Когда добыча сдвигает землю

Что добыча меняет в земле

Когда начинается открытая добыча, сначала снимают почву, затем вскрышные породы, закрывающие полезное ископаемое. На месте прежнего рельефа возникает глубокая выемка с высокими бортами. Извлечённые породы складывают в отвалы — то есть переносят огромную массу с одного участка на другой.

На поверхности это разрушение почвенного покрова и прежнего ландшафта. На глубине — снятие нагрузки там, где образовался карьер, и добавление нагрузки там, где вырос отвал. Борта могут деформироваться и оползать. Трещины меняют пути движения воды. Водоотлив, необходимый для работы разреза, понижает уровень подземных вод и меняет давление в порах и трещинах пород. После остановки откачки вода возвращается, и условия снова меняются.

Подземная шахта воздействует иначе. В породе остаются выработанные пространства, кровля над ними прогибается и обрушается, поверхность может проседать. Впереди очистного забоя и по его краям возникают зоны повышенного напряжения. Если порода разрушается внезапно и удар приходится по выработке, говорят о горном ударе. Если схлопывается пустота, сейсмический сигнал создаёт обрушение. Но возможен и другой процесс: изменение напряжений достигает уже существующей трещины или разлома, и по нему происходит сдвиг.

В последнем случае добыча не должна «создать» всю энергию землетрясения. Значительная часть энергии уже накоплена в напряжённых породах. Горные работы могут изменить условия настолько, что разрыв произойдёт раньше, чем произошёл бы без вмешательства. Именно поэтому фраза «такой сильный толчок невозможен от одного взрыва» не опровергает техногенную гипотезу. Обычный карьерный взрыв действительно не равен землетрясению магнитудой 5 или 6. Но многолетнее извлечение и перемещение пород, углубление выработки и изменение водного режима могут приблизить к разрушению намного больший объём массива. ^{3 4}

Увеличить фотографию

Увеличить фотографию

Что такое техногенное землетрясение

Слово «техногенное» иногда понимают слишком буквально: будто человек нажал кнопку — и земля тут же задрожала. На самом деле есть несколько разных явлений.

• Промышленный взрыв получает энергию от заряда. Его проверяют по журналу взрывов, точному времени, воздушной волне и особенностям сейсмической записи.
• Горный удар — внезапное разрушение напряжённой породы в шахте или возле неё. Он опасен прежде всего для людей и выработок.
• Обрушение — падение кровли или схлопывание выработанного пространства. У такого источника иной механизм движения, чем у обычного сдвигового землетрясения.
• Наведённое или триггерное землетрясение — разрушение породы или сдвиг по разлому после того, как деятельность человека изменила нагрузку, давление воды либо напряжения. В одних работах «наведённым» называют процесс, который без вмешательства, вероятно, не возник бы, а «триггерным» — более ранний запуск уже подготовленного природными напряжениями разрыва. На практике граница между этими понятиями не всегда видна из имеющихся данных.

Различать эти события можно только по совокупности признаков. Важны форма волн, соотношение P- и S-волн, первые движения грунта, глубина, механизм очага, расположение афтершоков и производственные данные. Одного совпадения по времени или близости на карте недостаточно.

Здесь важно ещё одно различие. Эпицентр — точка на поверхности над очагом. Гипоцентр, или очаг, находится в глубине. Расстояние от эпицентра до края карьера по карте не показывает расстояние от очага до подземной выработки или плоскости разлома. Для этого нужна трёхмерная модель.

Магнитуда и интенсивность тоже отвечают на разные вопросы. Магнитуда характеризует размер сейсмического источника. Интенсивность показывает, как толчок проявился в конкретном месте: что почувствовали люди и что произошло со зданиями. Кроме того, ML, Mw, mbLg и другие магнитудные шкалы рассчитываются по-разному. Поэтому я не ставлю между ними знак равенства и не строю из пяти случаев строгий мировой рейтинг.

Пять документированных случаев при открытой добыче

В мировых базах есть более сильные события, которые связывали с добычей нефти и газа, закачкой жидкостей или заполнением водохранилищ. Я исключила их, потому что исследую именно вмешательство при открытой добыче твёрдых полезных ископаемых. Я также не включала события, связанные только с глубокой подземной шахтой.

Ниже — не рейтинг по магнитуде, а пять случаев с разных объектов, выбранных ради разнообразия механизмов и качества описания. По ним первичные исследования позволяют хотя бы частично восстановить глубину, положение очага относительно выработки, последствия и основания связи с открытой добычей. Уоппинджерс-Фолс слабее некоторых других событий, но особенно наглядно показывает связь очагов с проекцией карьера и разгрузкой пород.

Бачатское землетрясение

Главный толчок произошёл 18 июня 2013 года в 23:02:09,6 UTC — утром 19 июня по местному времени. Локальное решение дало координаты около 54,29° северной широты и 86,17° восточной долготы, глубину около 4 километров и ML 6,1. В Бачатском и Старобачатах интенсивность достигала 7 баллов. Официальные и научные материалы описывают повреждения жилых домов, печных труб и социальных объектов. ^{5 7}

Но сила толчка — только часть доказательства. До главного события около разреза уже работала сеть наблюдений. После него установили дополнительные станции и зарегистрировали около 5 000 афтершоков. Получилась не одна приблизительная точка на карте, а объёмная картина разрушения. Длинная ось афтершоковой области шла вдоль разреза. Большинство слабых очагов находилось под выработкой, сильные события чаще тяготели к борту, а за пределами выемки повышенная плотность наблюдалась под отвалами.

Исследователи рассматривали несколько возможных воздействий: карьерные взрывы, снятие и перемещение огромной массы пород, изменение рельефа и водного режима. Одиночный взрыв не объяснял глубину, сдвиговый механизм и длительную афтершоковую последовательность. Наиболее убедительным оказалось накопленное воздействие добычи на напряжённый массив. Более поздний анализ показал: горные работы могли приблизить к разрушению существующую геологическую структуру, а не произвести всю энергию толчка собственными силами. ⁶

Именно поэтому Бачатский случай нельзя свести к словам «рядом был разрез». Здесь совпали несколько независимых линий: наблюдения до и после главного толчка, малая глубина, механизм очага, геометрия тысяч афтершоков и история изменения самого карьера. В опубликованной литературе его называют крупнейшим хорошо изученным техногенным землетрясением, связанным с добычей твёрдых полезных ископаемых.

Бельхатув: разгрузка сверху и вода в глубине

Бельхатувский разрез в Польше добывает бурый уголь. 29 ноября 1980 года в его районе произошло событие, для которого в материалах предприятия приводится магнитуда 4,66. В ранней научной работе рассматривалась серия толчков, начавшаяся после развития открытых работ. Авторы проверяли три возможных уровня очага: примерно полкилометра, 3–4 километра и около 5 километров. Это важный пример того, почему глубину нельзя назначать по одной близости к поверхности.

Предложенный механизм включал сразу несколько процессов: снятие массы над разрезом, откачку воды и напряжение на древних структурах основания. В позднейших материалах сообщалось о трещинах в зданиях и повреждениях дымовых труб при сильных толчках. Связь с открытой добычей считается обоснованной, но точное положение очага и вклад каждого механизма обсуждались. ⁸90002-8) ⁹

Какузинг: карьер закрыли, а условия продолжили меняться

Карьер карбонатной породы в долине Какузинг рядом с городом Рединг остановили в декабре 1992 года. Пока он работал, воду откачивали. После закрытия карьер начал заполняться, уровень воды поднялся, и в 1993 году началась сейсмическая последовательность. 16 января 1994 года произошёл главный толчок mbLg 4,6; для него также публиковались пересчёты около Mw 4,3 и ML 4,4.

Временная сеть разместила афтершоки в верхних 2,5 километра коры и очертила плоскость разрыва. Карьер находился прямо над ней. Расчёт показал небольшое, но физически значимое изменение кулоновских напряжений. Большая его часть была связана не только со снятой породой, но и с ростом порового давления после затопления. Землетрясение вызвало сотрясения VI–VII баллов и ущерб примерно на 2 миллиона долларов. Авторы заключили, что последовательность 1993–1997 годов, вероятно, была запущена карьером. ¹⁰

Для меня этот случай особенно важен. Он показывает, что прекращение добычи не всегда мгновенно прекращает геомеханические процессы. Если меняется водный режим, новая стадия может начаться уже после остановки предприятия.

Колыванский: техногенная активизация рядом с антрацитовым разрезом

Колыванский разрез находится не в Кемеровской, а в Новосибирской области, в Горловском угольном бассейне. Я включаю его в международное сравнение, но не в статистику Кузбасса. 9 января 2019 года там произошло землетрясение ML 4,3 с глубиной около 4 километров. Его ощущали в близлежащих населённых пунктах и в Новосибирске.

Авторы сопоставили событие с ростом открытой добычи и наблюдавшейся в районе сейсмической активизацией и назвали его техногенным. В доступной публикации мне не удалось восстановить точное расстояние от эпицентра до исторической границы выработки и полный реестр повреждений. Поэтому я сохраняю установленную исследователями классификацию, но не дополняю её несуществующей точностью. ¹¹

Уоппинджерс-Фолс: небольшой, но показательный случай

Событие у Уоппинджерс-Фолс было слабее остальных в таблице: mbLg 3,3, а по локальной шкале ML 2,9. Оно произошло 7 июня 1974 года в 19:45:37 UTC. Очаги располагались на глубине примерно 0,5–1,5 километра непосредственно под крупным карьером известнякового заполнителя. За шесть дней после главного толчка зарегистрировали более ста афтершоков. Интенсивность достигла VI баллов; сообщалось о разбитых окнах и небольших повреждениях.

Этот случай вошёл в классическую работу о землетрясениях, запущенных поверхностной разработкой. Он хорошо показывает сам принцип: снятие десятков миллионов кубометров породы может уменьшить нормальное давление на уже напряжённую структуру под карьером. ^{12 13}

Что происходило в Кузбассе за последние двадцать лет

Для исследования я собрала записи с 10 октября 2006 года по 10 октября 2026 года из ежегодных каталогов ФИЦ ЕГС РАН и оперативных карточек последних лет. В объединённом ряду 4 977 записей, классифицированных источниками как землетрясения. Но я не называю их 4 977 техногенными землетрясениями.

Во-первых, каталог землетрясений сообщает тип сейсмического сигнала, а не обязательно его причину. Во-вторых, полнота наблюдений сильно менялась. Минимальная опубликованная магнитуда в использованных годовых перечнях составляла примерно M 1,9 в 2020 году, M 1,7 в 2021-м, M 1,3 в 2022-м и M 2,4 в 2023-м. Это не доказанные пороги полноты каталогов, а нижние значения, которые присутствуют в доступных публикациях. Но уже их различие вместе с изменением плотности сети показывает, почему число слабых зарегистрированных толчков нельзя сравнивать механически.

Именно поэтому 533 записи в 2021 году, 2 514 в 2022-м и 107 в 2023-м не означают, что за один год число землетрясений выросло почти в пять раз, а затем рухнуло в двадцать три раза. Значительную часть скачка создала методика учёта. Оперативные данные 2025–2026 годов ещё и не равны окончательному пересмотренному каталогу. ^{15 16}

Есть и другая причина не складывать все строки. После сильного события следуют афтершоки; при рое десятки и сотни толчков могут быть частями одной активизации. Около 5 000 Бачатских афтершоков происходят из детального локального каталога, составленного по данным уплотнённой сети после главного толчка. Региональная выборка из 4 977 записей охватывает весь Кузбасс за двадцать лет и собрана из годовых каталогов и оперативных карточек с иными правилами публикации и иным уровнем регистрации слабых событий. Поэтому эти числа не должны совпадать и не противоречат друг другу. Тысячи слабых Бачатских афтершоков не включены в региональный ряд построчно. В рабочем анализе я отдельно считала календарные записи и эпизоды, объединяя близкие события во времени и пространстве.

По этому ряду нельзя установить единую двадцатилетнюю тенденцию — устойчивый рост или устойчивое снижение сейсмичности. Ранние годы зарегистрированы слабее, сеть и правила публикации менялись, а сильные афтершоковые последовательности резко увеличивают число записей в отдельные годы. Зато можно уверенно показать отдельные периоды активизации: Бачатский в 2012–2014 годах, Калтанско-Алардинский с конца 2016 года, несколько одновременно активных зон в 2019–2023 годах и повторные события в Краснобродско-Киселёвской зоне в 2023–2026 годах.

• В 2012–2014 годах главной стала Бачатская зона: форшоки, главный толчок ML 6,1 и длительная последовательность афтершоков.
• С конца 2016 года усилилась Калтанско-Алардинская зона. Временная сеть разделила более сильные события у открытых работ и отвала и слабую группу над подземными работами шахты «Алардинская». Исследователи назвали эту активизацию техногенной. ¹⁷
• В 2019–2023 годах заметные скопления возникали возле «Распадской», Талдинского разреза, Бачатского и Краснобродского разрезов, а также у железорудных объектов Горной Шории. Угольные и рудные предприятия здесь нельзя смешивать.
• Три события Краснобродской зоны — 11 января, 26 февраля и 17 октября 2020 года с ML 4,1, 3,9 и 4,9 — в официальном годовом каталоге прямо названы техногенными землетрясениями.
• Землетрясение 12 августа 2021 года UTC у Талдинского разреза имело ML 5,6 и глубину 3 километра. В публичном объяснении его назвали природным, но накопление энергии одновременно связали со взрывными работами нескольких предприятий. Без отдельного анализа механизма это событие остаётся спорным, а не доказанно природным или техногенным.
• В Краснобродско-Киселёвской зоне заметные толчки повторялись в 2023, 2024, 2025 и 2026 годах. Повторяемость усиливает основания для проверки, но не переносит автоматически классификацию событий 2020 года на все последующие.

Семь широких аналитических зон вокруг повторяющихся промышленных кластеров содержат около 82 процентов записей объединённого ряда. Это сильное пространственное совпадение с горнопромышленной географией. Но я не превращаю 82 процента в «долю техногенных землетрясений»: границы зон были выбраны после просмотра скоплений и шире реальных контуров предприятий.

Убедительнее не круги на карте, а детальные случаи. В Бачатской зоне объёмная область афтершоков совпала с разрезом и отвалами. В Калтанской зоне локальная сеть различила сигналы открытых и подземных работ. В Краснобродском каталоге землетрясения и более тысячи промышленных взрывов классифицированы отдельно. Именно так близость становится частью доказательства, а не его заменой.

Что известно о событии 10 октября 2026 года

Основная оперативная карточка Алтае-Саянского филиала ФИЦ ЕГС РАН сообщает: 10 октября 2026 года, 00:47:01,75 UTC, координаты 54,09° северной широты и 86,54° восточной долготы, магнитуда 4,9 и расчётная интенсивность 6,2 балла MSK-64. Тип магнитуды и глубина в карточке не указаны. Другие службы дали отличающиеся координаты и глубины. По сообщению МЧС, погибших, пострадавших и выявленных разрушений не было. ^{18 19}

От основной точки получилось два числа, которые легко принять за противоречие: примерно 1 километр и 9,6 километра. Но это расстояния до разных контуров. Точные расчётные значения сохранены в исследовательском приложении.

Первое рассчитано до широкого полигона landuse=quarry в OpenStreetMap, обозначенного как Краснобродский угольный разрез. Такой контур показывает нанесённую картографами карьерную или промышленно нарушенную территорию и не является юридической границей. Второе рассчитано до контура участка Краснобродского поля, опубликованного Global Energy Monitor. Проект указывает, что такие контуры собираются по открытым сведениям о месторождениях и лицензиях, однако я не считаю этот полигон проверенной официальной кадастровой границей. У него другая геометрия и другое назначение. ^{20 21}

Поэтому примерно 1 и 9,6 километра — не две равноценные оценки расстояния до одного и того же борта. Они отвечают на разные вопросы. Дополнительные оперативные решения смещают эпицентр и дают примерно 3–7 километров до широкого карьерного контура. Точное расстояние можно будет считать только после пересмотра координат и получения официальных границ действующих работ.

Рабочий вывод на 10 октября 2026 года для меня звучит так: добыча могла быть причиной или одним из факторов этого события. Близость к Краснобродскому разрезу, повторные активизации в той же зоне и три ранее классифицированных техногенных землетрясения делают гипотезу серьёзной. Но происхождение события пока не установлено. Для проверки нужны пересмотренная глубина, механизм очага, волновые записи, афтершоки, журналы взрывов, положение действующих забоев, отвалов и старых выработок, данные о водоотливе и геомеханическая модель.

Инвестиции, добыча и землетрясения

Мне хотелось проверить простую гипотезу: если в угольную отрасль вкладывали больше денег, расширяли работы и добывали больше угля, становилось ли больше землетрясений?

С 2006 года добыча в Кузбассе выросла примерно со 174 миллионов тонн до пика около 256 миллионов тонн в 2018 году, а затем снизилась примерно до 192 миллионов тонн в 2025-м. Инвестиции я сравнила и в текущих рублях, и после приблизительного пересчёта в цены 2025 года. Для пересчёта использован цепной индекс цен, полученный из номинального изменения всех инвестиций в основной капитал Кузбасса и регионального индекса их физического объёма Росстата. Это приближение: непрерывного отраслевого дефлятора для угольной промышленности в собранном ряду нет. ^{22 25 26}

В номинальных рублях отраслевые инвестиции и добыча в одном году показывали умеренную связь: коэффициент ранговой корреляции Спирмена ρ = 0,570. Но после пересчёта вложений в сопоставимые цены 2025 года эта связь практически исчезла: ρ = 0,014. В обоих расчётах было по 18 пар годовых наблюдений; отсутствовали данные об отраслевых инвестициях за 2021, 2025 и неполный 2026 год. Проверка задержки на один, два и три года не дала устойчивого результата.

Со сейсмичностью картина ещё сложнее. В окне 2012–2025 годов при включении всех 14 годовых пар связь добычи с числом событий M ≥ 3,5 была почти нулевой: ρ = 0,085. Исключение 2013 года с исключительной Бачатской последовательностью и 2022 года с методическим скачком каталога было одной из проверок устойчивости, а не основным результатом: для оставшихся 12 пар получилось ρ = 0,110. Для полного ряда 2007–2025 годов коэффициент выше — ρ = 0,626 при 19 парах, — но этот результат особенно чувствителен к изменению сети и различию ранней и поздней частей ряда. В зависимости от периода, порога и способа учёта роёв знак и сила связи менялись.

Значит ли это, что добыча не вызывает отдельных землетрясений? Нет. Областная статистика слишком груба для такого вывода. Тоннаж не показывает, где именно углублялся борт, сколько вскрыши сняли, какой отвал вырос, как продвинулся очистной забой шахты и как менялся водоотлив. Деньги могут идти на новый карьер, оборудование, безопасность, очистные сооружения или поддержание старого предприятия — геомеханический смысл у этих вложений разный.

Показателен Краснобродский район. Областная добыча после 2018 года снижалась, но в 2020 году там произошли три официально названных техногенными события, а в 2023–2026 годах активизация повторялась. Это не поддерживает простую зависимость «меньше тонн сегодня — сразу меньше толчков сегодня». Областная добыча и локальные события относятся к разным пространственным масштабам: конкретный массив может отвечать на историю работ, изменение воды и накопленное перераспределение напряжений.

Устойчивой простой связи между реальными инвестициями, годовой добычей и количеством событий выбранного диапазона магнитуд я не обнаружила. Но этот результат не отменяет локальных доказательств Бачатского и Калтанско-Алардинского случаев. Он показывает другое: искать причину надо на уровне конкретного объекта и конкретного очага, а не в одной областной цифре. Подробную годовую таблицу, расчёты и три графика я включу в открытое исследовательское приложение к статье.

Увеличить фотографию

Что остаётся на поверхности и что может измениться в воздухе

Землетрясение заканчивается за секунды, но его последствия зависят от того, где находится очаг и что расположено над ним.

В Бачатском пострадали дома, печные трубы и социальные объекты. В Осинниках и Полысаеве повторные слабые толчки повреждали жилые строения. Горные работы и сейсмические события могут сопровождаться трещинами и проседанием поверхности, деформацией бортов и отвалов, оползнями, изменением путей подземных вод. Для шахт опасны повреждение выработок, горные удары и внезапное поступление воды или газа. Но нельзя приписывать каждому оползню, трещине или изменению ручья землетрясение: часть последствий создаёт сама добыча и водоотлив ещё до заметного толчка.

Климатическая связь здесь тоже требует точности. Угольные шахты, разрезы и закрытые шахты выделяют метан — сильный парниковый газ. Это самостоятельное последствие угледобычи. Сейсмический разрыв или разрушение пород может изменить трещиноватость и проницаемость угольного массива, а значит, на некоторое время изменить движение газа. В исследованиях шахт наблюдались необычные изменения выхода метана после природных и горных толчков; существуют модели, связывающие их с изменением проницаемости. ²³

Но для Бачатского землетрясения и события 10 октября 2026 года я не нашла измеренного объёма дополнительного выброса метана. Поэтому нельзя переводить магнитуду в тонны газа или приписывать этим толчкам рассчитанный климатический след. Чтобы это проверить, нужны непрерывные замеры метана до и после события — в вентиляции шахт, дегазационных системах, скважинах и на поверхности — вместе с данными о давлении и изменении трещин.

Важно разделять три вещи: обычные выбросы метана при добыче, возможный кратковременный сейсмический импульс и выбросы при последующем сжигании угля. Это разные процессы. Международные рекомендации требуют учитывать метан действующих и закрытых шахт и прямо указывают, что без измерений надёжное управление невозможно. ²⁴

Увеличить фотографию