, создание крупных водохранилищ, эксплуатация подземных хранилищ нефти и газа и др. Если землетрясения, происходящие в результате природных процессов, в основном приурочены к активным тектоническим структурам, то индуцированная сейсмичность происходит в областях активной эксплуатации земных недр человеком и напрямую связаны с ведением экономической деятельности.

Исследованием наведенной сейсмичности занимаются ученые во всем мире. Многие работы курируются международным Комитетом по индуцированной сейсмичности. В октябре 2017 года в одном из ведущих мировых журналов в области сейсмологии «Seismological Research Letters» был представлен проект HiQuake—The Human‐Induced Earthquake Database, в международной базе данных которого на момент выхода публикации содержалось 728 случаев предполагаемой наведенной сейсмичности. При этом эксплуатация водохранилищ считается причиной повышения сейсмической активности в 23% случаев, уступая по количеству упоминаний только объектам горной промышленности.

К примеру, полвека назад в асейсмичном районе западной Индии была построена крупная плотина, работу которой должно было обеспечить специально созданное водохранилище Койна. После его заполнения произошло крупнейшее в мире наведенное (индуцированное) землетрясение М=6.3, унесшее жизни около 200 человек. Серьезному ущербу подверглись жилые дома и сооружения, общее количество пострадавших и раненых превысило 2 тысячи человек. С этого землетрясения началась сейсмическая история данного региона. За прошедшие 50 лет здесь произошло более 20 землетрясений с магнитудой более 5 и тысячи относительно небольших событий.

Механизмы, вызывающие сейсмичность в этом районе до конца не ясны и сегодня, но повторяющиеся из года в год сейсмические события, в основном сосредоточенные на площади 30 х 20 км и на глубинах 2-7 км позволяют вести целенаправленный геофизический мониторинг этой территории. Для проведения сейсмологических исследований индийскими учеными была создана плотная сеть сейсмических станций, которые обеспечивают хорошую локацию сейсмических событий в районе Койна-Варна. В результате район стал уникальной природной лабораторией.

В изучении влияния этого крупного гидросооружения и оценке сейсмической опасности, обусловленной антропогенной деятельностью принимают участие ученые из Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН). В ходе многолетнего научного сотрудничества с индийскими коллегами специалистами ИФЗ РАН создана база данных сейсмических событий с 1963 по 2015 год, опробованы методики прогноза наиболее сильных землетрясений.

В настоящее время совместные исследования проводятся в рамках российско-индийского проекта РНФ-DST India «Закономерности и природа наведенной сейсмичности в областях тектонических и техногенных воздействий по натурным и лабораторным данным». В международный коллектив вошли ученые ИФЗ РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и Национального геофизического исследовательского института (NGRI), Хайдерабад. Как отметил заместитель директора ИФЗ РАН и руководитель проекта РНФ с российской стороны доктор физико-математических наук Александр Вениаминович Пономарев, проект посвящен комплексным исследованиям и обобщению закономерностей наведенной сейсмичности и дальнейшего развития сейсмического процесса на основе созданных в ИФЗ РАН сейсмических каталогов, технологий радарной спутниковой интерферометрии и лабораторных экспериментов на образцах горных пород с использованием установок высокого давления Центра петрофизических и геомеханических исследований ИФЗ РАН и Геофизической обсерватории «Борок» ИФЗ РАН.

Первые результаты позволили выявить связь изменения сезонной сейсмической активности с особенностями локального тектонического режима. Было обнаружено, что регулярные изменения сейсмической активности после заполнения водохранилища Койна обусловлены миграцией наведенной сейсмичности на юг вдоль сдвиговой разломной зоны и последующей активизацией сопряженных с ней сбросовых разломов. По мнению ученых, миграция процессов разрушения с севера на юг опережает диффузию флюида (проникновение воды в трещинно-поровое пространство горной породы) от водохранилища Койна, а последующее достижение фронтом обводнения южной сбросовой зоны вызывает повторную реактивацию сезонной сейсмичности. Это предположение подкрепляется и результатами лабораторного моделирования на образцах гранитов из глубоких скважин, пробуренных в области Койна-Варна. Эксперименты по инициированию процессов разрушения образцов в условиях повышении порового давления и фильтрации флюида при различных режимах нагружения были выполнены на установках высокого давления на базе Центра петрофизических и геомеханических исследований ИФЗ РАН и Геофизической обсерватории «Борок» ИФЗ РАН.

Первые результаты и описанная выше схема миграции сейсмического процесса в результате антропогенной деятельности и сезонных явлений опубликованы декабрьском номере журнала Геологического общества Индии.

В настоящее время индийской стороной реализуется проект по глубокому бурению в области Койна-Варна, в результате которого планируется достигнуть глубин лоцируемых сейсмических событий и получить керновый материал из очаговой зоны землетрясений. Полученные образцы горных пород представляют большой интерес, так как их исследование позволит проверить существующие теоретические представления о связи наведенной сейсмичности, наблюдаемой под многими водохранилищами. Для изучения влияния сейсмических процессов на окрестности плотины Койна учеными также использовались современные технологии космического мониторинга. Так, по снимкам спутника ALOS-2 методами спутниковой радарной интерферометрии впервые были получены оценки полей смещений земной поверхности для района Койна и Варна. Выявлена устойчивая область смещений южнее водохранилища Варна. Именно в этот период в данной области произошла

серия землетрясений, включая два крупных события М=5 и М=5.2.

Некоторые результаты по проекту войдут в специальный выпуск одного из ведущих сейсмологических журналов – Bulletin of Seismological Society of America (BSSA) «50 Years after the 1967 Koyna Earthquake: Progress in our understanding of Reservoir Triggered Seismicity (RTS)», посвященный пятидесятилетию катастрофического наведенного землетрясения Койна.