INFLUENCE OF ROCK WATERING ON POST-SEISMIC ACTIVITY: A STUDY ON THE KHIBINY MASSIF

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

The article is devoted to the study of the influence of watering of the rock environment on post-seismic activity in the deposits of the Khibiny mountains. Initial data are the results of long-term monitoring of seismicity and observations of water inflows. At a qualitative level, the influence of watering of the environment on the b-value of the Gutenberg – Richter distribution of magnitudes of triggered events, as well as on the parameters of the Omori – Utsu law, which describes the post-seismic activity decay rate over time, was studied.

Об авторах

S. Baranov

Email: bars.vl@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1960-6120
SPIN-код: 156117
Scopus Author ID: 36836852900
ResearcherId: J-4233-2014

P. Shebalin

Email: rjes@wdcb.ru
ORCID iD: 0000-0002-3361-3773
SPIN-код: 1225-4032
Scopus Author ID: 36947247500

S. Zhukova

Email: svetlana.zhukowa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0769-6584

A. Motorin

Email: ayumotorin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2153-8585

I. Fedorov

Email: bars.vl@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0131-0177

Список литературы

  1. Arzamastsev, A. A., L. V. Arzamastseva, A. M. Zhirova, and V. N. Glaznev (2013), Model of formation of the KhibinyLovozero ore-bearing volcanic-plutonic complex, Geology of Ore Deposits, 55(5), 341–356, https://doi.org/10.1134/S1075701513050024.
  2. Baiesi, M., and M. Paczuski (2004), Scale-free networks of earthquakes and aftershocks, Physical Review E, 69(6), 066,106, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.69.066106.
  3. Baranov, S., C. Narteau, and P. Shebalin (2022), Modeling and Prediction of Aftershock Activity, Surveys in Geophysics, 43(2), 437–481, https://doi.org/10.1007/s10712-022-09698-0.
  4. Baranov, S. V., and P. N. Shebalin (2019), Global Statistics of Aftershocks Following Large Earthquakes: Independence of Times and Magnitudes, Journal of Volcanology and Seismology, 13(2), 124–130, https://doi.org/10.1134/S0742046319020027.
  5. Baranov, S. V., S. A. Zhukova, P. A. Korchak, and P. N. Shebalin (2020), Productivity of Mining-Induced Seismicity, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 56(3), 326–336, https://doi.org/10.1134/S1069351320030015.
  6. Batugin, A. S. (2006), On the Mechanism of Earthquakes of 25.04.97 and 27.04.97 in the North of Kuzbass, Gornaya Kniga, Gorny‘j informacionno-analiticheskij byulleten‘, 11, 185–189 (in Russian).
  7. Bayliss, K., M. Naylor, and I. G. Main (2019), Probabilistic identification of earthquake clusters using rescaled nearest neighbour distance networks, Geophysical Journal International, 217(1), 487–503, https://doi.org/10.1093/gji/ggz034.
  8. Bell, M. L., and A. Nur (1978), Strength changes due to reservoir-induced pore pressure and stresses and application to Lake Oroville, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 83(B9), 4469–4483, https://doi.org/10.1029/JB083iB09p04469
  9. Board, M., T. Rorke, G. Williams, and N. Gay (1992), Fluid injection for rockburst control in deep mining, in 33rd U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, pp. 111–120, A. A. Balkema, Rotterdam.
  10. Cocco, M., S. Hainzl, F. Catalli, B. Enescu, A. M. Lombardi, and J. Woessner (2010), Sensitivity study of forecasted aftershock seismicity based on Coulomb stress calculation and rate- and state-dependent frictional response, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 115(B5), https://doi.org/10.1029/2009jb006838
  11. Dieterich, J. (1994), A constitutive law for rate of earthquake production and its application to earthquake clustering, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 99(B2), 2601–2618, https://doi.org/10.1029/93JB02581
  12. Dieterich, J. H. (2007), Applications of Rate- and State-Dependent Friction to Models of Fault-Slip and Earthquake Occurrence, in Treatise on Geophysics (Second Edition), edited by G. Schubert, second edition ed., pp. 93–110, Elsevier, Oxford, https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53802-4.00075-0.
  13. Gimmelfarb, B. M., G. M. Virovlyansky, and A. A. Shugin (Eds.) (1965), Proceedings of the State Research Institute of Mining Chemical Raw Materials, issue 10. Khibiny Apatite Deposits. Issues of Structure, Hydrogeology and Exploration Methods, 315 pp., Nedra (in Russian).
  14. Gupta, H. K. (2002), A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna, India, Earth-Science Reviews, 58(3–4), 279–310, https://doi.org/10.1016/S0012-8252(02)00063-6.
  15. Gutenberg, B., and C. F. Richter (1944), Frequency of Earthquakes in California, Bulletin of the Seismological Society of America, 34, 185–188.
  16. Hainzl, S., T. Kraft, J. Wassermann, H. Igel, and E. Schmedes (2006), Evidence for rainfall-triggered earthquake activity, Geophysical Research Letters, 33(19), https://doi.org/10.1029/2006GL027642.
  17. Hainzl, S., Y. Ben-Zion, C. Cattania, and J. Wassermann (2013), Testing atmospheric and tidal earthquake triggering at Mt. Hochstaufen, Germany, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(10), 5442–5452, https://doi.org/10.1002/jgrb.50387.
  18. Heinicke, J., H. Woith, C. Alexandrakis, S. Buske, and L. Telesca (2017), Can hydroseismicity explain recurring earthquake swarms in NW-Bohemia?, Geophysical Journal International, 212(1), 211–228, https://doi.org/10.1093/gji/ggx412.
  19. Holschneider, M., C. Narteau, P. Shebalin, Z. Peng, and D. Schorlemmer (2012), Bayesian analysis of the modified Omori law, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B6), https://doi.org/10.1029/2011JB009054.
  20. Kartseva, T. I., V. B. Smirnov, A. V. Patonin, D. S. Sergeev, N. M. Shikhova, A. V. Ponomarev, S. M. Stroganova, and V. O. Mikhailov (2022), Initiation of Rock Fracture by Fluids of Different Viscosities, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 58(4), 576–590, https://doi.org/10.1134/S106935132204005X
  21. Korchak, P. A., S. A. Zhukova, and P. Y. Menshikov (2014), Formation and Development of the System of Monitoring Seismic Processes in the Zone of Production Activities of JSC Apatit, Gornyi Zhurnal, pp. 42–46 (in Russian).
  22. Kozyrev, A. A., S. A. Zhukova, and A. S. Batugin (2021), Influence of water content on seismic activity of rocks mass in apatite mining in Khibiny, Gornyi Zhurnal, (1), 31–36, https://doi.org/10.17580/gzh.2021.01.06.
  23. Kozyrev, A. A., I. E. Semenova, S. A. Zhukova, and O. G. Zhuravleva (2022), Factors of seismic behavior change and localization of hazardous zones under a large-scale mining-induced impact, Russian Mining Industry, (6), 95–102, https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-95-102.
  24. Kremenetskaya, E. O., and V. M. Trjapitsin (1995), Induced seismicity in the Khibiny Massif (Kola Peninsula), Pure and Applied Geophysics PAGEOPH, 145(1), 29–37, https://doi.org/10.1007/BF00879481.
  25. Lazarevich, T. I., V. P. Mazikin, I. A. Malyi, V. A. Kovalev, A. N. Polyakov, A. S. Kharkevich, and A. N. Shabarov (2006), Geodynamic Zoning of Southern Kuzbass, 181 pp., Kemerovo (in Russian).
  26. Manga, M., and C.-Y. Wang (2015), Earthquake Hydrology, in Treatise on Geophysics, 2nd edition, vol. 4, edited by G. Schubert, chap. 4.12, pp. 305–328, Elsevier, Oxford.
  27. Marzocchi, W., and L. Sandri (2009), A review and new insights on the estimation of the b-valueand its uncertainty, Annals of Geophysics, 46(6), https://doi.org/10.4401/ag-3472.
  28. Maystrenko, Y. P., M. Brönner, O. Olesen, T. M. Saloranta, and T. Slagstad (2020), Atmospheric Precipitation and Anomalous Upper Mantle in Relation to Intraplate Seismicity in Norway, Tectonics, 39(9), https://doi.org/10.1029/2020TC006070.
  29. Mekkawi, M. (2004), A Long-Lasting Relaxation of Seismicity at Aswan Reservoir, Egypt, 1982-2001, Bulletin of the Seismological Society of America, 94(2), 479–492, https://doi.org/10.1785/0120030067.
  30. Miller, S. A. (2020), Aftershocks are fluid-driven and decay rates controlled by permeability dynamics, Nature Communications, 11(1), https://doi.org/10.1038/s41467-020-19590-3.
  31. Molchan, G. M., and O. E. Dmitrieva (1992), Aftershock identification: methods and new approaches, Geophysical Journal International, 109(3), 501–516, https://doi.org/10.1111/j.1365-246x.1992.tb00113.x.
  32. Motorin, A., and S. Baranov (2022), Distribution of strongest aftershock magnitudes in mining-induced seismicity, Frontiers in Earth Science, 10, https://doi.org/10.3389/feart.2022.902812
  33. Narteau, C., S. Byrdina, P. Shebalin, and D. Schorlemmer (2009), Common dependence on stress for the two fundamental laws of statistical seismology, Nature, 462(7273), 642–645, https://doi.org/10.1038/nature08553.
  34. Nikolaev, N. I. (1988), Newest Tectonics and Geodynamics of the Lithosphere, 491 pp., Nedra, Moscow (in Russian).
  35. Onokhin, F. M. (1975), Features of the Structures of the Khibiny Massif and Apatite-Nepheline Deposits, 105 pp., Nauka, Leningrad (in Russian).
  36. Pisarenko, V. F., and M. V. Rodkin (2019), Declustering of Seismicity Flow: Statistical Analysis, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, https://doi.org/10.31857/S0002-33372019538-52 (in Russian).
  37. Rastogi, B. K., P. Mandal, and N. Kumar (1997), Seismicity around Dhamni Dam, Maharashtra, India, in Seismicity Associated with Mines, Reservoirs and Fluid Injections, pp. 493–509, Birkhäuser Basel, https://doi.org/10.1007/978-3-0348-8814-1_9.
  38. Reasenberg, P. A., and L. M. Jones (1989), Earthquake Hazard After a Mainshock in California, Science, 243(4895), 1173–1176, https://doi.org/10.1126/science.243.4895.1173.
  39. Rebetskiy, Y. L. (2007), Tectonic Tensions and Strength of Natural Massifs, 406 pp., IKC “Akademkniga”, Moscow (in Russian).
  40. Shabarov, A. N., A. D. Kuranov, and V. A. Kiselev (2021), Assessing the Zones of Tectonic Fault Influence on Dynamic Rock Pressure Manifestation at Khibiny Deposits of Apatite-Nepheline Ores, Eurasian Mining, pp. 3–7, https://doi.org/10.17580/em.2021.02.01.
  41. Shapiro, S. A. (2015), Fluid-Induced Seismicity, 276 pp., Cambridge University Press.
  42. Sharma, S., S. Hainzl, and G. Zöller (2023), Seismicity Parameters Dependence on Main Shock-Induced Co-seismic Stress, Geophysical Journal International, 235(1), 509–517, https://doi.org/10.1093/gji/ggad201.
  43. Shebalin, P., and C. Narteau (2017), Depth Dependent Stress Revealed by Aftershocks, Nature Communications, 8(1), https://doi.org/10.1038/s41467-017-01446-y
  44. Shebalin, P. N., C. Narteau, and S. V. Baranov (2020), Earthquake Productivity Law, Geophysical Journal International, 222(2), 1264–1269, https://doi.org/10.1093/gji/ggaa252.
  45. Simpson, D. W. (1986), Triggered Earthquakes, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 14(1), 21–42, https: //doi.org/10.1146/annurev.ea.14.050186.000321.
  46. Smirnov, V., A. Ponomarev, P. Bernard, and S. Bourouis (2013), Field Experiment in Soultz-Sous-Forêts, 1993: Changes of the Pattern of Induced Seismicity, Acta Geophysica, 61(6), 1598–1625, https://doi.org/10.2478/s11600-013-0150-0.
  47. Smirnov, V. B., and A. V. Ponomarev (2020), Physics of Transient Seismicity Regimes, 412 pp., RAS, Moscow (in Russian).
  48. Smirnov, V. B., A. V. Ponomarev, P. Benard, and A. V. Patonin (2010), Regularities in Transient Modes in the Seismic Process According to the Laboratory and Natural Modeling, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 46(2), 104–135, https://doi.org/10.1134/S1069351310020023.
  49. Smirnov, V. B., A. V. Ponomarev, S. A. Stanchits, M. G. Potanina, A. V. Patonin, G. Dresen, C. Narteau, P. Bernard, and S. M. Stroganova (2019), Laboratory Modeling of Aftershock Sequences: Stress Dependences of the Omori and Gutenberg–Richter Parameters, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 55(1), 124–137, https://doi.org/10.1134/S1069351319010105.
  50. Smirnov, V. B., T. I. Kartseva, A. V. Ponomarev, A. V. Patonin, P. Bernard, V. O. Mikhailov, and M. G. Potanina (2020), On the Relationship between the Omori and Gutenberg–Richter Parameters in Aftershock Sequences, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 56(5), 605–622, https://doi.org/10.1134/S1069351320050110.
  51. Smirnov, V. B., M. G. Potanina, T. I. Kartseva, A. V. Ponomarev, A. V. Patonin, V. O. Mikhailov, and D. S. Sergeev (2022), Seasonal Variations in the b-Value of the Reservoir-Triggered Seismicity in the Koyna–Warna Region, Western India, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 58(3), 364–378, https://doi.org/10.1134/S1069351322030077.
  52. Talwani, P. (1997), On the Nature of Reservoir-induced Seismicity, Pure and Applied Geophysics, 150(3–4), 473–492, https://doi.org/10.1007/s000240050089.
  53. Utsu, T., Y. Ogata, and S. R. Matsu’ura (1995), The Centenary of the Omori Formula for a Decay Law of Aftershock Activity, Journal of Physics of the Earth, 43(1), 1–33, https://doi.org/10.4294/jpe1952.43.1.
  54. Vorobieva, I., P. Shebalin, and C. Narteau (2016), Break of slope in earthquake size distribution and creep rate along the San Andreas Fault system, Geophysical Research Letters, 43(13), 6869–6875, https://doi.org/10.1002/2016GL069636
  55. Vorobieva, I., P. Shebalin, and C. Narteau (2020), Condition of Occurrence of Large Man-Made Earthquakes in the Zone of Oil Production, Oklahoma, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 56(6), 911–919, https://doi.org/10.1134/S1069351320060130
  56. Zaliapin, I., and Y. Ben-Zion (2016), A global classification and characterization of earthquake clusters, Geophysical Journal International, 207(1), 608–634, https://doi.org/10.1093/gji/ggw300.
  57. Zhukova, S. (2015), The Relationship of Hydrogeological Situation and Activization of Seismic Activity on Apatite Circus Deposit and Rasvumchorr Deposit, Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), pp. 319–329 (in Russian).
  58. Zhukova, S., A. Motorin, and S. Baranov (2023), Influence of Watering of Khibiny Mountains on the Earthquake-Size Distribution, in Problems of Geocosmos—2022, pp. 171–182, Springer International Publishing, https://doi.org/10.1007/978-3-031-40728-4_12.
  59. Zoback, M. D., and H.-P. Harjes (1997), Injection-Induced Earthquakes and Crustal Stress at 9 km Depth at the KKTBDeep Drilling Site, Germany, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 102(B8), 18,477–18,491, https://doi.org/10.1029/96JB02814.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Baranov S., Shebalin P., Zhukova S., Motorin A., Fedorov I., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».