Землетрясение 5 сентября 2019 года в Сосногорском районе Республики Коми

Территория Республики Коми характеризуется относительно слабой сейсмичностью и редко возникающими здесь землетрясениями. Поэтому каждое зарегистрированное землетрясение является уникальным событием и требует тщательного изучения. С появлением и развитием инструментальных сейсмических наблюдений возникла возможность регистрировать слабые сейсмические события, в том числе техногенные. Техногенная сейсмичность аналогична природной, но отличается от нее режимом выделения сейсмической энергии под влиянием техногенных факторов.

Исходные данные и методы вычисления

5 сентября 2019 г. станции Института геологии Коми НЦ УрО РАН «Пожег» (PZG) и «Сыктывкар» (SYK) зафиксировали близкое сейсмическое событие (рис. 1). Предварительное определение параметров гипоцентра на основе исходных цифровых данных производилось в программном комплексе WSG [1] методом минимизации невязок. Итоговая локализация гипоцентра проводилась методом Generalized beamforming [2] в усовершенствованном виде, реализованном в программе NAS [3], которая выполняет ассоциацию и уточнение координат и времени в области предварительно вычисленного гипоцентра. При расчетах параметров гипоцентра применялась скоростная Восточно-Европейского кратона [4], дополненная глубокими слоями модели AK-135. Для определения значений локальной магнитуды ML (MWA) использовался реализованный в программе WSG способ расчета, основанный на осредненной по Северной Евразии калибровочной функции [5].

Кроме собственных записей, были получены волновые формы (рис. 2) станций: «Климовская» (KLM), «Североуральск» (SVUR), «Романово» (PR1R) Федерального исследовательского центра Единой геофизической службы РАН (ФИЦ ЕГС РАН); «Сараны» (PR7R), «Кунгур» (PR3R), «Верхнечусовские городки» (PR0R) Горного института (ГИ) УрО РАН; «Лешуконское» (LSH) Архангельской сейсмической сети (АСС) [6]; сейсмическая группа «Апатиты» (APA0), «Ковда» (KVDA), «Пиренга» (PRNG) Кольского филиала (КоФ) ФИЦ ЕГС РАН; ARCESS Array (ARA0) норвежского центра NORSAR. Доступ к цифровым записям станций «Киров» (KIRV), «Арти» (ARTI) и «Ловозеро» (LVZ) ФИЦ ЕГС РАН совместно с IDC CTBTO (Вена, Австрия) осуществлялся через электронный ресурс корпорации IRIS (США) [7]. В программе NAS были добавлены вступления P-волн сей-

Рис. 1. Расположение сейсмостанций, зарегистрировавших землетрясение 5 сентября 2019 г., t 0 =01^m42^s: 1 – сейсмическая станция, код; 2 – эпицентр землетрясения.

Fig. 1. Locations of seismic stations that registered the earthquake on September 5, 2019, t 0 =01^m42^s: 1 – seismic station, code; 2 – epicenter of the earthquake.

смических групп FINES, HFS, NRS из сейсмологического бюллетеня норвежского центра NORSAR [8]. Таким образом, эпицентральные расстояния по 20 станциям составили от 184 (PZG) до 2 298 км (NRS), азимутальное окружение – 150–310°, максимальная азимутальная брешь – 200°. Расположение пере- численных сейсмостанций представлено на рис. 1.

модель для

,                             §il lb           ,    2-6Гц    А=Ю.9° PRNG

-HiNN***"*-**^^

Р                                  S ад Гц Л=13.7° ARAO

Ii^^hW*»*.^»**,^^

01:43:38    01:44:21    01:45:04    01:45:47    01:46:30    01:47:13    01:47:56    01:48:39    01:49:22

Рис. 2. Фрагменты записей z-компоненты землетрясения в МР Сосногорск Республики Коми 5 сентября 2019 г., расположенные по времени прихода первой фазы.

Fig. 2. Fragments of z-component records of the earthquake in the Sosnogorsk region of the Komi Republic on September 5, 2019, located at the time of arrival of the first phase.

Результаты и обсуждение

В результате инструментальной обработки получены следующие параметры землетрясения: координаты 63.3174N, 56.4113E, время в очаге t 0 =01:42:42.8 (UTC), глубина h =15 км, энергетический класс по Т.Г. Раутиан K p = 9.9/5, локальная магнитуда M L =3.4/5, Ms =2.7/5, эллипс ошибок Az Major = 60°, R minor =6.4 км, R major =16.2 км. В табл. 1 представлен сейсмический бюллетень события.

Таблица 1 Станционный бюллетень сейсмического события 5 сентября 2019 г.

Table 1

Station Bulletin of the seismic event on September 5, 2019

Код станции	Время вступления сейсмических фаз, ч мин с		∆, °	AZM , °	A, мкм	T, c	Магнитуда
	P	S
PZG	01:43:13.03	01:43:34.57	1.7	216.4	0.44	0.5	М L =3.5
SYK	01:43:33.0	01:44:10.57	3.1	239.9	0.07	0.6	М L =3.4
SVUR	01:43:39.22	01:44:21.31	3.6	150.4	0.03	0.7	M L =3.1
PR1R		01:44:35.37	4.2	177.9
LSH	01:43:57.73	01:44:53.17	4.9	293.0	0.03	0.48	М L =3.5
PR7R		01:44:53.48	4.9	165.8
PR0R	01:44:00.09	01:44:58.50	5.2	175.9
PR6R		01:44:58.39	5.2	182.1
KIRV	01:44:10.04	01:45:15.36	5.9	218.8
PR3R		01:45:16.33	5.9	177.1
ARTI	01:44:25.52	01:45:41.55	7.0	170.3	0.01	0.50	М L =3.5
KLM	01:44:42.34	01:46:12.38	8.3	260.2
LVZ	01:45:05.34	01:46:53.64	10.1	306.5
KVDA	01:45:11.87	01:47:02.77	10.5	299.0
APA0	01:45:12.57	01:47:05.61	10.6	304.0
PRNG		01:47:12.49	10.9	303.5
ARA0	01:45:54.55	01:48:17.76	13.7	310.2
FINES	01:46:01.40		14.0
HFS	01:47:20.60		20.0
NRS	01:47:25.40		20.7

По нашим расчетам, землетрясение произошло в Сосногорском районе Республики Коми, вблизи рабочего пос. Нефтепечорск, в бассейне среднего течения р. Печора, на левом берегу реки, рядом с болотом Палевад-Ыджиднюр, в пределах нефтегазовых месторождений Пашнинское и Береговое (рис 3.), находящиеся в непосредственной близости друг от друга. Другие решения эпицентра события показаны в табл. 2. По данным ГИ УрО РАН, событие произошло в 40 км юго-западнее, в Троицко-Печорском районе, по расчетам автоматической локации КоФ ФИЦ ЕГС РАН – в Усть-Куломском районе, центра NORSAR – в Сосногорском районе республики.

Пашнинское нефтегазоконденсатное и Береговое нефтегазовое месторождения входят в Ми-чаю-Пашнинский нефтегазоносный район Ижма-Пе-чорской нефтегазоносной области Тимано-Печор-ской нефтегазоносной провинции. Основная добыча и бурение ведутся на Пашнинском месторождении. Первая нефть была получена 18 октября 1961 г. Промышленная эксплуатация началась через

Рис. 3. Схема положения эпицентра сейсмического события 5 сентября 2019 г. на нефтегазовых месторождениях Пашнинское и Береговое, составленная на основе данных Геопортала Республики Коми [9]. Эпицентр показан звездочкой.

Fig. 3. Diagram of the location of the epicenter of the seismic event on September 5, 2019 at the Pashninskoye and Beregovoye oil and gas fields, compiled on the basis of the Geoportal data of the Komi Republic [9]. The epicenter is indicated by an asterisk.

Таблица 2

Основные параметры землетрясения 5 сентября 2019 г., t 0 =01^h42^m по данным различных сейсмологических центров и служб

Table 2

The main parameters of the earthquake on September 5, 2019, t 0 =01^h42^m according to various seismological centers and services

Агентство t0, ч:мин:с Гипоцентр Магнитуда Количество станций/фаз Ф°, N V, E h, км ИГ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар) 01:42:42.8 63.3158 56.4069 15 Kp=9.9/5, ML=3.4/5, Ms=2.7/5 20/32 ГИ УрО РАН (Пермь) [10] 01:42:49 62.967 56.084 Ml=3.1 7 КоФ ФИЦ ЕГС РАН (Апатиты) [11] 01:42:40.2 61.7334 54.4235 Ml=2.6 3 NORSAR (Норвегия) [8] 01:42:47.0 63.59 55.88 M=3.2 5/7 семь лет. Береговое месторождение открыто в 1986 г., а введено в разработку в 1989 г. За время эксплуатации месторождений пробурено свыше 400 скважин разной глубины: от 900 до 3000 м. В среднем добывается 980 т нефти в сутки. Месторождения разрабатываются механизированным способом: электрическими центробежными насосами и штанговыми глубинными насосами. В производство внедряется также общая раздельная добыча с помощью пакерной системы. Применяется и система бурения с гидроразрывом пласта [12].

В тектоническом плане землетрясение 5 сентября относится к Печорской плите, к глубинному, корово-мантийному Илыч-Чикшинскому разлому, вдоль которого проводится западная граница Верхнепечорской впадины [13]. Зоны глубинных разломов относятся к потенциально опасным в сейсмическом отношении. При добыче нефти и газа постепенно уменьшается давление в продуктивных пластах и окружающих их водоносных горизонтах. В геологических структурах, где возникают значительные изменения давлений вследствие техногенных воздействий, происходит локальная концентрация напряжений и усиление сейсмической активности [14]. Примечательно, что в пределах Печорской плиты ранее инструментально не были зафиксированы сейсмические события.

Макросейсмические данные

Землетрясение произошло вблизи вахтового пос. Нефтепечорск. Нами были разосланы анкеты для опроса сотрудников ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанеф-тегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», находившихся в этот период в поселке. Оказалось, что событие почувствовали практически все работники поселка. Кто-то отчетливо ощутил короткий и резкий толчок и даже выбежал из помещения. Другие почувствовали сильное дрожание, вибрацию, продолжающуюся по времени 3–5 сек. Один человек слышал поземный гул. Большинство спавших проснулись и встревожились, удивились. Трое из 15 опрошенных спали и не заметили землетрясения. В других населенных пунктах и районах республики событие не ощущалось. Опираясь на данные макросейсмического обследования, интенсивность землетрясения в эпицентре оценивается в 4 балла по шкале ШСИ-2017 [15]. Макросейсмические исследования показали, что определение эпицентра землетрясения по инструментальным данным является точным.

Выводы

Землетрясения в нефтегазоносных районах по своей природе являются тектоническими, но проявление их инициировано разработкой месторождений нефти и газа. Изменения в гидро- и газодинамике обусловливают соответствующие изменения в геодинамике твердой части земной коры, что часто ведет к землетрясениям [16].

Отсутствие сведений об авариях или ЧП в Сосногорском районе, характер волновой картины (сильные P, S в региональной зоне) сейсмического события 5 сентября, уверенный расчет глубины, приуроченность его к глубинному разлому свидетельствуют в пользу природного происхождения события. Тем не менее, расположение эпицентра на нефтегазовом месторождении дает основание полагать, что оно связано с его разработкой. Таким образом, событие 5 сентября 2019 г. классифицируется нами как «техногенное землетрясение».

Возможно, что инициируемые землетрясения уже происходили в данном нефтегазодобывающем районе республики и вполне вероятно повторение подобных событий, однако условия регистрации (высокий уровень техногенных помех в местах установки и нестабильная работа станции) не позволяют фиксировать низкомагнитудные сейсмические события. Усиливающаяся техногенная нагрузка на геологическую среду и, как следствие, сейсмическая активизация может стать причиной чрезвычайных ситуаций и экологических проблем региона.

В настоящее время на территории Республики Коми функционируют два сейсмологических пункта ИГ Коми НЦ УрО РАН «Пожег» и «Сыктывкар», которыми не обеспечивается на должном уровне мониторинг территории республики. Необходимы модернизация и расширение сети сейсмостанций в Республике Коми.

Автор глубоко признателен коллегам из ФИЦ ЕГС РАН городов Архангельска, Обнинска и Перми за предоставленные записи сейсмических событий, а также сотрудникам ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» за содействие в опросе и присланные анкеты.