О проблемах выявления взрывов в каталогах землетрясений на примере Турции и Ирана

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

Автор для переписки: А.Я. Сидорин, e-mail: al_sidorin@hotmail.com

Поступила в редакцию 25.02.2021 г.; после доработки 22.03.2021 г.
Принята к публикации 23.03.2021 г.

Аннотация. Анализировались каталоги слабых сейсмических событий (M≤4) Турции и Ирана для выявления признаков их засорённости взрывами. Обнаружено хорошо выраженное преобладание количества сейсмических событий и понижение их средней магнитуды в период с 10 до 17 ч местного времени. Эпицентры сейсмических событий, произошедших в этом временном интервале на глубинах менее 3 км, расположены по сравнению с остальными сейсмическими событиями существенно более компактно. Подобные факторы можно рассматривать как свидетельство засорённости каталогов землетрясений дорожными и карьерными взрывами. Присутствие в каталогах землетрясений такого антропогенного эффекта подтверждается и наличием хорошо выраженной недельной периодичности сейсмических событий. Она проявляется в виде существенного ослабления обсуждаемого дневного экстремума в субботу и воскресенье в Турции и в пятницу в Иране. На примере Турции, где службой наблюдений произведена попытка разделения взрывов и землетрясений в каталоге сейсмических событий, показано, что в очищенном таким образом каталоге землетрясений по-прежнему наблюдается преобладание сейсмических событий в дневное время над их числом в ночное время. Выявлен и обратный эффект – наличие землетрясений в каталоге взрывов, т.е. наблюдается взаимная засоренность каталогов землетрясений и взрывов. Однако нельзя исключить, что относительное увеличение числа землетрясений в дневное время лишь отчасти обусловлено наличием неопознанных взрывов из-за несовершенства алгоритмов дискриминации взрывов и землетрясений. Возможна частичная обусловленность дневного экстремума количества землетрясений возникновением дополнительных слабых землетрясений, возбуждённых относительно сильными взрывами, т.е. триггерным воздействием взрывов на естественный процесс сейсмогенеза. Полученные результаты показывают, что при работе даже с теми каталогами землетрясений, которые обозначены их составителями как очищенные от взрывов, необходимо проводить предварительные исследования каталогов с целью оценки их засорённости взрывами.

Ключевые слова: каталог землетрясений, каталог взрывов, дискриминация землетрясений и взрывов, суточная периодичность землетрясений, недельная периодичность землетрясений, землетрясения Турции, землетрясения Ирана

Цитируйте эту статью как: Журавлёв В.И., Лукк А.А., Сидорин А.Я. О проблемах выявления взрывов в каталогах землетрясений на примере Турции и Ирана // Сейсмические приборы. 2021. Т. 57, № 1. C.69–82. https://doi.org/10.21455/si2021.1-5

Финансирование

Работа выполнена по проекту № 0144-2019-0011 государственного задания Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН.

Литература

Абдуллабеков К.Н. (ред.). Сейсмичность территории Узбекистана. Ташкент: ФАН, 1990. 344 с.

Адушкин В.В. Сейсмичность взрывных работ на территории Европейской части России // Физика Земли. 2013. № 2. С.110–130. https://doi.org/10.7868/S000233371301002X

Беляков А.С., Журавлёв В.И., Лукк А.А. Суточная периодичность слабых землетрясений и высокочастотного подземного шума на Камчатке // Физика Земли. 2011. № 3. С.34–54.

Годзиковская А.А. Задача распознавания карьерных взрывов и местных землетрясений // Вопросы инженерной сейсмологии. 1987. Вып. 28. С.232–236.

Годзиковская А.А. Местные взрывы и землетрясения. М.: Гидропроект, 1995. 100 c.

Годзиковская А.А. Дальность макросейсмических проявлений взрывов // Вопросы инженерной сейсмологии. 2012. Т. 39, № 3. С.52–58.

Годзиковская А.А., Прибылова Н.Е. Сейсмические события Европейской части бывш. СССР, Урала и Западной Сибири // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. Т. 41, № 2. С.5–22.

Дещеревская Е.В., Сидорин А.Я. Пространственно-временные особенности суточной периодичности слабых землетрясений Гармского полигона // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 4. С.77–84.

Дещеревская Е.В., Сидорин А.Я. Пространственно-временные особенности внутрисуточных распределений сильных землетрясений Гармского полигона // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 2. C.66–84. https://doi.org/10.21455/si2018.2-5

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Пространственно-временные особенности потоков сейсмических событий в каталоге Душанбинско-Вахшского района // Наука и технологические разработки. 2015а. Т. 94, № 3. C.3–22.

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Анализ суточной периодичности в Душанбино-Вахшском каталоге землетрясений методом годографов Рэлея–Шустера // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015б. Т. 42, № 3. С.71–92.

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Оценка количества взрывов в Душанбино-Вахшском каталоге землетрясений // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 43, № 4. С.61–76. https://doi.org/10.21455/VIS2016.4-4

Еременко В.А., Еременко А.А., Рашева С.В., Турунтаев С.Б. Влияние взрывов на техногенную сейсмичность в районе Таштагольского месторождения // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2009. № 5. С.66–74.

Журавлёв В.И., Лукк А.А., Мирзоев К.М., Сычёва Н.А. Суточная периодичность слабых землетрясений Средней Азии // Физика Земли. 2006. № 11. С.29–43.

Журавлёв В.И., Лукк А.А. Полуденная активизация сейсмичности в Турции и ряде других регионов мира // Геофизические исследования. 2011. Т. 12, № 4. С.31–57.

Журавлёв В.И., Лукк А.А. Особенности суточной периодичности слабых землетрясений Ирана // Физика Земли. 2012. № 1. С.63–81.

Сидорин А.Я. Полуденный эффект во временных рядах землетрясений и сейсмического шума // Докл. РАН. 2005а. Т. 402, № 6. С.822–827.

Сидорин А.Я. Необычная суточная периодичность землетрясений в бассейне р. Нарын // Геофизические исследования. 2005б. Вып. 3. С.51–62.

Сидорин А.Я. Годовая и суточная периодичности землетрясений Нурекского района // Геофизические исследования. 2005в. Вып. 4. С.99–114.

Сидорин А.Я. Суточная периодичность землетрясений Средней Азии. Часть 2. Бассейн р. Нарын // Сейсмические приборы. 2005г. Т. 41. С.65–80.

Сидорин А.Я. Суточная периодичность землетрясений Средней Азии. Часть 3. Нурекский район, Республика Таджикистан // Сейсмические приборы. 2006а. Т. 42. С.52–74.

Сидорин А.Я. Суточная периодичность землетрясений Средней Азии. Часть 4. Республика Узбекистан // Сейсмические приборы. 2006б. Т. 42. С.75–83.

Сидорин А.Я. Суточная периодичность землетрясений Средней Азии. Часть 5. Каталог Киргизской цифровой широкополосной сейсмической сети KNET // Сейсмические приборы. 2007. Т. 43. C.61–78.

Сидорин А.Я. Причина необычной суточной периодичности сейсмических событий // Вопросы инженерной сейсмологии. 2011а. Т. 38, № 2. С.55–70.

Сидорин А.Я. Неравномерности внутричасовых распределений землетрясений Японии // Сейсмические приборы. 2011б. Т. 47, № 3. С.71–81.

Сидорин А.Я. Техногенные эффекты в сейсмичности района Курпсайского и Токтогульского водохранилищ // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. Т. 41, № 3. С.75–86.

Сидорин А.Я. Техногенная суточная периодичность сейсмических событий в районе Нурекского водохранилища // Наука и технологические разработки. 2015а. Т. 94, № 2. С.28–44.

Сидорин А.Я. Поиск техногенных эффектов в каталоге землетрясений Гармского полигона // Геофизические процессы и биосфера. 2015б. Т. 14, № 1. С.80–94.

Budakoğlu E., Horasan G. Classification of seismic events using linear discriminant function (LDF) in the Sakarya region, Turkey // Acta Geophys. 2018. V. 66. P.895–906. https://doi.org/10.1007/s11600-018-0179-1

Farahani J.V. Discrimination of quarry blasts and microearthquakes using adaptive neuro-fuzzy inference systems in the Tehran region // Episodes. 2015. V. 38, N 3. P.162–168.

Farahani J.V., Mehdi Z. Site characterizations for the Tehran network (TDMMO) in Tehran Region using micro-earthquake, microtremor and quarry blast data // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2014. V. 63. P.235–247. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2014.03.013

Farahani J.V., Mehdi Z., Caro L. Adaptive neuro-fuzzy inference systems for semi-automatic discrimination between seismic events: a study in Tehran region // J. Seismol. 2012. V. 16, N 2. P.291–303. https://doi.org/10.1007/s10950-011-9270-7

Gulia L. Detection of quarry and mine blast contamination in European regional catalogues // Nat. Hazards. 2009. V. 53, N 2. P. 229–249. https://doi.org/10.1007/sl 1069-009-9426-8

Horasan G., Guney A.B., Kusmezer A., Bekler F., Ogutcu. Z., Musaoglu N. Contamination of seismicity catalogs by quarry blasts: an example from Istanbul and its vicinity, northwestern Turkey // J. Asian Earth Sci. 2009. V. 34, N 1. P.90–99.

Kahriman A. Analysis of ground vibrations caused by bench blasting at Can Open-pit Lignite Mine in Turkey // Environmental Geology. 2002. V. 41, N 6. P.653–661. https://doi.org/10.1007/s00254-001-0446-2

Kalafat D. Statistical Evaluation of Turkish Earthquake Data (1900-2015): A Case study // Eastern Anatolian Journal of Science. 2016. V. 2, N 1. P.14–36.

Karadogan A., Kahriman A., Ozer U. A new damage criteria norm for blast-induced ground vibrations in Turkey // Arab. J. Geosci. 2013. V. 7, N 4. P.1617–1626. https://doi.org/10.1007/s12517-013-0830-8

Kekovali K., Kalafat D., Kara M., Deniz P. The estimation capability of potential mining and quarry areas from seismic catalog using statistical analysis, an application to Turkey // Int. J. Phys. Sci. 2011. V. 6(15). P.3784–3794. https://doi.org/10.5897/IJPS10.629

Kekovali K., Kalafat D., Deniz P. Spectral discrimination between mining blasts and natural earthquakes: application to the vicinity of Tunçbilek mining area, Western Turkey // Int. J. Phys. Sci. 2012. V. 7(35). P.5339–5352. https://doi.org/10.5897/IJPS12.156

Kiszely M.M. Discriminating of small earthquakes from quarry-blasts in the Vértes Hills, Hungary using complex analysis // Acta Geodetica et Geophysica Hungarica. 2009. V. 44, N. 2. P.227–244.

Kiszely M.M. Statistical analysis of earthquakes and quarry blasts in the Carpathian Basin – new problems and facilities // Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences. 2010. V. 5, N 2. P.101–110.

Kumar R., Choudhury D., Bhargava K. Determination of blast-induced ground vibration equations for rocks using mechanical and geological properties // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. V. 8, Iss. 3. P.341–349. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.10.009

Kuyuk H.S., Yildirim E., Dogan E., Horasan G. An unsupervised learning algorithm: application to the discrimination of seismic events and quarry blasts in the vicinity of Istanbul // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. V. 11, N 1. P.93–100. https://doi.org/10.5194/nhess-11-93-2011

Kuyuk H.S., Yildirim E., Dogan E., Horasan G. Clustering seismic activities using linear and nonlinear discriminant analysis // J. Earth Sci. 2014. V. 25. P.140–145. https://doi.org/10.1007/s12583-014-0406-x

Miao F., Carpenter N.S., Wang Z., Holcomb A.S., Woolery E.W. High-accuracy discrimination of blasts and earthquakes using neural networks with multiwindow spectral data // Seismol. Res. Lett. 2020. V. 91, N 3. P.1646–1659. https://doi.org/10.1785/0220190084

Monjezi M., Hasanipanah M., Khandelwal M. Evaluation and prediction ofblast-induced ground vibrationat Shur River Dam, Iran, by artificial neural network // Neural Comput. Appl. 2013. V. 22. P.1637–1643. https://doi.org/10.1007/s00521-012-0856-y

Ögütçü Z., Horasan G., Kalafat D. Investigation of microseismic activity sources in Konya and its vicinity, central Turkey // Natural Hazards. 2011. V. 58, N 1. P.497–509. https://doi.org/10.1007/s11069-010-9683-6

Rajabi A.M., Vafaee A. Prediction of blast-induced ground vibration using empirical models and artificial neural network (Bakhtiari Dam access tunnel, as a case study) // Journal of Vibration and Control. 2020. V. 26, N 7–8. P.520–531. https://doi.org/10.1177/1077546319889844

Saadat M., Khandelwal M., Monjezi M. An ANN-based approach to predict blast-induced ground vibration of Gol-E-Gohar iron ore mine, Iran // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2014. V. 6. P.67–76. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2013.11.001

Wiemer S., Baer M. Mapping and removing quarry blast events from seismicity catalogs // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2000. V. 90, N 2. P.525–530. https://doi.org/10.1785/0119990104

Yavuz E., Sertçelik F., Livaoğlu H., Woith H., Lühr B.G. Discrimination of quarry blasts from tectonic events in the Armutlu peninsula, Turkey // J Seismol. 2019. V. 23. P.59–76. https://doi.org/10.1007/s10950-018-9793-2

Yıldırım E., Gülbağ A., Horasan G., Doğan E. Discrimination of quarry blasts and earthquakes in the vicinity of Istanbul using soft computing techniques // Comput Geosci. 2011. V. 37. P.1209–1217. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2010.09.005

Yılmaz Ş., Bayrak Y., Çinar H. Discrimination of earthquakes and quarry blasts in the eastern Black Sea region of Turkey // J. Seismol. 2013. V. 17, N 2. P.721–734. https://doi.org/10.1007/s10950-012-9348-x

Сведения об авторах

ЖУРАВЛЁВ Владимир Ильич – Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: vladimirzhuravlevtver53@yandex.ru

ЛУКК Альберт Артурович – Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: lukk@ifz.ru

СИДОРИН Александр Яковлевич – Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: al_sidorin@hotmail.com