Sejsmiczność antropogeniczna

 

Zjawisko sejsmiczności indukowanej działalnością technologiczną człowieka jest to niepożądana dynamiczna odpowiedź górotworu na procesy technologiczne.

Polska jest krajem niewielkiej sejsmiczności naturalnej, co nie oznacza, że trzęsienia ziemi w Polsce nie występują. Różne rodzaje działalności człowieka mogą powodować występowanie sejsmiczności, która nosi nazwę indukowanej. W wyniku tej działalności może nastąpić w górotworze naruszenie równowagi, co w konsekwencji może doprowadzić do dynamicznego wyzwolenia akumulowanej energii odkształcenia i powstania wstrząsu, połączonego z nagłym przyrostem deformacji (Marcak, Zuberek, 1994).

Antropogeniczna aktywność sejsmiczna, tj.: wstrząsy w kopalniach, potencjalna sejsmiczność indukowana eksploatacją gazu łupkowego, energii geotermalnej czy sekwestracją CO2, jest problemem o dużym znaczeniu. Silne zjawiska sejsmiczne towarzyszące działalności człowieka odpowiadają lokalnie umiarkowanym trzęsieniom ziemi i stanowią zagrożenie dla ludzi, dla obiektów i urządzeń technicznych infrastruktury urbanistycznej.


Istotne znaczenie sejsmiczności indukowanej w Polsce związane jest sięgającym wielu dziesiątek lat wstecz problemem tąpań w kopalniach. Intensywna eksploatacja górnicza może wywołać aktywność sejsmiczną na obszarach dotychczas uważanych za asejsmiczne (Marcak, Zuberek, 1994). Eksploatacja złóż narusza stabilność górotworu, wywołując naprężenia wskutek wybrania określonych części górotworu. Prowadzona eksploatacja może też wpływać na występujące w górotworze naprężenia samoistne; uwalnia je.

Wydobycie surowców takich jak węgiel (przede wszystkim Górnośląskie Zagłębie Węglowe), ropa naftowa czy miedź (Legnicko-Głogowski Okręg Miedziowy), może powodować tąpnięcia czyli zapadanie się warstw ziemi ponad strefą wydobycia, jak również wstrząsy o ogniskach głębszych niż zasięg eksploatacji. Znane są również , co prawda rzadsze, przypadki eksploatacji odkrywkowej, która indukowała silne wstrząsy.

W Polsce przykładem tego mogą być silne wstrząsy indukowane eksploatacją odkrywkową złóż węgla brunatnego w Bełchatowie. Sejsmiczność obszarów górniczych jest monitorowana przez lokalne sieci sejsmiczne pracujące w kopalniach (pierwszą stację sejsmologiczną do obserwacji wstrząsów zainstalowano w Zagłębiu Ruhry w 1908 r., w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym z końcem 1920 r.), sieci regionalne, a także przez Polską Sieć Sejsmologiczną PLSN (IGF PAN). Dane uzyskane z obserwacji sejsmologicznych pozwalają na dokładne poznanie mechanizmów tąpnięć i opracowanie skutecznych metod ich zapobiegania.

 

Dzięki długiej historii i środkom przeznaczanym na badania tego zjawiska pod kątem przewidywania i ograniczania jego niekorzystnych skutków, nauka polska na tym polu znalazła się w czołówce światowej. Działania te, wraz z odpowiednią technologią wydobycia sprawiają, że w niektórych kopalniach ponad połowa energii sejsmicznej wyzwalana jest w sposób przewidywalny. Oznacza to mniej więcej dwukrotne zmniejszenie zagrożenia dla pracujących pod ziemią ludzi.

Pomimo wysiłków czynionych przez światowe zespoły naukowe zarówno ocena i prognoza zagrożeń wywołanych sejsmicznością antropogeniczną, jak i metody ich zmniejszania, nadal są niewystarczające. Jednym z powodów jest duża złożoność indukowanego procesu sejsmicznego, zmienność w czasie warunków generowania wstrząsów oraz różnorodność czynników antropogenicznych mających wpływ na ten proces oraz rozproszenie grup badawczych analizujących to zjawisko.