ПРИЛИВНОЙ ЦИКЛ И ВАРИАЦИИ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ НА ЗАПАДНОМ УРАЛЕ

Некрасова Л.В.

Горный институт УрО РАН, г. Пермь

В геофизике вопрос о связи сейсмичности Земли с приливным воздействием Луны и Солнца рассматривается очень давно, еще со времен И.Канта и Дж.Дарвина. Впервые статистические работы о частоте землетрясений и их связи с фазами Луны, расстоянием Луны от Земли и ее кульминацией были опубликованы французским профессором А.Перре еще в 1848 году. Он установил законы, по которым число дней с землетрясениями возрастает при приближении Луны к сизигиям (первый закон) и их частота увеличивается, если в это время Луна близка к перигею (второй закон), также землетрясения происходят гораздо чаще в моменты прохождения Луной местного меридиана, чем на ее восходе и заходе (третий закон). Очевидно, что эти законы можно отнести и в целом к деформационным процессам в земной коре.

Позже вопросом влияния приливообразующих сил на сейсмичность занимался целый ряд ученых. Данные о связи землетрясений с периодическими изменениями приливообразующих сил приводятся Г.П.Тамразяном [4], Н.Н.Володичевым, А.Н.Подорольским, Б.В.Левиным, В.А.Подорольским [5]. В области техногенной сейсмичности такие исследования были выполнены А.А.Козыревым с сотрудниками для апатитовых рудников в Хибинах [1]. По внезапным выбросам угля и газа - Г.И.Войтовым и А.И.Кравцовым для шахт Донецкого бассейна [3], О.И.Черновым и В.Н.Пузыревым - для шахт Кузбасса, а также Егоршинского месторождения на Урале [2].

Вращаясь вокруг Земли, Луна меняет свое положение и относительно звезд. Одно и то же положение по отношению к звездам она занимает через 27.32 суток. Этот период носит название сидерического или звездного месяца. Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за период времени равный 29.53 суткам. Этот временной интервал называется синодическим или лунным месяцем. В зависимости от степени освещенности Луны Солнцем различают четыре фазы (периода) ее вращения: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. Каждая из них составляет примерно семь дней.

Наибольшие приливообразующие силы характерны для перигея лунной орбиты и положения Луны в сизигиях. В перигее, в положении наиболее близкого нахождения Луны к Земле, ее приливообразующая сила на 40% больше, чем в апогее.

В нашей работе представлены результаты исследований влияния лунно-солнечного приливного цикла на сейсмическую активность на шахтах Западного Урала. Горный удар - это одно из самых опасных динамических явлений в шахтах и рудниках, заключающееся во внезапном разрушении пород и обрушении горных выработок под воздействием упругой энергии, накопленной горным массивом. Среди горных ударов, произошедших в России, значительная часть их имела место в шахтах Кизеловского угольного бассейна. Именно для этого бассейна составлены наиболее подробные каталоги горных ударов [7]. Аналогичный анализ был сделан и для землетрясений Западно-Уральского региона.

Все анализируемые динамические явления (горные удары и землетрясения) нанесены на специальные диаграммы (рис. 1а и 2а), по вертикальной оси которых отложено время между событием и прохождением Луны через перигей орбиты, а по горизонтальной оси - фазы Луны в момент события. На обеих осях совмещены симметричное положение фаз Луны с положением Луны на орбите вокруг Земли.

Ранее нами [6] было отмечено, что максимальная интенсивность в проявлении техногенных динамических явлений наблюдается в те дни, когда Земля расположена на своей орбите так, что промежуток времени до сизигии и до перигея одинаков, либо отличается не более чем на ± 2 ÷ ± 3 суток. На диаграмме эта область с максимальной плотностью распределения события выделена в виде диагонально расположенной полосы (одного пояса) шириной в 4 ÷ 6 суток. Исследование проводилось для диаграмм, построенных для половины сидерического и четверти синодического циклов. В этом году диаграммы представлены в развернутом виде.

Анализ диаграмм на рис. 1а и 2а, которые построены для полных сидерических и синодических циклов, позволил заключить, что сейсмические события сконцентрированы в определенных поясах. Выделенные пояса имеют одинаковую ширину - 7 суток. Диаграммы показывают, что большинство сейсмических событий происходит в те моменты, когда синодический и сидерический циклы совпадают по фазе или находятся в противофазе (т.е. в те моменты, в которые один из сизигийных приливов усилен за счет перигейного прилива). Промежуточные фазовые сдвиги содержат значительно меньшее количество событий.

Гистограммы на рис. 1б и 2б характеризуют распределение сейсмических событий в различных поясах. Так, 36.7% всех горных ударов Кизеловского угольного бассейна произошло в те моменты (пояс 1), когда синодический и сидерический циклы были в пределах одной недели от фазы синхронизации (новая луна во время перигея). Для землетрясений Западно-Уральского региона эта цифра составляет 50.7%. 44.5% горных ударов произошло во время "противофазного" соотношения синодического и сидерического циклов (полная Луна в перигее). Для землетрясений эта цифра соответствует 31%. Только 18.3% землетрясений и 18.8% горных ударов произошло во всех других фазовых сдвигах (пояса 2 и 4).

Отнесем к первой группе пояса диаграммы с номерами 1 и 3, ко второй группе - пояса с номерами 2 и 4. Суммарные площади поясов первой и второй группы одинаковы. Однако первая группа содержит 81.2% горных ударов Кизеловского бассейна и 81.7% землетрясений Западного Урала, тогда как вторая группа соответственно 18.8% и 18.3%. Таким образом, плотность распределения событий в первой группе в 4 раза выше, чем во второй.

Установленные соотношения могут быть использованы для прогнозирования временных интервалов повышенной вероятности реализации различного рода динамических событий.

Подрисуночные надписи:

Рис. 1. Диаграмма (а) и гистограмма (б) распределения горных ударов Кизеловского угольного бассейна в зависимости от фаз Луны и ее положения на орбите

Рис. 2. Диаграмма (а) и гистограмма (б) распределения землетрясений Западно-Уральского региона в зависимости от фаз Луны и ее положения на орбите

Использованные источники:

1. Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках. Под редакцией И.М. Петухова, А.М. Ильина, К.Н.Трубецкого. М.: Издательство АГН, 1997. -376с.

2. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. -296с.

3. Войтов Г.И. Периодичность газодинамических явлений в шахтах и лунно-солнечные приливы в земной коре //Методика и результаты геодинамического мо-ниторинга природно-техногенных объектов. Т.2. Разработка концепции мониторинга природно-технических систем. М.: 1993. -С.171-184.

4. Тамразян Г.П. Землетрясения в Приказбекском районе и упругие приливы //Известия АН СССР, серия геологическая, №7, 1956.

5. Володичев Н.Н., Подорольский А.Н., Левин Б.В., Подорольский В.А. Корреляция появления крупных серий землетрясений со временем фаз новолуния и полнолуния. //Вулканология и сейсмология, №1, 2001. -С.60-67.

6. Некрасова Л.В. Лунно-солнечные приливы и вариации природно-техногенной сейсмичности //Проблемы комплексного мониторинга на месторождениях полезных ископаемых. Сборник докладов. Пермь, ГИ УрО РАН, 2002. -С.37-40.

7. Яковлев Д.В., Тарасов Б.Г., Цирель С.В. Временные вариации частоты горных ударов на Кизеловском угольном бассейне и Североуральском бокситовом руднике и некоторые приемы выявления периодических компонент у случайных последовательностей //Атлас временных вариаций природных, антропологических и социальных процессов. Том 3. Природные и социальные сферы как части окружающей среды и как объекты воздействий. М.: "Янус-К", 2002. -С.256-265.