• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.05.2021
КНЦ РАН
1 282

В Кольском научном центре выяснили, как космофизические факторы влияют на горные удары и землетрясения

4.5

Сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра и Полярного геофизического института проанализировали несколько сотен горных ударов на рудниках севера России и предположили, что периодичность возникновения сейсмических явлений связана с солнечной активностью.

При разработке месторождений накапливаются напряжения, которые во время горного удара приводят к обрушению пород / ©Н. Щур / Автор: Татьяна Соловьёва

Горный удар – это интенсивное разрушение массива руды или породы, которое сопровождается выбросом большого количество разрушенной горной массы и сейсмическим эффектом. Фокус горного удара расположен очень близко к поверхности земли, поэтому его интенсивность намного выше, чем у естественного землетрясения той же магнитуды.

Горные удары и техногенные землетрясения очень опасны: они могут привести к катастрофическим повреждениям оборудования, разрушению выработок и гибели людей, поэтому их своевременный прогноз и профилактика становятся одной из важнейших проблем горной промышленности. Например, 20 января 1960 года на угольной шахте «Коулбрук» в Южно-африканской республике в результате мощного горного удара произошли разрушения на площади более трех квадратных километров и погибло 432 рабочих. Горные удары в России были впервые зафиксированы более 70 лет назад на шахтах Кизеловского угольного бассейна.

Сильнейшие горно-тектонические удары и техногенные землетрясения происходят на Кольском полуострове на территориях Хибинского и Ловозерского горных массивов. Ловозерское месторождение редких металлов последние годы занимает первое место по сейсмической активности среди всех рудных месторождений России.

17 августа 1999 года на руднике «Умбозеро» произошло сильнейшее за всю историю эксплуатации рудников России техногенное землетрясение магнитудой 4,0-4,4 Е ~ 1011 Дж, разрушившее 650 тысяч квадратных метров горных выработок. Сегодня считается, что сейсмическая активность на Кольском полуострове носит исключительно техногенный характер, однако с закрытием одного из рудников в 2004 году она так и не снизилась.

Авторы работы использовали данные о горных ударах на рудниках Урала, Норильского рудного узла и Мурманской области с 1947 по 2007 годы, а также показатели солнечной активности (числа Вольфа), возмущений магнитного поля Земли (Мировой центр данных по геомагнетизму в Киото), наиболее мощных (с магнитудой более семи) землетрясений с 1900 по 2004 годы (Геологическая служба США) и данные нейтронного мониторинга (обсерватория Апатиты).

Город Кировск / ©Н. Щур

Известны 11- и 22-летние циклы солнечной активности. 11-летние (циклы Швабе) связаны с вариацией числа солнечных пятен, солнечной радиации и галактических космических лучей. 22-летние (циклы Хэйла) связаны со сменой полярности общего магнитного поля Солнца и сказываются только на вариациях количества галактических космических лучей.

При сопоставлении всех данных был получен вывод, что количество горных ударов возрастает на фазах подъема и спада нечетных 11-летних циклов солнечной активности и снижается во время четных циклов, и похожим образом ведет себя геомагнитный индекс в полярной области.

Прослеживается 22-летняя периодичность в вариациях числа горных ударов. Продолжительность измерений слишком мала, чтобы считать закономерность достоверной, но при анализе наиболее сильных землетрясений, механизм которых схож с горными ударами, обнаружилось, что их периодичность тоже подчиняется 22-летнему циклу. Такая же цикличность, причем даже более ярко выраженная, чем 11-летняя, прослеживается и в изменениях климата.

Магнитное поле Солнца меняет свою полярность вблизи максимумов солнечной активности. Это приводит к изменению направления дрейфа потоков галактических космических лучей в гелиосфере. В ранних исследованиях было высказано предположение, что 20-22-летние климатические циклы связаны с увеличением и уменьшением количества космической пыли внутри Солнечной системы из-за ослабления магнитного поля Солнца во время смены знака, что подтверждается экспериментами, проведенными на борту космического аппарата Ulysses.

Сезонное распределение горных ударов в полярных и средних широтах различается. В полярной зоне максимум ударов приходится на март и октябрь, что совпадает с пиками геомагнитных возмущений. В средних широтах максимум горных ударов приходится на декабрь. Это не совпадает с распределением геомагнитных возмущений средней интенсивности, но соответствует пику короткопериодных геомагнитных пульсаций, характерных для средних широт.

Возможно, геомагнитные возмущения могут вызывать изменения режима существующих напряжений в земной коре и влиять на сейсмичность. Косвенно этот тезис подтверждается исследованием, установившим синхронность геомагнитных импульсов и микросейсмических колебаний.

Самый известный механизм, объясняющий влияние магнитного поля Земли на энергию горных пород, – это магнитострикция (сжатие и растяжение горных пород при изменении магнитного поля). Амплитуда магнитострикции зависит от содержания магнетита. Потенциально сейсмически опасными рудные месторождения Кольского полуострова с большим содержанием магнитострикционных материалов (например, редкометалльное месторождение Ловозерского горного массива, чья сейсмичность объявлена исключительно техногенной, поскольку до 1990-х годов сейсмических событий не наблюдалось).

Однако сейчас, несмотря на закрытие одного из рудников, сейсмичность месторождения остается на высоком уровне. Можно предположить, что с началом горных работ массивы пород приходят в неравновесное состояние и становятся более чувствительными к геомагнитным возмущениям. Выявленные авторами взаимосвязь солнечной активности и частота горных ударов помогут прогнозировать и вести профилактику горных ударов на рудниках Севера России.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:06
НИУ ВШЭ

Энцелад — один из крупнейших спутников Сатурна, где потенциально может существовать внеземная микробная жизнь. Исследователи НИУ ВШЭ и ИКИ РАН вычислили характеристики пылевой плазмы и электрических полей, а также концентрацию фотоэлектронов вблизи поверхности спутника. Несмотря на удаленность Энцелада от Солнца, фотоэффект на его поверхности оказался важен для формирования пылевой плазмы.

Позавчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многое другое, необходимое для возникновения жизни, никогда не исчезали с лица нашей планеты.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Позавчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно