ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2020, том 21, № 2, с. 29-47. https://doi.org/10.21455/gr2020.2-3

УДК 550.834.3:551.521.9:504

Аннотация  Литература  Полный текст

ПРИПОВЕРХНОСТНЫЕ ТЕХНОГЕННЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ В МЕСТАХ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ (СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ПОЛИГОН)

© 2020 г. А.В. Беляшов, В.Д. Суворов, Е.А. Мельник

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия

Представлены сейсмические наблюдения, выполненные в 1997 г. на одном из участков Семипалатинского испытательного полигона методом рефрагированных волн с целью определения скоростной структуры верхней части разреза до глубины 300 м и картирования в ней проницаемых областей, по которым в окружающую среду могут переноситься радиоактивные вещества из ядерных взрывных камуфлетов. На исследуемом участке находятся 14 вертикальных скважин, в которых в 1972–1987 гг. осуществлялись подземные ядерные взрывы. Сейсмические наблюдения проводились по восьми параллельным профилям; длина каждого профиля составляла 6 км, расстояние между профилями – 500 м, шаг между пунктами взрыва – 500 м, между точками приема – 125 м. Для возбуждения упругих колебаний использовались заряды химических взрывчатых веществ весом до 40 кг. Скоростные разрезы строились методом лучевого трассирования с использованием программы SeisWide.

На глубинах до 150 м в эпицентральных областях подземных ядерных взрывов радиусом до 250 м были прослежены приповерхностные техногенные изменения среды, выраженные уменьшением скорости сейсмических волн – продольных до 1.0 км/с, поперечных до 0.5 км/с. Горизонтальные размеры выделенных областей изменяются от 500 м для одиночных взрывов до 4–5 км при плотном размещении взрывных скважин. В этих областях значение коэффициента Пуассона составляет в среднем 0.35±0.02, превышая его значения, определенные по керну из скважин до проведения в них ядерных взрывов (0.29±0.03). Установлена устойчивая корреляция между рассчитанной техногенной плотностью трещин и значением коэффициента Пуассона после взрыва. Пространственные изменения наведенной трещиноватости определяются величиной зарядов без явной зависимости от геологического строения района.

Ключевые слова: Семипалатинский испытательный полигон, подземные ядерные взрывы, сейсмический метод первых вступлений, скорость продольных и поперечных волн.

Литература

Адушкин В.В., Спивак А.А. Геомеханика крупномасштабных взрывов. М.: Недра, 1993. 319 с.

Адушкин В.В., Спивак А.А. Изменение свойств горных пород и массивов при подземных ядерных взрывах // Физика горения и взрыва. 2004. № 6. С.15–26.

Архипов В.Н., Борисов В.А., Будков А.М., Валько В.В., Галиев А.М. Механическое действие ядерного взрыва. М.: Физматлит, 2003. 550 с. ISBN 5-9221-0261-3.

Беляшов А.В., Суворов В.Д., Мельник Е.А. Сейсмическое изучение верхней части разреза на участке Семипалатинского ядерного испытательного полигона // Технологии сейсморазведки. 2013. № 3. С.64–75.

Беляшов А.В., Суворов В.Д., Мельник Е.А. Техногенно-измененные приповерхностные породы на участке Семипалатинского испытательного полигона: характеристика по сейсмическим данным // Технологии сейсморазведки. 2015. № 1. С.106–110.

Беляшов А.В., Суворов В.Д., Мельник Е.А., Шелехова О.Х., Ларина Т.Г. Скоростная характеристика верхней части разреза на участке Семипалатинского испытательного полигона по поперечным волнам // Вестник НЯЦ РК. 2017. № 2. С.126–132.

Ергалиев Г.Х., Мясников А.К., Никитина О.И., Сергеева Л.В. Геологическое строение территории Семипалатинского испытательного полигона // Вестник НЯЦ РК. 2000. № 2.
С.139–148.

Комлев А.В., Зеленский К.Л., Кокежанов Б.А., Кириллов А.В. Изучение возможных путей миграции трития в бассейн реки Шаган // Вестник НЯЦ РК. 2013. № 4. С.96–101.

Мукушева М.К., Спиридонов С.И., Тлебаев М.Б., Шубина О.А., Баранов С.А., Епифанова И.Э. Моделирование миграции долгоживущего радионуклида 90Sr подземными водами для территории, прилегающей к технической площадке “Балапан” // Вестник НЯЦ РК. 2006. № 2. С.111–117.

Русинова Л.А., Беляшов А.В., Ларина Т.Г. Изучение скоростных характеристик среды в районе скважины 1220 Семипалатинского испытательного полигона // Вестник НЯЦ РК. 2013.
№ 1. С.116–125.

Садовский М.А. Избранные труды: Геофизика и физика взрыва. М.: Наука, 2004. 440 с. ISBN
5-02-032960-6.

Субботин С.Б., Романенко В.В., Новикова Е.А., Бахтин Л.В. Исследование путей и механизмов загрязнения техногенными радионуклидами вод реки Шаган (по результатам 2011–2012 гг.) // Вестник НЯЦ РК. 2013. № 4. С.81–89.

Субботин С.Б., Зеленский К.Л., Новикова Е.А., Бахтин Л.В., Горбунова Э.М. Влияние последствий проведения ПЯВ на состояние подземных вод в зоне влияния Калба-Чингизского разлома // Вестник НЯЦ РК. 2017. № 4. С.43–51.

Суворов В.Д., Беляшов А.В. Скоростные параметры среды в местах проведения подземных ядерных взрывов на Семипалатинском испытательном полигоне // Вестник НЯЦ РК. 2012. № 2. С.101–107.

Такибаев Ж.С. Рабочая модель миграции радионуклидов из мест подземных ядерных взрывов // Вестник НЯЦ РК. 2003. № 3. С.37–43.

Ядерные испытания СССР. Т. I. Цели. Общие характеристики. Организация ядерных испытаний СССР. Первые ядерные испытания / Под ред. В.Н. Михайлова и др. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1997. 288 с. ISBN: 5-85165-062-1

Belyashov A., Suvorov V., Melnik E. UNE’s subsurface signatures, detected by active seismic surveys at the Semipalatinsk Test site // CTBT Science and Technology Conference, Book of abstracts. 2019. P.89.

Fortin J., Guéguen Y., Schubnel A. Effects of pore collapse and grain crushing on ultrasonic velocities and VP/VS // Journal of Geophysical Research. 2007. V. 112. P.1–16.

Guéguen Y., Kachanov M. Effective Elastic Properties of Cracked Rocks – An Overview // Mechanics of Crustal Rocks. Vienna: Springer, 2011. P.73–125.

Kachanov M. Elastic solids with many cracks and related problems // Adv. Appl. Mech. 1993. N 30. P.259–445.

O’Connell R., Budiansky B. Seismic Velocities in Dry and Saturated Cracked Solids // Journal of Geophysical Research. 1974. V. 79, N 35. P.5412–5426.

Shafiro B., Kachanov M. Materials with fluid-filled pores of various shapes: Effective elastic properties and fluid pressure polarization // Int. J. Solids Struct. 1997. N 34. P.3517–3540.

Shearer P. Cracked media, Poisson’s ratio and the structure of the upper oceanic crust // Geophysical Journal International. 1988. V. 92, N 2. P.357–362.

Wang, X.-Q., Schubnel A., Fortin J., David E.C., Gueguen Y., Ge H.-K. High VP/VS ratio: Saturated cracks or anisotropy effects? // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. P.1–6.

Zelt C.A., Smith R.B. Seismic travel time inversion for 2-D crustal velocity structure // Geophysical Journal International. 1992. V. 108. P.16–34.