Karst-collapse technogenic earthquake september 30 (29), 2017 in Stebnyk (Western Ukraine) and man-made provoked processes at Stebnyk potassic mine

Abstract

Метою роботи є комплексний аналіз причин, характеристик та наслідків карстово-провального тежногенного землетрусу, який стався 30 вересня 2017 р. в 00 год 46 жв за місцевим часом (29 вересня 2017 р. о 21 год. 46 жв. за Гринвічем) у м. Стебнику в зоні другого рудника Стебницького ГХП “Полімінерал”, його аналіз у зв’язку з тежногенно спровокованими небезпечними геологічними процесами (зокрема, з утворенням карстовиж провалів) на Стебницькому калійному руднику (Українське Передкарпаття). Методика. Методика досліджень об’єднує комплексний аналіз сейсмічних, геологічних та інших даних щодо зони Стебницького калійного родовища, включно з уточненням локалізації вогнищ місцевих землетрусів, оцінками параметрів сейсмічних джерел, з використанням для цього на- працьованих підходів і методик, адаптованих відомих і спеціально створених комп’ютерних та ГІС- технологій та їх варіантів, розроблених відповідних програмних засобів. Результати. Коротко про- стежено сучасну сейсмічну активізацію району Борислава – Стебника (2014–2024 рр.). Враховуючи довготривале (з початку ХІХ ст.) активне видобування у районі м. Борислава нафти і газоконденсату, а також калійних руд у Стебнику, місцева сейсмічність, очевидно, частково є додатково техногенно спровокованою (наведеною). Сейсмічні події в районі рудника № 2 Стебницького ГХП “Полімінерал” визначено як карстово-провальні техногенні землетруси у зоні гірничих виробок цього рудника. Простежено техногенно спровоковані небезпечні геодинамічні процеси в зоні цього рудника й оцінено важливі енергетичні та кінематичні параметри спричинених ними техногенно спровокованих сейсмічних подій. За даними про карстово-провальний землетрус 30 (29) вересня 2017 р. у Стебнику і за даними про швидкісну будову кори заходу України уточнено гіпоцентрію місцевих сейсмічних подій району Борислава – Стебника, для нього визначено локальні кінематичні поправки для сейсмостанцій Карпатської сейсмологічної мережі України і для деяких сейсмостанцій Польщі, Словаччини, Угорщини та Румунії. Наукова новизна. Вперше з використанням даних про швидкісну будову земної кори Карпатського регіону України розроблено методики уточнення гіпоцентрії сейсмічних подій у районі міст Борислава – Стебника – Дрогобича – Трускавця. З їх використанням, а також за результатами визначення характеристичних параметрів вогнищ місцевих сейсмічних подій однозначно встановлено техногенну карстово-провальну природу сейсмічних подій в районі рудника № 2 Стебницького калійного родовища та визначено важливі їх характеристики. Практична значущість. Результати досліджень дають можливість уточнити перебіг процесів та оцінки природних і техногенних геоекологічних ризиків для району Борислава – Стебника – Дрогобича – Трускавця, зокрема, в районі рудника № 2 Стебницького калійного родовища з метою напрацювання оптимізованого комплексу необхідних інженерно-технічних заходів для мінімізації цих ризиків. Визначені локальні кінематичні поправки для сейсмостанцій Карпатської сейсмологічної мережі України і для сейсмостанцій Польщі, Словаччини, Угорщини та Румунії забезпечують суттєво уточнене визначення координат і глибин вогнищ місцевих сейсмічних подій району Борислава – Стебника як природного, так і техногенного походження.The purpose of the work is a comprehensive analysis of the causes, characteristics and consequences of the karstcollapse technogenic earthquake that occurred on September 30, 2017 at 00:46 local time (September 29, 2017 at 21:46 GMT) in the city of Stebnyk in the area of the Mine No. 2 of the Stebnyk MCE “Polymineral”, its analysis in connection with technogenically provoked dangerous geological processes (in particular, with the formation of karst sinkholes) at the Stebnyk potash mine (Ukrainian Precarpathians). Methodology. The research methodology combines a comprehensive analysis of seismic, geological and other data in the Stebnyk potash deposit area, including specifying the localization of local earthquake foci, estimating the parameters of seismic sources, using for this purpose developed approaches and methods, adapted known and specially created computer and GIS technologies and their variants, developed appropriate software tools. Results. The modern seismic activation (2014–2024) of the Boryslav-Stebnyk area is briefly traced. Considering the long-term (from the beginning of the 19th century) active extraction of oil and gas condensate in the Boryslav area, as well as potash ores in Stebnyk, local seismicity is apparently partly additionally technogenically provoked (induced). Seismic events in the area of Mine No. 2 of Stebnyk MCE “Polymineral” are defined as karst-collapse technogenic earthquakes in the mining area of this mine. Technogenically provoked dangerous geodynamic processes in the area are traced and important energy and kinematic parameters of technogenically provoked seismic events caused by them are estimated. Based on data on the karstcollapse earthquake of September 30 (29), 2017 in Stebnyk and on data on the velocity structure of the crust of west of Ukraine, we clarified the hypocenters of local seismic events in the Boryslav – Stebnyk area and we determined for it local kinematic corrections for seismic stations of the Carpathian Seismological Network of Ukraine and for a number of seismic stations in Poland, Slovakia, Hungary and Romania. Originality. For the first time, using data on the velocity structure of the Earth’s crust in the Carpathian region of Ukraine, methods of refining the seismic events foci in the area of the cities of Boryslav – Stebnyk – Drohobych – Truskavets have been developed. With their use, as well as based on the results of determining the characteristic parameters of the foci of local seismic events, the technogenic karst-collapse nature of seismic events in the area of Mine No. 2 of the Stebnyk potash deposit has been unambiguously established and their important characteristics have been determined. Practical significance. The results of the research make it possible to clarify the nature of the processes and assess natural and technogenic geoecological risks for the Boryslav – Stebnyk – Drohobych – Truskavets area, in particular, in the area of Mine No. 2 of the Stebnyk potash deposit for development an optimized set of necessary engineering and technical measures to minimize these risks. The determined local kinematic corrections for seismic stations of the Carpathian Seismological Network of Ukraine and for seismic stations of Poland, Slovakia, Hungary and Romania provide a significantly more precise determination of the coordinates and depths of the foci of local seismic events in the Boryslav – Stebnyk area, both natural and technogenic in genesis.