Комплексные природно-техногенные опасности. Техногенная сейсмичность

Опасности и угрозы приобретают все более комплексный, взаимоувязанный характер. Одна угроза порою влечет за собой целую цепочку других. Войны приносят чрезвычайные ситуации в техногенной, социальной, экологической сферах. Техногенные катастрофы индуцируют природные катаклизмы, и, наоборот, природные бедствия влияют на техногенную и пожарную безопасность.

Хозяйственная деятельность человека активизирует развитие природных процессов и вызывает новые, ранее несвойственные территории процессы. Это может привести к возникновению природно-техногенной опасности, т.е. к ситуации, когда относительно слабое природное воздействие вызывает серьезную технологическую аварию (скажем, деформация грунта нефтепровода). Наиболее опасные природно-техногенные процессы – наведенная сейсмичность, опускание территорий, подтопление, карстово-суффозионные провалы, наводнения вызванные нарушением целостности гидротехнических сооружений, обрушение земной поверхности над старыми горными выработками, в том числе в результате подтопления территории после ликвидации горных производств и остановки водоотлива, подтапливание территории.

Можно выделить пять основных видов воздействия человека на природу, которые способны спровоцировать землетрясения:

-         строительство крупных водохранилищ;

-         закачка флюида в недра Земли;

-         откачка углеводородного сырья из пластов Земли;

-         горные работы (шахты или карьеры);

-         подземные ядерные испытания.

Известны техногенные землетрясения, вызванные нагнетанием жидкости под напором в глубокие скважины. Например, в районе Денвера (США) в трещинные докембрийские породы с 1962 по 1966 гг. производилась закачка жидкости в поглощающую скважину. При этом учеными была установлена прямая зависимость между периодами закачки и количеством сопровождающих их землетрясений.

Примером техногенных землетрясений многие ученые считают разрушительные Газлийские землетрясения в Узбекистане в 1976 г. и 1984 г. в слабосейсмичном районе, который характеризовался традиционным сейсморайонированием как 5-балльная зона. Землетрясения произошли через 15 лет после начала добычи и последовательно оконтуривают нефтегазоносную залежь. В процессе эксплуатации в соответствии с технологией добычи было закачано огромное количество воды. После этого и последовали землетрясения.

Причиной землетрясения может послужить и непосредственно извлечение нефти и газа из пластов Земли. Происходит изменение напряженно-деформированного состояния земной коры в окрестности месторождения полезных ископаемых. При этом пластовое давление сильно снижается. Как свидетельствует практика, удаление флюида может иногда уменьшить давление в полости до такой степени, что изменение напряженного состояния в регионе может привести к землетрясению. По мнению некоторых исследователей, причиной 7-балльного землетрясения, происшедшего в 1971 г. вблизи г. Грозного, явились резкое падение пластового давления в нефтяной залежи и снижение температуры нефти и газа.

Еще один тип воздействий – проходка горных выработок. Очаги землетрясений здесь, как правило, находятся на небольших расстояниях от выработки и поэтому интенсивно проявляются. Происходят не только микроземлетрясения, но и довольно сильные события (горные удары). Такие техногенные проявления неоднократно наблюдались, например, в Хибинах, где ежегодно извлекается около 100 млн тонн горной массы и в Карагандинском угольном бассейне. Все горные удары произошли в непосредственной близости от разрывных тектонических нарушений. Изменение напряженного состояния в массиве в результате инженерной деятельности привело к образованию крупных трещин и значительным подвижкам.

Отмечается и влияние на сейсмичность подземных ядерных взрывов. Обычно, оно проявляется лишь в первые 10 дней после взрыва в радиусе до 1500 км. В США (Невада) отмечалось несколько случаев явного следования землетрясений за ядерными испытаниями. Например, подземный ядерный взрыв 19 декабря 1968 г. нарушил естественное тектоническое напряжение в этом регионе и послужил причиной землетрясения, произошедшего в 13 км от места взрыва.

Из всего имеющегося мирового опыта можно заключить, что высокая чувствительность участков земной коры, находящихся в неустойчивом состоянии, проявляется в виде сейсмического отклика на воздействие, вызвавшее изменение напряженного состояния.

Первая попытка управления техногенными землетрясениями была предпринята в 1967 г. в США на месторождении компании Шеврон. Производилась закачка флюидов для увеличения вторичной добычи нефти. Напряженное состояние зоны было хорошо изучено. Были определены напряжения сдвига в плоскости скольжения разлома и нормально действующее напряжение, а также коэффициент внутреннего трения. Расчетным путем было определено критическое напряжение сдвига, после которого дальнейшая закачка флюида может вызвать землетрясение.

Будет полезно почитать по теме: