SPECIFICATION OF THE INITIAL SEISMICITY OF THE CONSTRUCTION AREA OF THE "TOKKINSKOYE" MINING AND PROCESSING PLANT

Строительство горно-обогатительного комбината (ГОК) «Токкинское» планируется на одноименном золоторудном месторождении в юго-западной Якутии.

Месторождение относится к «угуйскому» промышленному типу золоторудных месторождений, сформированных в коре выветривания, в которой убогие руды с содержанием золота 0,7‒0,9 г/т были преобразованы в промышленные руды, уникальные по своим технологическим свойствам

Район строительства относится к сейсмоопасному. Согласно карте ОСР 2015, с индексами А, В, С, сейсмичность района строительства равна 9, 9, 10 баллам по шкале МSК-64, соответственно

Объекты горнодобывающей отрасли относятся к повышенному уровню ответственности и в соответствии с требованиями

Уточнение исходной сейсмичности – это переход на более крупный масштаб от общего сейсмического районирования. Поэтому целью исследований являлось уточнение общего сейсмического районирования с учетом региональных сейсмотектонических условий района строительства горно-обогатительного комбината «Токкинское»

Для создания каталогов сейсмологических данных и построения карты эпицентров землетрясений исследуемого района, использовались данные наблюдений, обобщенных Единой геофизической службой РАН и Байкальским филиалом ЕГС РАН (БФ ЕГС РАН), за время сейсмологических наблюдений 1957-2013 гг. и за период с 1994 по 2021 гг. Из анализа каталогов следует, что распределение эпицентров землетрясений в исследуемом районе и классов землетрясений, существенных отличий не установлено. Каталог землетрясений, за период (1994 – 2021), размещен на сайте

Отчетливо видно, что основная сейсмичность группируется в Чаруодинский рой землетрясений, расположенный в 100-120 км. к юго-востоку от объекта и образует вытянутую полосу более слабой сейсмичности в северо-восточном направлении, развитую вдоль Чарской впадины. В районе исследуемого объекта не зарегистрировано сколько-нибудь сильно ощутимых землетрясений.

Рисунок 1 - Карта эпицентров землетрясений района исследований -

Примечание: период наблюдений 1957-2013 гг; размер кружка соответствует величине землетрясений в энергетических классах; пуанксон синего цвета соответствует положению объекта исследований.

DOI:10.23670/IRJ.2024.139.27.1

Анализ материалов по изучению геодинамических активных неотектонических зон, развитых в окрестностях изучаемой территории, показывает наличие контрастных активных структур высоких значений и своеобразной структурной ступени северо-восточного простирания, приуроченной к границе Верхнетоккинской впадины (рис. 2)

[5]

,

[6]

,

[7]

.

Сейсмотектоническая обстановка изучаемой площади, где локализованы Олдонгсинский и Чаруодинский рои землетрясений, расположена на контакте трех крупных геоструктур: северо-восточного окончания Байкальского рифта, юго-западной окраины Алданского щита и западного фланга Становой складчатой системы. В районе отмечен ряд палео- и современных сейсмодислокаций и сейсмопроявлений (обвалы, оползни и др.), имеют место другие проявления тектонической активности (термальные источники, высокий тепловой поток, наледные процессы и т.д.). Следует отметить, что данная область пространственно ближе всего расположена к району исследований, который является периферийным участком Чаруодинского эпицентрального поля.

Рисунок 2 - Схема разломов, активизированных в кайнозое и механизмы очагов землетрясений Чаруодинского (I) и Олёкминского (II) районов: 

1 – эпицентры землетрясений с М ≥3.3, имеющих решения фокального механизма; 2 – кайнозойские разломы (обозначены арабскими цифрами в прямоугольниках); 3 – установленные палеосейсмодислокации: 1 – Чаруодинский, 2 – Темулякитский; 3 – Миелинский; 4 – Тунгурчинский; 5 – Хани-Кудулинский; 6 – Олёкма-Нюкжинский; 7 – Имангро-Чебаркасский; 8 – Тас-Юряхский; 9 – Становой; Т – Токкинская впадина

Примечание: по ист. [5]; стереограммы механизмов очагов землетрясений приведены в проекции нижней полусферы, области волн сжатия закрашены (черным цветом в случае решения CMT, полученном в агентстве HRVD), темными и светлыми точками обозначены выходы осей напряжений сжатия и растяжения

DOI:10.23670/IRJ.2024.139.27.2

Из анализа рисунка 2, можно выделить три группы разрывных нарушений: региональные глубинные разломы I порядка (Темулякитский, Хани-Кудулинский и др.), которые соответствуют крупным межблоковым разрывам; крупные локальные разломы II порядка (Токкинский, Ат-Бастаахский и др.), соответствующие внутриблоковым разрывам; разломы III порядка, формирующие густую сеть локальных нарушений и зон повышенной трещиноватости горных пород.

Из представленной схемы активных разломов, служащей основанием для дальнейших исследований по уточнению исходной сейсмичности видно, что в районе исследований известно несколько сейсмогенных разломов способных продуцировать местные землетрясения с магнитудой М=6,5 близширотного простирания и два разлома образующих субдолготный клин, обладающие магнитудой М=7,0.

Для статистической оценки сейсмической опасности площади исследований использовалась карта ОСР-2015, с индексами А, В, С, соответствующие пятисотлетнему, тысячному и пятитысячному средним интервалам времени между землетрясениями расчетной силы. Согласно упомянутой карте, сейсмичность района строительства равна 9, 9, 10 баллам по шкале МSК-64, соответственно.

Используя в совокупности все имеющиеся сейсмологические и сейсмотектонические материалы по западной части Алданского щита, района Чаруодинского эпицентрального поля, рассмотрим продуционную способность рассмотренных выше сейсмогенных структур и найдем поправку, учитывающую особенности сейсмического режима района исследований.

По данным каталога БФ ЕГС РАН

График повторяемости представляет собой зависимость логарифма частоты N возникновения землетрясений от их энергетического класса К. Фактически это график поклассового распределения землетрясений по величине К. Пересечение графика с осью Х определяет величину максимально возможных землетрясений Кmaxза определённый период, в нашем случае в 27 лет, Кmax= 16.

Рисунок 3 - График повторяемости землетрясений

DOI:10.23670/IRJ.2024.139.27.3

Обычно данный график нормируют по площади на 10000 км2 и по времени на 1 год. Параметры графика повторяемости нормированного на площадь 10000 км2 и по времени на один год (рис. 4), являются основой для оценки уровня сейсмического режима.

Рисунок 4 - График периода повторяемости LgТ, приведенного к 1 году

DOI:10.23670/IRJ.2024.139.27.4

Для оценки и характеристики землетрясений используют несколько различных параметров. Величина землетрясения оценивалась по энергетическому классу K. Он равен десятичному логарифму сейсмической энергии, измеренной в джоулях, например, K = 12 соответствует E = 1012.

Для связи между энергетическим классом и магнитудой землетрясений в Олекмо-Становой сейсмической зоне принято соотношение: K = 1,5М + 5

Для расчета интенсивности землетрясения I, в баллах, было использовано уравнение макросейсмического поля (В.Н. Шебалина)

Средняя глубина гипоцентра землетрясения принималась равной 15 км, что соответствует средним глубинам землетрясений в Олекмо-Становой сейсмической зоне

Соотношение между энергетическим классом землетрясения (К), его энергией (Е), магнитудой (М) и интенсивностью землетрясения (I) приведены в таблице 1.

Соотношение между логарифмом промежутка времени Т и классом максимально возможного расчетного землетрясения Кmax выражается установленной зависимостью:

Используя данное уравнение и периоды согласно карт ОСР 2015: А -500 лет, В -1000 лет, С-5000 лет, получим расчетные характеристики уточненного уровня сейсмического воздействия для изучаемой площади. Учитывая соотношения между энергетическим классом землетрясения, магнитудой и балльностью, оценена уточнённая исходная сейсмичность, представленная в таблице 2.

Кроме выполненных выше исследований по уточнению исходной сейсмичности, выполнен комплексный анализ геолого-геофизических, структурно-тектонических, тектонофизических, наземных геодезических и GPS данных, а также построение дополнительных схем, характеризующих новейший этап развития и морфотектонический план области взаимодействия сейсмогенерирующих структур исследуемого района, позволивший оконтурить здесь два активных в настоящее время региональных блока (Забайкальский и Алдано-Становой), возникших в буферной зоне при сближении Евразиатской и Амурской литосферных плит (рис. 5)

Модель сейсмогеодинамики изучаемого региона отражает процесс направленного перемещения к востоку Забайкальского и Алдано-Станового геоблоков, а также Амурской плиты, которые, двигаясь с разными скоростями, смещаются относительно друг друга и стабильной Евразиатской плиты в субширотном направлении. При этом для пограничной зоны выявлена мозаика разломно-блоковых структур, отражающая в условиях смены тектонического режима растяжения (северо-восточное окончание Байкальского рифта) на сжатие (Алдано-Становой блок) тип тектонической деструкции земной коры этого региона, что проявляется в закономерности проявлений сейсмичности и характере полей тектонических напряжений. Вследствие этого здесь имеют место определенные парагенезисы систем активных разрывных нарушений (сдвигов, взбросов и надвигов), способных генерировать землетрясения магнитудой 6,5-7,5 (рис. 5).

По результатам выполненных сейсмотектонических исследований оценена степень сейсмической угрозы и динамика сейсмогенерирующих процессов исследуемой территории, определена направленность процесса, что позволит прогнозировать его последствия.

Территория проектируемого объекта ГОК «Токкинское», на картах ОСР-2015 А и В, попадает в зону возможных девятибалльных сотрясений. Переход на другой качественный уровень исследований (укрупнение масштаба) и использование нового класса карт тектодинамической активности (детальных карт сейсмотектоники), дает возможность получать более корректный материал, который позволяет установить границы балльности, используя в качестве подложки степень активности этих структур и их структурный план. Результатом служат более взвешенные оценки сейсмической опасности, показывающие, что изучаемая территория относится к области вероятных восьмибалльных сотрясений (рис.5), по шкале MSK-64 для средних грунтов (категория грунта по сейсмическим свойствам II таблицы 4.1 (СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах)) 

[2]

.

Рисунок 5 - Фрагмент карты Сейсмотектоники Восточной Сибири: 

★ - изучаемая площадь

Примечание: по ист. [10]

DOI:10.23670/IRJ.2024.139.27.7

Таким образом, исследования по уточнению общего сейсмического районирования являются очень актуальными и вместе с тем результаты могут быть неоднозначными. В подтверждение этому, можно отметить, что за последние 25 лет сменилось 4 поколения карт общего сейсмического районирования: ОСР 97, ОСР 2012, ОСР 2015, ОСР 2016. Точность и достоверность результатов зависит прежде всего от детальности изучения сейсмотектонических условий региона и учета его особенностей, а также комплексного подхода при выполнении исследований.

Проведенные комплексные исследования позволили, в конечном итоге, решить проблему корректной оценки степени сейсмической опасности территории проектирования объекта ГОК «Токкинское» и уточнить уровень сейсмической опасности, что позволит успешно выполнить сейсмическое микрорайонирование площадок под строительство исследуемого объекта, учитывающее грунтовые особенности площадок строительства.

Разумеется, при проведении сейсмологического микрорайонирования, возможно получение такого исходного материала, что полученные закономерности распространения сотрясений от землетрясений будут или опровергаться (в силу сложных сейсмогрунтовых условий), или подтверждаться. Но на настоящий момент проведенные исследования позволяют оптимистично оценить степень сейсмической опасности как вполне приемлемую для районов сейсмоактивных структур.