Ученые: в асейсмичном районе добычи ископаемых возможны сильные землетрясения

Метод оценки магнитуды и расположения возможных сейсмических событий, основанный на анализе геофизических данных горных пород, предложила команда российских ученых-геофизиков, 30 июля сообщает журнал МФТИ «За науку».

Новый способ, дополняя традиционные сейсмологические методы, позволяет находить зоны зарождения потенциальных очагов землетрясений в областях, считающихся асейсмичными. Результаты исследования метода были представлены в статье «Вариации структурных и физико-механических свойств тектонического разлома в приповерхностной зоне», опубликованной в журнале «Физика Земли» за 2025 год, № 1.

Вызывать землетрясения в регионах, считавшихся асейсмичными, может интенсивные антропогенные воздействия на недры Земли, такие как добыча угля, нефти и других полезных ископаемых. Если существующие методы прогнозирования сильных землетрясений основаны на анализе уже зарегистрированных сейсмических событий, то для прогнозирования в «тихих» областях таких данных просто нет.

Новый метод российских ученых оценивает возможность появления сейсмического события на основе данных о структуре разломов и реологических свойствах горных пород — характеристиках, описывающих их поведение при деформации и течении под действием внешних сил.

Заведующий лабораторией деформационных процессов в земной коре Института динамики геосфер (ИДГ) им. акад. М. А. Садовского РАН, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ Алексей Остапчук рассказал о задаче, которую решали исследователи:

«Важным моментом во всех наших изысканиях и вообще для экономики является корректная оценка сейсмической опасности и возможность предсказать, какое событие вообще может быть в данном регионе. То есть раньше территория была абсолютно тихая, сейчас люди начали условно добывать полезные ископаемые, и начались сейсмические события. Но может быть так, что будет постоянно много слабых событий, а может быть такое, что вначале были слабые, а потом может появиться очень сильное».

Геофизики исследовали 160-километровый участок коллизионного шва между Сибирской платформой (кратоном) и Ольхонским террейном (террейн — ограниченное разломами геологическое тело региональной протяженности), где столкновение тектонических блоков привело к сильным деформациям. В этой области расположен Приморский разлом, сформированный в периоды тектонической активности.

Были собраны и проанализированы образцы горных пород данного разлома, поднятых в кайнозое с глубины 10–15 км. Ученые составили цифровой каталог пород, содержащий описание их минералогического состава и типов деформации.

Проведенные лабораторные исследования показали, что разные свойства пород обуславливают различные режимы их скольжения при деформации: от быстрых динамических срывов, приводящих к землетрясениям, до медленного асейсмического крипа — смещения поверхности вдоль геологического разлома без заметных землетрясений.

«Мы исследовали этот разлом, потому что он хорошо изучен с точки зрения геологии и тектоники. Также на поверхности находятся слои горных пород, которые раньше были на сейсмогенных глубинах. То есть мы фактически исследуем зону формирования очагов землетрясений», — пояснил Алексей Остапчук.

Применив электротомографию, исследователи вычислили ширину активной зоны и определили области с большой плотностью трещин. Данные электротомографии и лабораторных исследований образцов горных пород легли в основу карты разлома, на которой были выделены опасные и безопасные сегменты.

Так, зонами формирования сильных землетрясений являются узкие (100–200 метров) участки разлома длиной 10 км, сложенные породами со свойством скоростного разупрочнения, например, кварцем. Такие зоны встречаются каждые 60 км.

Безопасные зоны — это более широкие участки (до 500 метров) из пород со свойством скоростного упрочнения (например, из сланца или мрамора), которые деформируются медленно, не вызывая землетрясений.

В работе, кроме ученых МФТИ и ИДГ РАН, приняли участие специалисты Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН и Института земной коры СО РАН.

Результатом их совместного исследования стала методика определения сейсмоопасных участков тех областей, для которых сейсмических данных недостаточно или они совсем отсутствуют. Также полученные результаты могут использоваться при разработке более точных моделей сейсмического цикла, для усовершенствования систем раннего предупреждения о землетрясениях, а также при планировании строительства.