МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ С ГЛУБИННОЙ ВОДОЙ

А. Г. Рзаев, С. Р. Расулов

Рзаев А. Г., Расулов С. Р. Механизм взаимодействия горной породы с глубинной водой
// Известия УГГУ. 2018. Вып. 3(51). С. 89-97. DOI 10.21440/2307-2091-2018-3-89-97

Актуальность. Предсказание землетрясений является одной из сложных актуальных задач человечества. Сложность прогноза заключается в том, что, во-первых, процессы, происходящие в очаге землетрясений, являются стохастическими и не позволяют дать детерминированной оценки. Во вторых, механизм возникновения и развития очага землетрясений до конца не раскрыт. Установлено, что накопление напряжений в разломе (на границах тектонических плит) связано с вариацией локальных полей напряжений, изменением величины коэффициента трения в разломе, вариацией флюидных процессов и т. д. Следовательно, изучение механизма насыщения микротрещин и механизма взаимодействия горной породы в очаге землетрясения с глубинной водой, приводящей к возникновению землетрясений, является весьма актуальной задачей, чему посвящена данная статья.
Цель работы. Определение механизма взаимодействия горной породы с глубинной водой и разработка математических моделей поведения горных пород при нагружении с учетом нелинейного эффекта диаграммы нагружения-смешения.
Методология исследования. В работе анализируются существующие состояния проблем определения механизма возникновения землетрясения. Предложен новый подход к определению этого механизма. Показано, что глубинная вода является одним из определяющих факторов при возникновении и развитии очага землетрясений.
Результаты. Предложены способ определения механизма возникновения землетрясений и математические модели, адекватно аппроксимирующие экспериментальные данные поведения горных пород при нагружении в процессе фильтрации глубинной воды в микротрещины горной породы в очаге землетрясения с учетом нелинейного эффекта.
Выводы. Проанализировано современное состояние проблемы прогнозирования землетрясения. Показано, что геодезическая информация для прогноза места и силы землетрясений является более точной. Показано, как происходит разрыхление разлома горной породы при общем сжатии. Описан характер накопления напряжений в очаге землетрясения. Предложены математические модели, адекватно (средней относительной погрешностью 2,13 %) описывающие экспериментальные данные, полученные при нагружении образцов горных пород с учетом дилатанционного режима деформации.

Ключевые слова: горная порода, вода, землетрясение, трещина, тектоническое смешение, сейсмогенный разлом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алиев Т. М., Рзаев А. Г., Расулов С. Р., Гулуев Г. А. Идентификация механизма тектонических движений, приводящих к возникновению землетрясения // Вестник Азербайджанской инженерной академии. 2016. Т. 8, № 3. С. 98–101.
2. Касахара К. Механика землетрясений: пер. с англ. М.: Мир, 1985. 264 c.
3. Короновский Н. В., Абрамов В. А. Землетрясения: причины, последствия, прогноз // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 12. С. 71–78.
4. Кусенко В. С., Махмудов Х. Ф. Экспериментальное и теоретическое изучение актов трещинообразования в гетерогенных материалах // Геология и геофизика. 2017. Т. 58, № 6. С. 915–923.
5. Моги К. Предсказание землетрясений: пер с англ. М.: Мир, 1988. 382 с.
6. Николаевский В. Н., Собисевич Л. Е. Природа бифокального очага землетрясения и предвестники удара // Геофизический журнал. 2015. Т. 37, № 4. С. 51–74.
7. Певнев А. К. Прогноз землетрясений возможен. О месте геофизических исследований в решении проблемы прогноза // Пространство и время. 2015. № 24. С. 195–201.
8. Стефанов Ю. П., Бакеев Р. А. Формирование цветковых структур нарушений в слое геосреды при разрывном горизонтальном сдвиге основания // Физика Земли. 2015. № 4. С. 81–93.
9. Rodkin M. V., Tikhonov I. N. The typical seismic behavior in the vicinity of a large earthquake // Physics and Chemistry of the Earth. 2016. Vol. 95. P. 73–84. DOI 10.1016/j.pce.2016.04.001
10. Crampin S., Gao Y., Bukits J. A review of retrospective stress-forecasts of earthquakes and eruptions // Phys. Earth Planet. Inter., 245. P. 76–87. DOI 10.1016/j.pepi. 2015.05.008.
11. Crampin S., Gao Y. A review of the new under-standing of fluid-rock deformation in the crack-critical Earth // Rock stress and Earthquakes. London: Taylor and Francis, 2010. Р. 235–240.
12. Crampin S., Gao Y. The New Geophysics // Terra Nova. 2013. Vol. 25. Р. 173–180. DOI 10.1111/ter.12030.
13. Crampin S., Peacock S. A review of shear-wave splitting in the compliant crack-critical anisotropic Earth // Wave Motion. 2005. Vol. 41. P. 59–77.
14. Crampin, S., Peacock S. A review of the current understanding of shear-wave splitting in the crust and common fallacies in interpretation //Wave Motion. 2008. Vol. 45. P. 675–722.
15. Crampin S., Gao Y., De Santis A. A few earthquake conundrums resolved // J. Asian Earth Sci. 2013. Vol. 62. P. 501–509.
16. Lindman M., Lund B., Roberts R. Spatiotemporal characteristics of aftersһосk sequences in the South Iceland Seismic Zone: interpretation in terms of pore pressure diffusion and poroelasticity // Geophysical. J. Int. 2010. Vol. 183. P. 1104–1118.
17. Connolly J. A. The Mechanics of metamorphic fluid expulsion // Elements. 2010. P. 165–172.
18. Ingebritsen S. E., Manning C. E. Permeability of the continental crust: dynamic variations inferred from seismicity and metamorphism // Geofluids. 2010. № 10. P. 193–205.
19. Rodkin M. V. Contradictions in the resent seismogenetical notions // Phys. Chem. Earth. 1996. Vol. 21 (4). P. 257–260.
20. Николаевский В. H. О связи объемных и сдвиговых деформаций и об ударных волнах в мягких грунтах // Докл. АН СССР. 1967. Т. 117, № 3. С. 542–545.
21. Родионов В. Н., Адушкин В. В., Костюченко В. Н. и др. Механический эффект подземного взрыва. М.: Недра, 1971. 221 с.
22. Manga M., Wang C. Y. Earthquake hydrology // Treatise of Geophysics. 2007. Ch. 4.10. Amsterdam: Elsevier. P. 293–320.
23. Собисевич Л. Е., Собисевич A. Л., Канониди К. Х. Аномальные геомагнитные возмущения, наведенные катастрофическими цунамигенными землетрясениями в районе Индонезии // Геофизический журнал. 2012. Т. 34, № 5. С. 22–37.
24. Алиев Т. М., Рзаев А. Г., Гулиев Г. А., Келбалиев Г. И. Способ определения гидропроводности пласта. Евразийский пат. 024788. опубл. 31.10.16.
25. Келбалиев Г. И., Расулов С. Р., Рзаев А. Г. Нефтяная гидродинамика. М.: Маска, 2015. 360 с.
26. Траскин В. Ю. Эффект Ребиндера в тектонофизике // Физика Земли. 2009. № 11. С. 22–33.
27. Траскин В. Ю., Скворцова З. Н. Эффект Ребиндера в геодинамических процессах // Флюиды и геодинамика. М.: Наука, 2006. С. 147–164.
28. Стефанов Ю. П. Некоторые нелинейные эффекты поведения горных пород // Трубы физическая мезомеханика. 2016. № 6. С. 54–61.
29. Стефанов Ю. П. Численное исследование формирования разрывов в геоматериалах. Режимы развития деформации // Триггерные эффекты в геосистемах. М., 2010. С. 238–246.