ГЛАВА 2
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОСМОГОНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ГЕОДИНАМИЧЕСКОЕ
СОСТОЯНИЕ ГОРНОГО МАССИВА
2.1. Космогонические факторы обуславливающие земные приливы
При изучении причин, вызывающих проявление внезапных выбросов угля и газа, в
диссертации была учтена взаимообусловленность факторов, вызывающих как
проявление внезапных выбросов в угольных шахтах, так и землетрясения. Область
науки, выводы которой основываются на данных астрономии, физики, геологии и
других наук называют планетной космогонией. Факторы, которые при этом
используются, называют космогоническими факторами.
Еще в начале ХХ века французским исследователем А. Перре были проведены
статистические исследования связи частоты землетрясений с фазами Луны,
расстоянием Луны от Земли. Исследования показали, что связь эта довольно
значительна. Материалы, связанные с приливным влиянием Луны обобщены в работах
П.И.Чернова, В.Н. Пузырева, П. Мельхиора, М.В. Стоваса, Дж. Дарвина, А.Я.
Орлова [24, 36, 43, 48, 49, 51, 56, 83, 93, 94, 95, 96, 98, 100]. Результаты
этих исследований подтверждают также наличие связи между положением Земли, Луны
и Солнца и частотой внезапных выбросов угля и газа в шахтах. Ученые, ранее
изучавшие связь между активностью Солнца и газодинамическими процессами
отмечали, что эта связь не случайна. Коэффициент корреляции между частотой
внезапных выбросов угля и газа в шахтах и показателем солнечной активности
(числа Вольфа) равен 0,8. Выбросоопасность угольных пластов возрастает при
уменьшении солнечной активности и значительно выше при положении Луны в
перигее, чем в апогее (рис.2.1 и рис.2.2).
Результаты анализа взаимосвязи внезапных выбросов с изменениями солнечной
активности и взаимном расположении Земли , Луны и Солнца рассмотрены в работах
[31, 83, 93, 102].
tn
0 2 4 6 8 10 12 14
Рис.2.1. Распределение внезапных выбросов угля и газа на шахтах
Кемеровского района Кузбасса и Егоршинского месторождения
Урала в различные промежутки времени после прохождения
Луны через перигей (1943-1960 г.)
tn
0 2 4 6 8 10 12 14
Рис.2.2. Распределение внезапных выбросов угля и газа на шахтах Венгрии в
различные промежутки времени после прохождения Луны через перигей (1944-1964
г.)
Изучение физических процессов, происходящих в горном массиве, должно
предусматривать не только изучение напряженного состояния и связанных с ним
физических свойств пород, но и изучение изменений земной поверхности во времени
(приливные процессы), которыми обусловлены вариации напряженного состояния
горного массива. Изменение угловой скорости вращения Земли тесно связано с
действием приливного трения [27]. М.В. Стовас показал, что под действием
деформирующих сил на земном шаре устанавливаются 7 критических параллелей
определяющих общие изменения всех внутренних параметров. В пределах одной из
критических параллелей 48011’23” расположен Донбасс. Проведенный автором
сравнительный анализ распределения плотности землетрясений и широтного
распределения частоты внезапных выбросов угля и газа показал, что вблизи
критических параллелей плотность распределения землетрясений и распределение
частоты внезапных выбросов значительно выше, чем в других регионах. Данные для
анализа взяты из работ [29, 59, 67, 75, 81, 83, 84].
На рис.2.3. приведен график среднесуточных вариаций угловой скорости вращения
Земли.
Рис.2.3. Вариации угловой скорости вращения Земли
Спектр изменений вращения Земли охватывает диапазон от нескольких часов до
возраста планеты. Важнейшей особенностью, выделяющей этот фактор из ряда
других, является его глобальный интегрирующий характер. Он оказывает влияние
практически на все процессы, происходящие в земной коре.
Возможностью причинно-следственной направленности взаимосвязи рассматриваемых
процессов может быть влияние изменения скорости вращения Земли на сейсмичность.
В качестве физического механизма рассматриваются деформации Земли при такого
рода изменениях. На геологических масштабах времени это приводит к вертикальным
и горизонтальным тектоническим движениям, которые, как известно, в значительной
мере определяют и уровень сейсмичности [55, 62, 66, 77, 95]. М.В. Стовас
исследовал распределение деформационных сил для эллипсоида вращения при
изменении ротационного режима. Максимальные касательные напряжения возникают на
«критических широтах», максимальные радиальные напряжения – на полюсах и
экваторе. Естественно, дополнительные напряжения в земной коре, связанные с
изменениями скорости вращения, возникают и на более коротких характерных
интервалах времени. Но если в первом случае вращение «возбуждает»
землетрясения, полностью обеспечивая энергетическую подготовку очага, то во
втором – только «инициирует» их, то есть выступает как триггер – воздействие.
Изменение как сейсмической активности, так и режима вращения Земли обусловлено
некоторой общей причиной. Характерным примером может служить приливное
воздействие Луны и Солнца на оба процесса на фиксированных характерных
частотах, определяемых орбитальными параметрами Луны и Земли. Во вращении этот
эффект, по крайней мере, для земных зональных приливов, хорошо моделируется в
интервале периодов от 5 суток до 18,6 лет.
Полученные в ходе исследований результаты показали, что между ускорением
осевого вращения Земли и сейсмической активностью существует статистически
значимая положительная корреляция: в периоды ускорения наблюдается повышение
сейсмичности, в периоды торможения – ее снижение. Корреляция количественно
оценивается величиной коэффициента корреляции Пирсона +0,7 при уровне