А.А. Добрынина1, 2, В.А. Саньков1, 2, С.А. Король1, Н.В. Кичигина3, А.А. Рыбченко1 1Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия 2Институт динамики систем и теории управления им. В.М. Матросова СО РАН, Иркутск, Россия 3Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск, Россия
Проведен анализ вариаций микросейсмических шумов,
генерируемых р. Кынгарга (Тункинская долина) в спокойном состоянии и при
значительных подъемах воды, на основе данных короткопериодной сейсмической
станции «Аршан», наблюдений за количеством атмосферных осадков и колебаниями
уровня воды на гидрологическом посту на реке Кынгарга, расположенными выше по
течению. В работе использовались методы корреляционного, спектрального,
спектрально-временного и поляризационного анализов. Микросейсмические
колебания, зарегистрированные на станции Аршан, не стабильны во времени и имеют
значительные вариации, связанные с сезоном. В теплые периоды при таянии
ледового покрова и увеличении уровня воды в реке наблюдается усиление
сейсмических колебаний в области частот от 2 до 20 Гц. Выпадение обильных
жидких атмосферных осадков и следующий за ним значительный подъем уровней воды
в реке Кынгарга (паводки) приводят к изменению амплитудно-частотного состава
микросейсмических шумов – усилению колебаний в частотном диапазоне от 4 до 20
Гц с максимумом излучения в области частот 6–10 Гц. Для разных событий это
увеличение значительно варьируется и зависит от величины подъема уровня.
Изменение амплитудно-частотного состава микросейсмических колебаний в летний
период относительно зимнего, а также при паводках происходит в результате
увеличения турбулентности потока при возрастании скорости течения, расходов
воды и наносов. Диаграммы движения частиц в среде в спокойном состоянии и при
паводках не показывают какой-либо доминирующей ориентации колебаний, что
связано с протяженностью источника колебаний, представляющего собой все русло
реки.
Чайка И.Ф. 1,2, Изох А.Э.1,3, Сотникова И.А.4, Алымова Н.В.4, Колотилина Т.Б. 4, Каримов А.А.5, Щербаков В.Д.6, Лобастов Б.М.7 1 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия , 2Институт экспериментальной минералогии им. Д.С.Коржинского РАН, Черноголовка, Россия 3.Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия 4Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Иркутск, Россия 5Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия 6Московский государственный университет, Москва, Россия 7Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий. Красноярск, Россия
Билибинский массив – мезозойская интрузия, расположенная в юго-восточной части Алданской высококалиевой магматической провинции Алдано-Станового щита Сибирской платформы. Массив состоит из щелочно-мафит-ультрамафитовой и гранит-сиенитовой фаз, образующих концентрическую структуру, в которой от периферии к центру породы становятся более кислыми. Ранее высказывались точки зрения, что эти фазы являются продуктами дифференциации различных родоначальных магм либо относятся к единой лампроитовой серии. В данном исследовании рассмотрена представительная коллекция образцов пород Билибинского массива: флогопитовые клинопироксениты, мелашонкиниты, шонкиниты, щелочные сиениты, кварцевые сиениты, граниты. На основании минералого-петрографических, геохимических и изотопно-геохимических данных показано, что к серии дифференциации лампроитовой магмы относятся породы от клинопироксенитов до шонкинитов и, возможно, щелочные сиениты, образующие первую фазу. Кварцевые сиениты и граниты, образующие вторую фазу, выделяются в самостоятельную серию. По геохимическим данным и изотопному составу Nd, Sr и O в кварцевых сиенитах и гранитах, магмы, сформировавшие породы гранит-сиенитовой серии, имели скорее нижнекоровый, чем литосферный мантийный источник. Их образование могло быть связано как с плавлением коры в ходе мантийного магматизма, так и с мезозойскими коллизионными событиями на южной окраине Сибирской платформы. Набор пород лампроитовой серии позволяет рассматривать ее как пример полной дифференциации мантийного лампроитового расплава, в котором представлены стадии котектической кристаллизации: оливина + хромита, оливина+ клинопироксена + хромита, оливина + клинопироксена + флогопита, клинопироксена + флогопита + лейцита, клинопироксена + флогопита + калиевого полевого шпата. Локальный анализ элементов-примесей в клинопироксене, флогопите, лейците и апатите позволил оценить коэффициенты фракционирования этих элементов в системе минерал-расплав.
Изучен основной состав поровых растворов гидротермальных глин, образующих протяженные и мощные толщи на термальных полях Паужетского геотермального месторождения. В вертикальных разрезах толщи гидротермальных глин выделено две зоны, отличающиеся физико-химическими характеристиками, составами и условиями формирования поровых растворов. Показана решающая роль рН в изменении макрокомпонентного состава растворов в зависимости от глубины разреза. Сделан вывод о формировании поровых растворов в результате прямого воздействия на матрицу гидротермальных глин инфильтрационных глубинных термальных вод, при котором происходят процессы перераспределения элементов между породой и контактным раствором. Наряду с общими закономерностями выявлены существенные отличия в условиях формирования состава поровых растворов на Верхне- и Восточно-Паужетском термальных полях, что определяется геологической обстановкой и гидрогеохимическим режимом конкретных участков геотермального месторождения.
Г.И. Долгих1, М.А. Болсуновский1,2, С.С. Будрин1 1Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток, Россия
2Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Ключевые слова: лазерный деформограф, планетарная лазерно-интерферометрическая обсерватория, сейсмический сигнал, определение места возникновения сейсмического сигнала
В статье приведено краткое описание системы пространственно-разнесённых лазерных деформографов, установленных стационарно на м. Шульца Приморского края, на м. Свободный о. Сахалина, в подземном руднике вблизи г. Краснокаменска, Забайкалье, объединённых системой точного времени в единую сеть. В комплексе данная система представляет собой восточную часть планетарной лазерно-интерферометрической сейсмоакустической обсерватории, в которую дополнительно входят лазерные деформографы, расположенные в западной части России. В работе обсуждается методика определения места возникновения сигнала, зарегистрированного последовательно этими лазерными деформографами. Использование результатов определения места возникновения сигнала и полученных данных двухкоординатного лазерного деформографа позволяет восстановить не только место происхождения зарегистрированных сигналов, но и определить его амплитуду в каждом пункте измерения, величину сигнала в месте его генерации, расходимость и затухание на трассах распространения от источника до приёмников.
В.В. Сказка, М.В. Курленя, А.В. Азаров, А.С. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия vskazka@gmail.com
Ключевые слова: Породный массив, сейсмический мониторинг, горная выработка, туннель, контроль состояния горных пород, поверхностные волны, фазовые скорости распространения
Страницы: 3-11
Представлен один из методов обнаружения и контроля параметров низкоскоростных породных включений в окрестностях туннелей и выработок, использующий рассчитанные фазовые скорости поверхностных волн. В качестве исходных данных взяты синтетические сейсмограммы, полученные путем численного моделирования распространения сейсмических волн вдоль горной выработки в радиально-симметричной постановке. Показано, что перекрытие низкоскоростного включения слоем пород с повышенной скоростью сейсмических волн не препятствует его локализации предложенным способом. На основе наблюдения фазовых скоростей распространения поверхностных сейсмических волн возможно оценивать состояние массива горных пород в окрестности подземных сооружений, что является значимым результатом с практической точки зрения.
Б.З. Амусин
Retired, Нью-Йорк, США amusinbo@gmail.com
Ключевые слова: Классификации массива горных пород, масштабные факторы, ползучесть, механические характеристики массива, фрактальный анализ
Страницы: 12-36
Рассмотрены ограничения традиционных методов классификации массивов горных пород. Предложена модификация условия прочности Хука - Брауна, в котором прочность на сжатие массива горных пород представлена в явном виде. Подход к оценке этой прочности сделан на основе обобщения результатов экспериментов Кима на моделях блочных структур из эквивалентных материалов. Описан подход для определения масштабных факторов прочности, модуля деформации, ползучести и угла внутреннего трения массива горных пород. Введена постоянная ползучести и получены корреляционные зависимости для ее нахождения для четырех типов пород. Установлено, что отношение смещений на контуре выработки к смещениям в зоне пластических деформаций может быть аппроксимировано функцией, зависящей только от угла внутреннего трения. Эта концепция использована для вычисления угла внутреннего трения породного массива на основе анализа полевых измерений. Выдвинуты две гипотезы и сделана попытка их обоснования. Гипотеза A предполагает, что масштабный фактор при подобной структуре массива зависит от прочности на сжатие, причем меньшие значения масштабных факторов характерны для прочных и хрупких пород по сравнению с пластичными породами меньшей прочности. Гипотеза B предполагает, что продолжительность релаксации напряжений и деформаций ползучести растет с увеличением рассматриваемого объема массива горных пород, а скорость деформаций при этом убывает.
В.М. Серяков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия vser@misd.ru
Ключевые слова: Температура пород, большие глубины, слоистый массив, исходное напряженное состояние, теплофизические и механические характеристики, математическое моделирование, выработанное пространство, закладка, последовательность работ
Страницы: 37-44
Проведен расчет исходного напряженного состояния слоистого массива горных пород, сформированного действием гравитационных сил и поля температур, линейно изменяющегося по глубине. Показано, что на характер распределения исходных напряжений определяющее влияние оказывает параметр δ, равный отношению произведений модулей объемных сжатий и коэффициентов линейного расширения слоев. В двухслойном массиве при значении δ больше единицы, вычисленному как отношение термомеханических характеристик пород верхнележащего слоя к нижележащему, температурное воздействие приводит к возникновению в нижележащем слое растягивающих вертикальных напряжений, меньше единицы - сжимающих вертикальных напряжений. В случае значительного отличия δ от единицы в нижележащем слое происходит резкое увеличение исходных вертикальных и горизонтальных напряжений, причем характер распределения напряжений близок к гидростатическому. Выполнено математическое моделирование перераспределения полей температур напряжений по мере развития очистных и закладочных работ при применении слоевых систем с нисходящим порядком выемки запасов полезных ископаемых. Расчеты проведены с помощью программного комплекса, учитывающего последовательность ведения закладочных работ. Установлены особенности напряженного состояния вмещающего и закладочного массивов в ходе отработки.
Представлены результаты расчетов развития во времени напряженно-деформированного состояния системы “тюбинговая крепь - бетонная крепь - породный массив”, выполненные с помощью разработанной численной трехмерной модели. Верификация модели осуществлена на основе данных лазерного сканирования тюбинговой колонны двух стволов. Получены коэффициенты запаса прочности по предельным сжимающим напряжениям и деформациям. Сделаны рекомендации по применению тюбингов определенных размеров при использовании в стволах диаметром 7 и 8 м на разной глубине.
Г.П. Стариков1, Т.Н. Мельник1,2, С.В. Шатохин1 1Институт физики горных процессов, Донецк, Россия ifgpdnr@mail.ru 2Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина, Донецк, Россия tatmeln18@gmail.com
Ключевые слова: Вязкость твердых тел, гранулированные вещества, модели Бриджмена и Фарбмана, вязкость измельченного материала
Страницы: 53-60
В качестве основы взяты теоретические модели Бриджмена и Фарбмана по определению вязкости порошков. Приведены результаты экспериментов по одноосному сжатию измельченных материалов. Даны примеры расчетов вязкости для угля, кварца, песчаника, песчаного сланца.
Для определения современного состояния многолетнемерзлой толщи в условиях широтной зональности Ямало-Ненецкого автономного округа и оценки ее трансформации в связи с происходящими климатическими изменениями выполнены электромагнитные зондирования становлением поля в ближней зоне на десяти площадках по субмеридиональному профилю от Сибирско-Увальского поднятия на юге до Пур-Тазовского междуречья на севере с шагом около 50 км. Проведена интерпретация геоэлектрических моделей и сравнение с построениями структуры многолетнемерзлой толщи пород по данным бурения, предоставленным Научным центром изучения Арктики из своего архива. В результате интерпретации геоэлектрических разрезов выделены современная и реликтовая многолетнемерзлые толщи, межмерзлотный талик. Установлено, что современная подошва многолетнемерзлых пород залегает на глубинах от 50 до 130 м. Сопоставление результатов современной съемки с архивными опорными геокриологическими разрезами не показало существенных различий в положении геокриологических границ. Хотя надо отметить значительное расстояние на профиле между площадками исследования, а зачастую, сильную удаленность мест расположения скважин с опорными разрезами от этих площадок. Наибольшие различия современных и архивных данных наблюдались в северной части профиля, что, вероятно, связано с проявлением в данных зондирования становлением поля увеличения засоленности пород.
