ВведениеСейсмологические наблюдения в Республике Коми проводятся с марта 1996 г., когда в Сыктывкаре была открыта сейсмическая станция «Сыктывкар» (SYK) Института геологии (ИГ) ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Первоначально оборудование было аналоговое, позднее заменено на цифровое. В разные годы временные пункты наблюдений располагались в разных районах республики: Княжпогостском — с. Серёгово, Ижемском — с. Ижма, Усть-Куломском — пос. Зимстан. Наиболее продолжительное время функционировали сейсмостанции «Грива» (GRV) в д. Карвуджем Койгородского района (2011—2018 гг.) и «Пожег» (PZG) в с. Пожег Усть-Куломского района (2014—2023 гг.). Новый этап в развитии сейсмологических наблюдений на территории республики начался в 2021 г. с установки сейсмостанции «Инта» (IN0) ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН в Инте, на северо-востоке республики (рис. 1). Благодаря этому удалось понизить порог представительности по магнитуде ML регистрируемых сейсмических событий на севере республики с 4.0 до 2.5 и появилась возможность регистрировать техногенную сейсмичность на территории Республики Коми (Носкова и др., 2023). До этого стационарные станции техногенные события на севере республики не фиксировали. Расположение сейсмических станций ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН в 2023 г. показано на рис. 1.Территория республики слабосейсмична. Техногенные сейсмические события преобладают над природными, т. к. основу экономики республики составляют минерально-сырьевые ресурсы. Актуальность наших исследований определяется тем, что активная разработка месторождений полезных ископаемых провоцирует возникновение различных сейсмических событий. Доминирующее место занимает топливно-энергетический комплекс, представленный нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, газовой, угольной отраслями, что обусловлено расположением в пределах республики Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (Носкова, 2019; 2024) и Печорского угольного бассейна (Носкова, 2017; Носкова, Асминг, 2018; Носкова и др., 2018; 2024), в пределах которых и происходит основная доля техногенных сейсмических событий.Как уже отмечалось выше, с открытием сейсмической станции «Инта» ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН появилась возможность вести мониторинг техногенной сейсмичности на территории Республики Коми. На региональных расстояниях станцией регистрируются сейсмические события c ML ≥ 2.0, происходящие на угольных шахтах вблизи Воркуты, и промышленные взрывы на угольном разрезе «Юньягинский» (Носкова и др., 2023). Для выяснения реальной сейсмической обстановки на территории Воркутинского углепромышленного района и протекающих здесь горно-динамических процессов были организованы экспедиционные сейсмологические работы летом 2023 г. на Полярном Урале. Целью этих исследований были рекогносцировочные сейсмические исследования северных районов республики. Временные сейсмологические наблюдения необходимы для оценки объема сейсмических событий, происходящих в Воркутинском углепромышленном районе, пространственного и временного распределений природно-техногенной сейсмичности, изучения микросейсмического фона, характерных особенностей волновых форм промышленных взрывов на карьерах и горно-динамических явлений на угольных шахтах Воркутинского углепромышленного района. Подобные кратковременные наблюдения проводились в 2021 г. и на Приполярном Урале и были предваряющими для установки стационарной сейсмической станции в Инте (Носкова, Попов, 2021; Носкова и др., 2023).Помимо Урала в различных регионах России — на Кольском полуострове, в Кузбассе, Алтае-Саянском регионе, Якутии — интенсивная разработка месторождений полезных ископаемых вызывает активизацию локальной сейсмичности (Адушкин, Турунтаев, 2015; Виноградов и др., 2016; Гриб и др., 2021; Еманов и др., 2014; 2015; 2020). Сейсмически активными могут быть как горный массив в районе выработок (подземных или открытых), так и отвалы горных масс (Еманов и др., 2020). Комплексное воздействие (подземные работы, карьеры, отвалы, массовые взрывы и т. д.) горных работ ведет к расширению области сейсмической активности, перестройке её зонального распределения в «старых» горнодобывающих регионах и в целом к повышению сейсмичности, вплоть до появления землетрясений большой магнитуды (Яковлев и др., 2023). Землетрясения 2012 и 2015 гг. на Полярном и Приполярном Урале (Носкова, 2016) это подтверждают. Техногенное воздействие вызывает множество новых форм сейсмических явлений, прежде всего роевых мелкофокусных землетрясений низкой магнитуды, которые возможно регистрировать лишь на близких расстояниях. Поэтому важно обследовать данную территорию на возможное возникновение подобных событий.Существенной проблемой для решения задач сейсмологического мониторинга является также распознавание природы сейсмических событий. Слабая сейсмичность, нестабильная работа сейсмических станций ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, их удаленность друг от друга и высокий уровень сейсмического шума в местах установки сейсмостанций не позволили накопить статистику для решения данного вопроса. Лишь комплексное изучение волновых форм сейсмических событий, происходящих на действующих карьерах и рудниках на близких расстояниях, дает возможность с большей точностью выполнять идентификацию регистрируемых событий, разрабатывать и совершенствовать методики различения характерных особенностей волновых форм промышленных взрывов и горных ударов, составлять качественные каталоги землетрясений, что в конечном счёте существенным образом влияет на правильность оценок сейсмической опасности территории исследования. Методы исследованияСейсмические наблюдения проводились трёхкомпонентным широкополосным сейсмометром Trillium Compact Posthole TC120-PH2 и цифровым регистратором Centaur CTR4-3S (Nanometrics Inc., Canada). Определение параметров гипоцентров выполнялось методом минимизации невязок в программах комплексов WSG (Красилов и др., 2006; Свидетельство…, 2020) и LOS (Асминг и др., 2021), с использованием скоростной модели для Восточно-Европейской платформы (Schueller et al., 1997), дополненной глубокими слоями модели AK-135 (Kennett et al., 1995).Для расчёта локальной магнитуды ML и магнитуды по поверхностным волнам Ms с использованием пакета программ WSG применялись способы, основанные на осредненной по Северной Евразии калибровочной функции (Габсатарова, 2006) и рекомендациях (Габсатарова, 2011) соответственно.Замеры микросейсмического фона, расчет спектра мощности и его суточный ход выполнялись в программе Р. А. Дягилева MicroNoise V 1.3.1 (Дягилев, 2013) по спектрам мощности сейсмических шумов с применением спектральной оценки Бартлетта. Методика исследования подробно описана в статье (Маловичко и др., 2020). Полевые наблюденияПолевые работы проводились в 3 этапа:I. На карьере по добыче щебня и бутового камня «Юнь-Ягинский», на 7 км юго-восточнее г. Воркуты. Код станции POLU1, координаты местоположения: 67.4268 N, 64.1251 E, альтитуда h = 277 м.II. На южной периклинали массива Енганепэ, в истоках руч. Левый Изъявож (приток р. Изъявож) (рис. 2). Код станции POLU2, координаты: 67.1962 N, 64.4867 E, h = 247 м. Оборудование располагалось на метабазальтах бедамельской серии (R3).III. В южной части хр. Нияхой, руч. Нияшор (правый приток р. Нияю), около 700 м от устья (рис. 3). Код станции POLU3, местоположение: 67.2898 N, 65.1114 E, h = 238 м. Сейсмостанция была установлена на туфопесчаниках бедамельской свиты (R3). Микросейсмические данныеВ программе MicroNoise v 1.3.1 были рассчитаны средние уровни микросейсмических шумов по уровню медианного среднесуточного спектра мощности скорости смещений на вертикальной компоненте. Сейсмические записи временных пунктов наблюдений характеризуются низким и средним уровнями микросейсмических шумов (рис. 4) в сравнении с новой моделью шумов Петерсона (Peterson, 1993).Станция, расположенная на территории месторождения известняка карьера «Юнь-Яга» (POLU1), характеризуется повышенным уровнем микросейсмических шумов в сравнении с двумя другими полевыми пунктами наблюдений. Повышение уровня шума в диапазоне частот от 6 Гц определяется круглосуточной техногенной деятельностью на карьере. В интервале до 5 Гц спектральная плотность микросейсмических шумов на всех трёх этапах наблюдений низкая и тяготеет к нижней границе модели Петерсона. При этом низкочастотная составляющая микросейсмического шума на пунктах наблюдения «Енганепэ» (POLU2) и »Нияхой» (POLU3) выше, что обусловлено ветровой нагрузкой в горной части исследований.Таким образом, сейсмологические наблюдения в горной части хр. Енганепэ и Нияхой показали минимальный уровень техногенных помех, основная внешняя помеха — метеорологическая (ветер, дождь). В то же время наблюдения на известняковом карьере «Юнь-Яга» рядом с городом, наоборот, демонстрируют преобладание высокочастотной техногенной составляющей и отсутствие помех, вызванных атмосферными процессами. Но даже такой уровень фонового микросейсмического шума является приемлемым для локальных и региональных сейсмологических наблюдений. Инструментальная обработкаВ подавляющем большинстве (95 %) инструментальная обработка сейсмических данных проводилась по одиночной трехкомпонентной станции «Полярный Урал» (POLU) ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Для нескольких сейсмических событий привлекались волновые формы станций: «Инта» (IN0) ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, «Амдерма» (AMDE1) Архангельской сейсмической сети (код сети AH, https://doi.org/10.7914/SN/AH) и «Бованенково» (BVNN) ФИЦ ЕГС РАН. Для сейсмического события 1 августа 2023 г. (Носкова и др., 2024) в обработку также были включены данные сейсмической станции «Добрянка» (PR2R) ГИ УрО РАН (г. Пермь). Одностанционная локация эпицентров сейсмических событий проводилась в программе LOS (Асминг и др., 2021) по разнице времен вступления фаз P- и S-волн и обратному азимуту на источник.Всего в результирующий каталог вошли 107 локальных сейсмических событий с энергетическим классом по Т. Г. Раутиан Кр = 3.8—8.9 и магнитудой ML от –0.2 до 2.8, при этом уровень представительной магнитуды составляет ML ≥ 0.8 (рис. 9). Пространственное распределение сейсмических событий показано на рис. 1. Они в основном сосредоточены вокруг г. Воркуты и, соответственно, шахтных полей. Изучение горнодобывающей активности, а также анализ волновой картины позволили нам отнести большинство событий к динамическим явлениям на угольных шахтах. Таким образом, 78 событий — это горные, горно-тектонические удары и другие динамические явления на шахтах Воркутского угленосного района, 21 явление неизвестной природы и 8 взрывов на угольном разрезе «Юньягинский» (рис. 5).Самым заметным сейсмическим событием был горно-тектонический удар 1 августа 2023 г. (рис. 6), имевший макросейсмический эффект (Носкова и др., 2024). Временная сейсмическая станция POLU2 ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, работавшая на тот момент на массиве Енганепэ, первая зафиксировала данное событие. Жители нескольких районов г. Воркуты почувствовали толчки, похожие на землетрясение, и были обеспокоены, обращались в региональные управления. По поступившему запросу ГУ МЧС России по Республике Коми нами были переданы оперативно рассчитанные параметры эпицентра и предварительная интерпретация природы события. Инструментальный эпицентр события, по нашим расчётам, был расположен в пределах шахтного поля шахты «Воркутинская». Макросейсмическая интенсивность, рассчитанная в соответствии со шкалой ШСИ-2017 по 57 анкетам и 163 определениям категорий-сенсоров, составила I0 = 4.73 ± 0.02. Рассчитанное значение макросейсмической глубины очага составило H = 0.5 ± 0.4 км, что соответствует инструментальному определению и диапазону глубин горных выработок Воркутского угольного месторождения (Носкова и др., 2024).Анализ сейсмических записей различных событий показал особенности волновых форм. Для взрывов характерна интенсивная Р-волна, отсутствие S-волн и ярко выраженные поверхностные волны Лява и Релея (рис. 7), в то время как для горных и горно-тектонических ударов волновая картина схожа с землетрясением: наличие P-волны, интенсивной S-волны, и далее в большинстве случаев выделяется поверхностная волна Релея. Примеры записей горно-тектонического и горного ударов на угольных шахтах показаны на рис. 6 и 8.Было выявлено, что станицей «Инта» регистрируется лишь малая часть событий. Из 107 сейсмических событий зарегистрировано лишь 5. Это обусловлено тем, что подавляющая часть техногенных событий имеет малую магнитуду (ML < 1), и на региональных расстояниях они не фиксируются. Стационарной станцией «Инта» возможна регистрация сейсмических событий c ML ≥ 2.0. Для проведения полноценного сейсмологического мониторинга Воркутинского углепромышленного района с использованием региональной сети также необходима стационарная сейсмическая станция вблизи шахтных полей. График повторяемостиОдним из основных параметров, характеризующих особенности сейсмического процесса, является закон (или график) повторяемости землетрясений, отражающий фрактальные свойства сейсмической активности. График повторяемости землетрясений характеризует распределение количества сейсмических событий по энергии. Он имеет линейное соотношение и обычно записывается в виде закона Гутенберга — Рихтера (Gutenberg, Richter, 1954) в интегральной форме:LgN = a – bM,             (1)где N — количество событий с магнитудой M и более, а и b — эмпирически определяемые коэффициенты.Сейсмическая активность а и наклон графика b являются одними из основных количественных параметров сейсмического режима. Таким образом, график повторяемости землетрясений в интегральном виде даёт информацию о параметрах процессов разрушения и свойствах геологической среды. Важную роль играет минимальная магнитуда Mmin — перегиб графика повторяемости (рис. 9) — соответствующая уровню надежной регистрации сейсмических событий. Рассматривая более слабые землетрясения с M < Mmin, т. е. за пределом линейного участка графика повторяемости, можно получить неверные результаты. Расчет значений а и b производится только на линейном отрезке графика повторяемости, называемом представительным интервалом. Уровень графика а-value отражает собственно сейсмическую активность — суммарную интенсивность сейсмических проявлений, как правило нормированную на временной промежуток, равный одному году. Наклон графика повторяемости b-value в физическом смысле показывает отношение между числом слабых и сильных сейсмических событий и соотношение между количеством больших и малых разрывов в геологической среде.Для Уральского региона (Уломов, 2012), по данным инструментальных наблюдений, Уральской региональной сейсмологической сетью за более чем 20-летний период в широком интервале представительных магнитуд (2.0÷5.5) получен закон повторяемости землетрясений (Верхоланцев, Голубева, 2022):LgN = 2.15 – 0.69МL.  (2)На рис. 9 представлен график повторяемости землетрясений, построенный для сейсмических событий, зарегистрированных в период временных наблюдений на Полярном Урале, которые были классифицированы как горные и горно-тектонические удары. События неизвестной природы и промышленные взрывы исключены из выборки. Горные и горно-тектонические удары — это события той же природы, что и техногенные землетрясения, и отличаются только выделенной сейсмической энергией, напрямую связанной с размером очага (Макаров, 2006; Адушкин, Турунтаев, 2015).В каталоге событий, по которому был получен закон повторяемости, присутствует уже упомянутое в работе событие 1 августа 2023 г. (18:39 UTC) с ML = 2.8 и макросейсмическими проявлениями в г. Воркуте с I0 = 4.73 ± 0.02. Данное событие можно классифицировать как техногенное землетрясение, но в силу малого периода наблюдений оно является непредставительным по магнитуде справа для расчета закона повторяемости.В публикациях (Беляева и др., 2009; Адушкин, Турунтаев, 2015) приведены графики повторяемости для техногенной сейсмичности на шахтах Воркутского угольного месторождения в энергетической форме по данным локальных шахтных сейсмологических сетей, где указан минимальный представительный энергетический класс Кр = 4, что соответствует МL = 0, а на самом графике справа события ограничены К = 8, что соответствует ML = 2.5. Таким образом, в данном примере закон повторяемости рассчитан для техногенных событий со значительно меньшей представительной магнитудой, а максимальная магнитуда ниже, чем представлено в нашем каталоге. По сути, все события являются горными и горно-тектоническими ударами, собственно техногенных землетрясений среди них нет.В аналитическом виде для данного графика повторяемости можно записать следующее уравнение:LgN = 3.88 – 1.25ML.  (3)Среднеквадратическая ошибка определения коэффициентов а и b рассчитывалась по формулам (Куллдорф, 1966):;                                (4).                                (5)Таким образом, для уравнения 2 (временные наблюдения на Полярном Урале) значения коэффициентов составляют: a = 3.88 ± 0.71, b = 1.25 ± 0.23, а для уравнения 1 (Уральский регион): a = 2.15 ± 0.18, b = 0.69 ± 0.08. Видно, что величины коэффициента b-value для приведенных законов повторяемости землетрясений статистически значимо различаются между собой. Коэффициент b-value из уравнения 1 соответствует естественной природной сейсмичности для платформенных территорий, в то же время значение b-value из уравнения 2 характерно для техногенной сейсмичности, вызванной горными работами (Адушкин, Турунтаев, 2015). Значение b-value, приведенное в указанной работе, составляет 1.17, что близко к значению 1.25, полученному нами.В качестве примера сходного (техногенного) сейсмического процесса в близкой геологической обстановке можно привести закон повторяемости для техногенных землетрясений, зарегистрированных за 20-летний период станциями Уральской сейсмологической сети в пределах Североуральского бокситового месторождения:LgN = 3.92 – 1.15ML    (6)при ошибке определения коэффициентов: a = 3.92 ± 0.25, b = 1.15 ± 0.07.Исходя из законов повторяемости землетрясений, представленных уравнениями 2 и 6, можно уверенно утверждать, что во время локальных наблюдений на Полярном Урале регистрировалась именно техногенная сейсмичность в пределах Воркутинского углепромышленного района. ВыводыС открытием сейсмической станции «Инта» ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН появилась возможность вести мониторинг техногенной сейсмичности на территории Республики Коми. Станцией за 2023 г. было зарегистрировано 25 техногенных сейсмических событий вблизи г. Воркуты (Носкова и др., 2023). Для выяснения реальной сейсмической обстановки на территории Воркутинского горнодобывающего района и протекающих здесь горно-динамических процессов были организованы экспедиционные сейсмологические работы летом 2023 г. на Полярным Урале.Полевые работы проводились на известняковом карьере «Юнь-Яга» в южной периклинали массива Енганепэ и южной части хр. Нияхой. Для каждого временного пункта наблюдений были рассчитаны средние уровни микросейсмических шумов. Сейсмические записи характеризуются низким и средним уровнями микросейсмических шумов в сравнении с новой моделью шумов Петерсона. Сейсмологические наблюдения в горной части хр. Енганепэ и Нияхой показали минимальный уровень техногенных помех, основная внешняя помеха — метеорологическая. Наблюдения на карьере, наоборот, демонстрируют преобладание высокочастотной техногенной составляющей.За время полевых наблюдений зарегистрировано 107 локальных сейсмических событий с энергетическим классом по Т. Г. Раутиан Кр = 3.8—8.9 и магнитудой ML от –0.2 до 2.8, уровень представительной магнитуды 0.8. Большинство событий произошло в пределах шахтных полей. Изучение горнодобывающей активности, а также анализ волновой картины позволили нам выявить отличия волновых форм шахтных динамический явлений и взрывов и установить природу сейсмических событий. Таким образом, 78 событий являются горными, горно-тектоническими ударами и другими динамическими явлениями на шахтах Воркутского угленосного района, 21 — событиями неизвестной природы и 8 — взрывами на угольном разрезе «Юньягинский». Самым заметным сейсмическим событием был горно-тектонический удар 1 августа 2023 г., имеющий макросейсмические проявления в г. Воркуте (I0 = 4.73 ± 0.02).По данным временных сейсмических наблюдений, на региональных расстояниях, закон повторяемости для техногенной сейсмичности Воркутинского углепромышленного района получен впервые. Он однозначно показывает, что зарегистрированные временными наблюдениями сейсмические события характеризуют техногенную сейсмичность в пределах рассматриваемого района. В то же время установлено, что стационарная региональная сейсмическая станция «Инта» регистрирует лишь малую часть данных событий. Это обусловлено тем, что магнитуда большинства техногенных событий меньше единицы и на региональных расстояниях они не регистрируются. Таким образом, по данным только этой одной станции невозможно детально изучать и дифференцировать сейсмические процессы в пределах Полярного Урала. Проведенный сейсмологический мониторинг Воркутинского углепромышленного района показал необходимость установки стационарной сейсмической станции в г. Воркуте, что и было сделано спустя год, в июне 2024 г.