A new approach to hazard control of human-triggered earthquakes near mining facilities

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is proposed in this paper to use the focal characteristics of small seismic events, in particular, the scaled energy and the rupture propagation velocity, as indicators of possible dynamic movements along a fault. The two sites selected for analysis underwent microseismic events induced by mining operations. The first site, the Korobkovskoe iron ore deposit of the Kursk Magnetic Anomaly, is located in the aseismic region. The second site, the apatite–nepheline deposit of the Khibiny massif, is characterized by relatively intensive natural and human-triggered seismicity. Based on the results of the analysis, the values of the scaled seismic energy and the rupture propagation velocity are drastically different at the deposits under consideration. At the apatite–nepheline ore deposit, the parameter values are close to the range of values characteristic for “normal” earthquakes. At the KMA deposit, the obtained anomalously low values of the scaled energy and the rupture propagation velocity correspond to “slow” earthquakes. The results obtained are indicative of the prospects for using the selected parameters as indicators of possible large dynamic events at the studied site of the fault zone.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Adushkin

Sadovsky Institute of Geospheres Dynamics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: besedina.an@idg.ras.ru

Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

A. N. Besedina

Sadovsky Institute of Geospheres Dynamics of the Russian Academy of Sciences

Email: besedina.an@idg.ras.ru
Russian Federation, Moscow

G. G. Kocharyan

Sadovsky Institute of Geospheres Dynamics of the Russian Academy of Sciences

Email: besedina.an@idg.ras.ru
Russian Federation, Moscow

I. E. Semenova

Mining Institute, Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: besedina.an@idg.ras.ru
Russian Federation, Apatity

S. A. Zhukova

Mining Institute, Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: besedina.an@idg.ras.ru
Russian Federation, Apatity

O. G. Zhuravleva

Mining Institute, Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: besedina.an@idg.ras.ru
Russian Federation, Apatity

References

  1. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС, 2016, 424 с.
  2. Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Пантелеев А.В. Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09.01.2018 // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 12. С. 74–83.
  3. Адушкин В.В. Тектонические землетрясения техногенного происхождения // Физика Земли. 2016. № 2. С. 22‒44.
  4. Гусев А.А. Модель очага землетрясения со множеством неровностей // Вулканология и сейсмология. 1988. № 1. С. 41–55.
  5. Кочарян Г.Г., Беседина А.Н., Гридин Г.А., Морозова К.Г., Остапчук А.А. Трение как фактор, определяющий излучательную эффективность подвижек по разломам и возможность их инициирования. Состояние вопроса // Физика Земли. 2023. № 3. С. 3–32.
  6. Адушкин В.В., Кишкина С.Б., Куликов В.Н., Павлов Д.В., Анисимов В.Н., Салтыков Н.В., Сергеев С.В., Спунгин В.Г. Построение системы мониторинга потенциально опасных участков Коробковского месторождения Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. 2017. № 4. С. 3–13.
  7. Баранов С.В., Федоров А.В., Моторин А.Ю., Асминг В.Э., Федоров И.C. Землетрясение 5 марта 2022 г. с ML=3.7 в Хибинском массиве // Сейсмические приборы. 2023. Т. 59. № 1. С. 21–32. doi: 10.21455/si2023.1-2
  8. Козырев А.А., Онуприенко В.С., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Развитие инструментального и методического обеспечения контроля наведенной сейсмичности на Хибинских апатит-нефелиновых месторождениях // Горный журнал. 2020. № 9. С. 19‒26.
  9. Беседина А.Н., Кишкина С.Б., Кочарян Г.Г. Параметры источников роя микросейсмических событий, инициированных взрывом на Коробковском железорудном месторождении // Физика Земли. 2021. № 3. С. 63–81.
  10. Беседина А.Н., Гридин Г.А., Кочарян Г.Г., Морозова К.Г., Павлов Д.В. Активизация сейсмоакустических событий после массовых взрывов на железорудном месторождении Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. 2024. № 1. С. 3–14. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20240101
  11. Madariaga R. Dynamics of an expanding circular fault // BSSA. 1976. V. 66. P. 639–666.
  12. Collins D., Young R. Lithological controls on seismicity in granitic rocks // Bull. Seismol. Soc. Am. 2000. V. 90. P. 709–723. https://doi.org/10.1785/0119990142.
  13. Остапчук А.А., Морозова К.Г., Беседина А.Н., Гридин Г.А., Григорьева А.В., Павлов Д.В. Особенности сейсмичности, инициированной массовыми взрывами, Коробковского железорудного месторождения // Russian Journal of Earth Sciences. 2024.
  14. Сырников Н.М., Тряпицын В.М. О механизме техногенного землетрясения в Хибинах, Докл. АН СССР. 1990. Т. 314. № 4. С. 830–833.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of the Korobkovskoye deposit area of ​​the KMA, including the North-Eastern fault: 1 – shale suite, 2 – iron ore suite; 3 – barren or weakly ore quartzites; 4 – fault body; 5 – vein formations; 6 – explosion chamber; 7 – seismic events.

Download (191KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. (a) Relationship between the scalar seismic moment and the angular frequency of the source for seismic events. Gray lines are lines of constant shed stress. (b) Radiated seismic energy as a function of the scalar seismic moment. Gray lines are lines of constant apparent stress sa = mEs / M0. Blue symbols are the Korobkovskoye deposit, red symbols are the Khibiny massif deposit.

Download (101KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the reduced seismic energy on the seismic moment, references to data sources 1–8 are given in [1, 9], 9–[12]; 10 – Korobkovskoye deposit, 11 – Khibiny massif deposit.

Download (375KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Histogram of the rupture propagation velocity for KMA: blue – assuming that all events are shear events, light blue – assuming that all events are rupture fractures. The vertical lines show the average velocity values: for a rupture fracture Vr /Cb = 0.09, for a shear fracture Vr /Cb = 0.16. The region of the Vr /Cb velocity value for the Khibiny massif deposit is shown in red.

Download (191KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences