Analiza kierunków lineamentów na obrazach satelitarnych w aspekcie wystêpowania sejsmicznoœci indukowanej na terenie LGOM

Transkrypt

1 GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom Zeszyt 2/3 EL BIETA PILECKA* Analiza kierunków lineamentów na obrazach satelitarnych w aspekcie wystêpowania sejsmicznoœci indukowanej na terenie LGOM Wprowadzenie Rozwój techniki satelitarnej spowodowa³ ogromne rozszerzenie zakresu mo liwoœci obserwacji zjawisk zachodz¹cych na kuli ziemskiej. Informacje rejestrowane przez satelity kr¹ ¹ce po subpolarnych orbitach zsynchronizowanych z po³o eniem S³oñca s¹ zbierane przy pomocy skanerów. Obrazy mog¹ byæ wynikiem rejestracji promieniowania elektromagnetycznego odbitego lub emitowanego przez ró nego rodzaju obiekty na Ziemi. Zarejestrowane obrazy satelitarne s¹ nastêpnie przetwarzane i interpretowane. Aktualnie rozwijaj¹ siê techniki przetwarzania obrazów radarowych (Leœniak i in. 2007; Popio³ek i in. 2006), które s¹ szczególnie u ytecznie w monitorowaniu terenów górniczych. Jednym z elementów interpretowanych na obrazach satelitarnych s¹ charakterystyczne linie tzw. lineamenty. Lineamenty wyznaczane s¹ z obrazów satelitarnych, w ró nym zakresie czêstotliwoœci takich jak: pasmo widzialne, podczerwieñ i pasma radarowe.mo na je analizowaæ pod k¹tem korelacji z budow¹ geologiczno-tektoniczn¹. Lineamenty mo na tak e analizowaæ w aspekcie sejsmicznoœci naturalnej lub indukowanej. Aktualnie w Polsce najsilniejsze wstrz¹sy indukowane generowane s¹ przez eksploatacjê rud miedzi w Legnicko-G³ogowskim Okrêgu Miedziowym. Analizê kierunków lineamentów z kierunkami wektorów: TVAA (którego pocz¹tkiem by³o epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni E = 10 8 J i koñcem epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni E = 5, J ale mniejszej ni 10 8 J) i wektora TVAB (którego * Dr in., Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN, Kraków; pilecka@min-pan.krakow.pl

2 136 pocz¹tkiem by³o epicentrum wysokoenergetycznego o energii wiêkszej ni E = 5, J ale mniejszej ni 10 8 J, a koñcem epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni 10 8 J). zaprezentowano w niniejszym artykule na podstawie analizy statystycznej 42 najsilniejszych wstrz¹sów, które wyst¹pi³y w LGOM w latach Przedstawiono tak e jakoœciow¹ analizê kierunków lineamentów na przyk³adzie bardzo silnego wstrz¹su, który wyst¹pi³ 20 lutego 2002 roku w kopalni Rudna. 1. Lineamenty jako odzworowanie stref aktywnych sejsmicznie W literaturze œwiatowej istnieje wiele przyk³adów opisuj¹cych lineamenty jako odwzorowania stref uskokowych aktywnych sejsmicznie. Zgodnoœæ lineamentów ze strukturami tektonicznymi potwierdzili Allen (1975) i Campbell (1976). R.C. Jacobi (2002) analizowa³ lineamenty w aspekcie rozk³adu uskoków i sejsmicznoœci na terenie Appalachian Basin w stanie New York (Kanada). R.C. Jacobi (2002) zaobserwowa³, e intensywne strefy nieci¹g³oœci oraz wychodnie uskoków przebiegaj¹ wzd³u lineamentów. Potwierdzi³ tak e powi¹zanie g³êbokich stref uskokowych z lineamentami na powierzchni terenu. Przez na³o enie na mapê linementów i uskoków oraz zlokalizowanych epicentrów wstrz¹sów zaobserwowa³ wzajemn¹ przestrzenn¹ korelacjê. Wiele uskoków jest w tym rejonie aktywnych sejsmicznie i mo na przypuszczaæ, e mechanizm tych wstrz¹sów polega na ruchu przesuwczym wzd³u p³aszczyzny uskokowej. Zwi¹zek pomiêdzy lineamentami a trzêsieniami Ziemi na Pó³wyspie Iberyjskim zosta³ zbadany przez C.R. Rodriguez, Cordoba-Barba i Sarachaga (2004). Zastosowano kilkanaœcie metod badawczych w celu sejsmotektonicznej interpretacji podzia³u na megabloki strukturalne Pó³wyspu Iberyjskiego. Okaza³o siê, e najwiêksza aktywnoœæ sejsmiczna koncentruje siê na wydzielonych wa niejszych lineamentach lub w bliskiej odleg³oœci od miejsc przeciêcia lineamentów. Wystêpowanie wstrz¹sów wzd³u lineamentów mo na wyt³umaczyæ stanem koncentracji naprê eñ w tych miejscach. Interesuj¹cym przyk³adem analizy lineamentów w aspekcie sejsmicznoœci jest artyku³ J.G. Liu i C.E. Haselwimmer (2006) opisuj¹cy pojawienie siê nowego lineamentu jako odzwierciedlenia strefy pêkniêcia po silnym wstrz¹sie tektonicznym zaistnia³ym roku 60 km od uskoku Kunlun (Chiny). Podobny przyk³ad (Sharifikia i in. 2006) podano w odniesieniu do lineamentów z obrazów satelitarnych zaobserwowanych przed i po tektonicznym wstrz¹sie zaistnia³ym roku w Iranie. Po wstrz¹sie zaobserwowano nowy lineament, który powi¹zano z kierunkiem powierzchni pêkniêcia masywu skalnego. V.P. Singh i R.P. Singh (2005) opisali zmiany kierunków lineamentów zaobserwowanych przed i po silnym trzêsieniu Ziemi w rejonie Bhuj w Indiach. Kierunek lineamentu wykaza³ du ¹ korelacjê z mechanizmem ogniska wstrz¹su. Wykaza³ te zgodnoœæ kierunku lineamentu z kierunkiem regionalnych naprê eñ w tym rejonie.

3 Na obszarze Polski wystêpuj¹ w niewielkiej iloœci wstrz¹sy naturalne oraz du e iloœci wstrz¹sy indukowane dzia³alnoœci¹ górnicz¹ o energii porównywalnej do ma³ych trzêsieñ Ziemi. Metody sejsmologiczne stosowane do opisu i badania wstrz¹sów indukowanych wywodz¹ siê z sejsmologii ogólnej. W Polsce podjêto badania zwi¹zku lineamentów z sejsmicznoœci¹ w rejonie Be³chatowa (Graniczny 1991) oraz na obszarze Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (Pilecka i in. 2006). Stwierdzono kierunkow¹ zgodnoœæ wystêpowania epicentrów wysokoenergetycznych wstrz¹sów z wyró nionymi lineamentami, które koreluj¹ siê z kierunkami dominuj¹cych struktur geologiczno-tektonicznych GZW (Pilecka i in. 2006). Jednym z typowych mechanizmów wstrz¹su wysokoenergetycznego indukowanego eksploatacj¹ górnicz¹ przyjmuje siê mechanizm poœlizgowy. A. Goszcz (2004) przedstawi³ mechanizm powstawania wstrz¹su wysokoenergetycznego indukowanego eksploatacj¹ górnicz¹ tzw. mechanizm poœlizgowy. Przy poœlizgu nastêpuje przeskok uk³adu do nowego stanu równowagi. W tej sytuacji wydziela siê energia sejsmiczna charakteryzuj¹cego siê mechanizmem poœlizgowym wstrz¹su. Model rozwoju deformacji w naruszonym górotworze opisa³ tak e H. Marcak (2001). Przemieszczenia bloków skalnych w górotworze na skutek eksploatacji ma wiele podobieñstwa do procesu tworzenia siê uskoków normalnych (rys. 1). Zachowuj¹c odpowiedni¹ skalê zjawiska, skokowe poœlizgi po spowodowanym robotami górniczymi pêkniêciu mo na traktowaæ jako zjawisko analogiczne do odm³adzania siê uskoku. Mechanizm taki potwierdzaj¹ tak e badania wykonane w jednej z kopalñ RPA (Ortlepp 2001). 137 Rys. 1. Uskok normalny (a) i uskok górniczy (b) powsta³y na granicy zrobów (Goszcz 2004) Fig. 1. Normal fault (a) and mining fault (b) resultant on the border of goafs (Goszcz 2004) Na rysunku 2 przedstawiono model powstawania lineamentu na powierzchni terenu spowodowany eksploatacj¹ górnicz¹. Wytworzone przez eksploatacjê pêkniêcie w górotworze przemieszcza siê ku powierzchni terenu, zaznaczaj¹c siê w postaci lineamentu.

4 138 Rys. 2. Prawdopodobny mechanizm powstawania lineamentu spowodowanego eksploatacj¹ górnicz¹ (Pilecka i in. 2006) Fig. 2. Lineament which appears as a result of seismicity during mining exploitation (Pilecka et al. 2006) 2. Analiza kierunków lineamentów na przyk³adzie sejsmicznoœci indukowanej LGOM Rozk³ad wstrz¹sów górotworu w kopalniach LGOM wskazuje na ich bimodalnoœæ (Konopko 2007). Wstrz¹sy o energii sejsmicznej 10 7 J generowane s¹ przez bie ¹co prowadzone roboty górnicze, natomiast wstrz¹sy o energii > 10 7 J prawdopodobnie s¹ spowodowane regionalnym zaburzeniem równowagi górotworu na skutek dotychczas wykonanych robót górniczych. W oparciu o badania statystyczne iloœci i energii wstrz¹sów górotworu z lat mo na stwierdziæ, e zale noœæ liczby wstrz¹sów od ich energii odbiega od prostoliniowej zale noœci Guttenberga-Richtera. Dla warunków LGOM mo na ja opisaæ równaniem (Konopko 2007): Log n w = 0,125(log E) 2 + 1,0082 Log E +0,8484 (1) Autor stwierdzi³ tak e, e zale noœæ (1) mo na opisaæ dwoma modami: dla energii 10 7 J: n w = 302,92 log E +2138,7 a dla energii > 10 7 J: n w = 23,21 log E + 214,27 W kopalniach LGOM badania mechanizmów silnych wstrz¹sów dowiod³y, e dominuj¹cycm jest mechanizm œcinaj¹cy (uskok normalny ze sk³adow¹ przesuwcz¹) (Gibowicz i in. 2000; Gibowicz, Domañski 2001). Jest to mechanizm podobny do naturalnych trzêsieñ Ziemi w strefach uskokowych.

5 139 Badaj¹c pary wstrz¹sów o tej samej wielkoœci, wystêpuj¹cych w pobli u siebie w krótkim odstêpie czasu Gibowicz i in. (2006) stwierdzili, e istnieje charakterystyczny rozk³ad przestrzenny takich dubletów. Rozk³ad ten wskazuje na istnienie charakterystycznych struktur liniowych o okreœlonych kierunkach, czêsto zbie nych z kierunkiem p³aszczyzn nodalnych okreœlonych przez mechanizm ogniska jednego lub obydwu wstrz¹sów tworz¹cych dublet oraz z kierunkiem rozrywów unilateralnych w ogniskach badanych zjawisk sejsmicznych. Takie korelacje œwiadcz¹ o wspólnej genezie sejsmicznych dubletów, zwi¹zanych z dominuj¹cym systemem uskoków i spêkañ w poszczególnych oddzia³ach kopalñ. Poni ej przedstawiono analizê kierunków lineamentów w aspekcie sejsmicznoœci indukowanej. Przeprowadzono j¹ w dwóch etapach: analizy jakoœciowej na przyk³adzie bardzo silnego wstrz¹su, który wyst¹pi³ w LGOM 20 lutego 2002 roku o sile 1, J porównywalnej w ma³ym trzêsieniem Ziemi, oraz metod¹ analizy statystycznej dla 42 najsilniejszych wstrz¹sów, które wyst¹pi³y w LGOM w latach Jakoœciowa analiza kierunków lineamentów na przyk³adzie wysokoenergetycznego wstrz¹su z dnia 20 lutego 2002 roku W dniu 20 lutego 2002 roku wyst¹pi³ na obszarze górniczym kopalni Rudna wysokoenergetyczny wstrz¹s o energii E = 10 9 J. Wyznaczono lineamenty z obrazu satelitarnego satelity ERS2 z dnia roku czyli po omawianym wstrz¹sie i porównano z lineamentami archiwalnymi dla LGOM. Ca³¹ analizê przeprowadzono w kontekœcie po³o enia epicentrów wysokoenergetycznych wstrz¹sów. Lineamenty wyznaczone ze zdjêæ satelitarnych analizowano w nastêpuj¹cych wersjach: lineamenty archiwalne dostêpne w bazie danych PIG-u w Warszawie i lineamenty ze zdjêcia satelitarnego Landsat z 1999 roku, lineamenty wyznaczone z obrazu radarowego z dnia r. Na rysunku 3 przedstawiono lineamenty archiwalne z naniesionymi epicentrami wstrz¹sów w klasie od energii 10 7 J. Analizuj¹c rozk³ad epicentrów wstrz¹sów mo na zauwa yæ, e uk³adaj¹ siê one liniowo w pewne skupiska. Generalnie epicentra wysokoenergetycznych wstrz¹sów na obszarze górniczym LGOM-u s¹ roz³o one wzd³u linii zgodnej z kierunkiem NW-SE. Jest to dominuj¹cy kierunek lineamentów na tym obszarze co uwidacznia siê na diagramie kierunkowym lineamentów archiwalnych (rys. 5). Kierunek NW-SE jest te kierunkiem g³ównych struktur tektonicznych LGOM-u takich jak: na po³udniu uskoku œrodkowej Odry, na pó³nocy uskoku œl¹sko-lubuskiego. Ponadto kierunek ten wykazuje wiêkszoœæ uskoków stwierdzonych robotami górniczymi takich jak: uskok Rudnej G³ównej, uskoki: Po³udniowy, Œrodkowy i G³ówny Lubina. W pewnych miejscach epicentra wstrz¹sów uk³adaj¹ siê liniowo zgodnie z kierunkiem SW-NE. Lineamenty o takim kierunku prawdopodobnie mog¹ byæ zwi¹zane ze stref¹ uskoku Biedrzychowej. Na diagramie kierunkowym lineamentów archiwalnych (rys. 5) kierunek SW-NE zaznacza siê jako drugi dominuj¹cy kierunek na obszarze LGOM. Te ogólnie stwierdzone prawid³owoœci mog¹ byæ w szczególnych przypadkach zaburzone.

6 140 Rys. 3. Mapa lineamentów archiwalnych na tle sejsmicznoœci indukowanej od E 10 7 J w latach na obszarze kopalñ LGOM Fig. 3. Lineaments in LGCD and epicenters of high-energy tremors (E 10 7 J) in Rys. 4. Mapa lineamentów z obrazu radarowego z dnia r. na tle sejsmicznoœci indukowanej od E 10 8 J w 2002 roku na obszarze kopalñ LGOM Fig. 4. Radar lineaments in LGCD and epicenters of high-energy tremors (E 10 8 J ) in 2002 year

7 141 W punkcie 2 opisano przypadki zmiany kierunków lineamentów po trzêsieniach Ziemi. W mniejszej skali mo na to tak e zauwa yæ na obszarach sejsmicznoœci indukowanej. Na rysunku 4 przedstawiono lineamenty wyinterpretowanie z satelitarnego obrazu radarowego z dnia r. z naniesionymi epicentrami wstrz¹sów, które wyst¹pi³y w 2002 roku o energii E 10 8 J. Diagram kierunkowy lineamentów z obrazu radarowego przedstawiono na rysunku 6. Mo na zauwa yæ, e dominuj¹ce kierunki lineamentów uleg³y zmianie. Pojawi³ siê kierunek N-S i kierunki zbli one do niego. Wyjaœnienie tego zjawiska mo e istnieæ w mechanizmie pêkania górotworu w wyniku wysokoenergetycznego wstrz¹su, który mia³ miejsce Rys. 5. Diagram kierunkowy lineamentów archiwalnych dla obszaru LGOM Fig. 5. Rose diagram for LGCD area (archive lineaments) Rys. 6. Diagram lineamentów z obrazu radarowego z dnia r. dla obszaru LGOM Fig. 6. Rose diagram for LGCD area taken out of radar image April 14, 2002 Rys. 7. Prawdopodobny kierunek propagacji strefy nieci¹g³oœci po wysokoenergetycznym wstrz¹sie z dnia r. o energii E = 1, J Fig.7. Probable direction of discontinuity zone propagation after high-energy tremor from yr. with energy E = 1, J

8 roku. Utworzona strefa nieci¹g³oœci mia³a prawdopodobnie kierunek zbli ony do N-S i nastêpne wstrz¹sy wysokoenergetyczne powinny tworzyæ siê w tym kierunku. Potwierdzeniem tego faktu jest rysunek 7 gdzie przedstawiono wektor przechodz¹cy przez epiecentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su z dnia roku o energii E = 1, J i epicentrum kolejnego, nastêpnego wysokoenergetycznego wstrz¹su z dnia roku o energii E = 1, J. Z obliczeñ na podstawie wspó³rzêdnych epicentrów tych dwóch wstrz¹sów, e kierunek prawdopodobnej strefy pêkniêcia ma azymut 18 (TVAA) i jest zgodny z kierunkiem lokalnego lineamentu (rys. 4) oraz z kierunkiem dominuj¹cym na diagramie lineamentów w dniu r. (rys. 6) Statystyczna analiza azymutów wysokoenergetycznych wstrz¹sów Przeprowadzono statystyczn¹ analizê w celu okreœlenie si³y zwi¹zku miêdzy wysokoenergetyczn¹ sejsmicznoœci¹ indukowan¹ a lineamentami. Korelacja oznacza zwi¹zek miêdzy dwoma cechami, a wspó³czynnik korelacji liczbow¹ miarê si³y tego zwi¹zku. Si³a zwi¹zku miêdzy analizowanymi cechami wyra ona jest w postaci wartoœci bezwzglêdnej wspó³czynnika korelacji. Analizê przeprowadzono dla 42 przypadków wstrz¹sów o energii E>10 8 J, które wyst¹pi³y w latach na obszarze LGOM. W badaniach wykorzystano bazê archiwalnych lineamentów PIG i uskoki na obszarze kopalñ LGOM (K³apciñski 1984; Salski 1996). Do analizy przyjêto cztery zmienne przedstawione na rysunku 8. Rys. 8. Zmienne wykorzystane w statystycznej analizie zwi¹zku miêdzy wysokoenergetyczn¹ sejsmicznoœci¹ a lineamentami azymut najbli szego lineamentu, azymut wektora (TVAA tremor vector azimuth after), którego pocz¹tkiem by³o epicentrum bardzo silnego wstrz¹su o energii co najmniej E 10 8 J, a koñcem by³o epicentrum silnego wstrz¹su o energii co najmniej E 5, J, azymut najbli szego uskoku, azymut wektora (TVAB tremor vector azimuth beofore), którego pocz¹tkiem by³o epicentrum silnego wstrz¹su o energii co najmniej E 5, J, a koñcem by³o epicentrum bardzo silnego wstrz¹su o energii co najmniej E 10 8 J Fig. 8. Variables applied to statistical analysis of lineament dependence on high energy seismicity

9 143 Zastosowano typowe analizy statystyczne: badanie rozk³adu zmiennych losowych, analizê korelacji, testowanie hipotez statystycznych. Do zbadania normalnoœci rozk³adu parametrów zastosowano Test W Shapiro-Wilka. Z przeprowadzonej analizy pokaza³a, e tylko zmienna: azymut wektora wstrz¹sów przed silnym wstrz¹sem ma rozk³ad normalny z prawdopodobieñstwem 95%. Pozosta³e zmienne nie maj¹ rozk³adu normalnego. Jest to w przypadku uskoków i lineamentów zgodne z rzeczywistoœci¹, gdy istniej¹ uprzywilejowane kierunki uskoków oraz lineamentów na terenie LGOM. Zmienna która tak e nie wykaza³a zgodnoœci z rozk³adem normalnym to azymut wektora wstrz¹sów po silnym wstrz¹sie (TVAB). Do obliczeñ zastosowano wspó³czynnik korelacji R Spearmana. W tabeli 1 podano wartoœci obliczonych wspó³czynników korelacji. Wspó³czynniki korelacji zmiennych Correlation ratio of variables TABELA 1 TABLE 1 Wspó³czynniki korelacji R Spearmana Poziom ufnoœci p < 0,05 zmienna (TVAB) (TVAA) azymut najbli szego lineamentu azymut najbli szego uskoku (TVAB) 1,000 0,298 0,114 0,248 (TVAA) 0,298 1,000 0,608 0,147 Azymut najbli szego lineamentu Azymut najbli szego uskoku 0,114 0,608 1,000 0,037 0,248 0,147 0,037 1,000 Przeprowadzona analiza korelacji wykaza³a jedyn¹ istotn¹ zale noœæ miêdzy azymutem lineamentu a azymutem wektora wstrz¹sów po silnym wstrz¹sie. Wspó³czynnik korelacji Spearmana wynosi R = 0, z prawdopodobieñstwem 95%. Zmiennoœæ kierunku wektora wstrz¹su po silnym wstrz¹sie zwi¹zana jest w 37 % ze zmiennoœci¹ najbli szego lineamentu. Jest to wynik taki sam jak w przypadku korelacji danych w GZW (Pilecka 2007). Ze statystycznej analizy wynika, e nastêpny wstrz¹s po silnym wstrz¹sie jest silnie (R = 0,6) zwi¹zany z lineamentem. Podsumowanie W artykule przedstawiono analizy kierunków lineamentów w aspekcie wysokoenergetycznej sejsmicznoœci w LGOM. Zaprezentowano sposób wykorzystania nowoczesnego, dostêpnego materia³u jakim s¹ obrazy satelitarne, które mog¹ byæ wykorzystane do obser-

10 144 wacji terenów górniczych podlegaj¹cych szczególnym zmianom na skutek eksploatacji w warunkach wysokoenergetycznej sejsmicznoœci indukowanej. Analiza kierunków lineamentów na przyk³adzie bardzo silnego wstrz¹su, który wyst¹pi³ w LGOM roku o sile 1, J wykaza³a zmianê kierunków lineamentów po wyst¹pieniu tego wstrz¹su w porównaniu do dominuj¹cych kierunków lineamentów archiwalnych. Badanie kierunków lineamentów dla wstrz¹su z dnia roku przeprowadzono na zbiorze lineamentów radarowych z obrazu satelitarnego uzyskanego z satelity ERS2 z dnia roku. Wyniki badañ wskazuj¹ na zaznaczenie siê p³aszczyzny rozrywu w postaci lineamentu po wysokoenergetycznym wstrz¹sie o energii E = 1, J. Wyniki przeprowadzonych badañ pokazuj¹, e istnieje statystyczny zwi¹zek miêdzy lineamentami na obrazach satelitarnych a wysokoenergetyczn¹ sejsmicznoœci¹ indukowan¹. Charakter tej zale noœci polega na zgodnoœci po³o enia i kierunków lineamentów z wektorami epicentrów wstrz¹sów. Badania pokaza³y istotn¹ zale noœæ (wspó³czynnik korelacji R = 0,6) azymutu lineamentu z azymutem (TVAA) wektora, którego pocz¹tkiem by³ silny wstrz¹s. Mo e to wskazywaæ na kierunek p³aszczyzny rozrywu po silnym wstrz¹sie i mo - liwoœæ nastêpnych wstrz¹sów w tym kierunku. Zale noœæ ta mo e potwierdzaæ geomechaniczn¹ interpretacjê mechanizmu poœlizgowego wysokoenergetycznego wstrz¹su. P³aszczyzna rozrywu takiego silnego wstrz¹su mo e siê ujawniæ w postaci lineamentu. Interpretacja zdjêæ satelitarnych pod k¹tem lineamentów i badanie ich kierunków na terenach górniczych mo e mieæ znaczenie dla celów rozpoznania zagro enia wysokoenergetycznymi wstrz¹sami górniczymi, które towarzysz¹ podziemnej eksploatacji. Nowoczesna technika mo e byæ pomocna w poznawaniu procesów zachodz¹cych w górotworze. LITERATURA A l l e n C.R., 1975 Geological criteria for evaluating seismicity. Geol. Soc. Am. Bull. v. 86. C a m p b e l l R.H., 1976 Structural features related to earthquakes in Managua. Nicaragua and Cordoba. Mexico. Geol. Surv. Prof. Paper 929. G i b o w i c z S.J., D o m a ñ s k i B., W i e j a c z P., 2000 Analiza wybranych wstrz¹sów górniczych z ZG Rudna w II pó³roczu Praca naukowa Inst. Geof. PAN, Warszawa. G i b o w i c z S.J., D o m a ñ s k i B., 2001 Spektra sejsmiczne i parametry ognisk wstrz¹sów górniczych. [W:] Dubiñski J., Pilecki Z., Zuberek W.M. (red.): Badania sejsmiczne w kopalniach., Kraków Wyd. IGSMiE PAN, G i b o w i c z S. J., D o m a ñ s k i B.M., W i e j a c z P., 2006 Seismic Doublets and Multiplets in Polish Copper Mines. [W:] A. Idziak, R. Dubiel, Publications of The Institute of Geophysics Polish Academy of Science., Warszawa, G o s z c z A., 2004 Wybrane problemy zagro enia sejsmicznego i zagro enia t¹paniami w kopalniach podziemnych. Bibl. Szko³y Eksploatacji podziemnej, Kraków. G r a n i c z n y M., 1991 Mo liwoœci wykorzystania fotolineamentów do oceny sejsmicznej zagro enia terenu. Biul. Pañstw. Inst. Geol., nr 365, J a c o b i Robert D., 2002 Basement faults and seismicity in the Appalachian Basin of New York State, in Neotectonics and Seismicity in the Eastern Great Lakes Basin, R.H. Fakundiny, R.D. Jacobi and C.F.M. Lewis (eds.): Tectonophysics, v. 353,

11 145 Konopko W., 2007 Prognozowanie energii wstrz¹sów w kopalniach LGOM [W:] Geotechnika w budownictwie i górnictwie, XXX Zimowa Szko³a Mechaniki Górotworu i Geoin ynierii, Szklarska Porêba, marca 2007, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej, Wroc³aw, K ³ a p c i ñ s k i J., i in Atlas obszaru miedzionoœnego (monoklina przedsudecka) 1: , Wydawnictwo Œl¹sk, Katowice. L e œ n i a k A., P o r z y c k a S., G r a n i c z n y M., 2007 Detekcja d³ugookresowych, pionowych przemieszczeñ gruntu na terenach górniczych kopalñ Zag³êbia D¹browskiego z zastosowaniem technologii PSInSAR. WUG (Katowice), Bezpieczeñstwo Pracy i Ochrona Œrodowiska w Górnictwie, 6(154)/2007, L i u J.G., H a s e l w i m m e r C.E., 2006 Co-seismic ruptures found up to 60 km south of the Kunlun fault after 14 Novamber 2001, Ms 8.1, Kokoxili earthquake using LANDSAT-7 ETM + imagery. [W:] International Journal of Remote Sensing, Volume 27, Number 20, M a r c a k H., 2001 Modele rozwoju deformacji górotworu poprzedzaj¹cego t¹pniêcie [w] Dubiñski J., Pilecki Z., Zuberek W.M. (red.), Badania geofizyczne w kopalniach, Wyd. PAN IGSMiE, Kraków, O r t l e p p W.D., 2001 Thoughts on the rockburst source mechanism based on observations of the mine-induced shear rupture. Proc. Int. Symp. Rockbursts and seismicity in mines, Wyd. The South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, P i l e c k a E., P i ¹ t k o w s k a A., S t e c K., B u ³ a Z., P i l e c k i Z., K r ó l M., 2006 Zwi¹zek lineamentów z sejsmicznoœci¹ indukowan¹ na terenach górniczych Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków. P i l e c k a E., 2007 Statistical analysis of the relation between locations of high energy epicenter tremors and lineaments in areas of the Upper Silesian Basin. Gosp.Surow.Min.,t.23,z.4,WydPANIGSMiE,Kraków, P o p i o ³ e k E., M a r c a k H., K r a w c z y k A., 2006 Mo liwoœci wykorzystania satelitarnej interferometrii radarowej In SAR w monitorowaniu zagro eñ górniczych. WUG (Katowice), Bezpieczeñstwo Pracy i Ochrona Œrodowiska w Górnictwie, 6(142)/2006, Rodríguez M.O.C.,Córdoba BarbaD.,Sarachaga M.H.,2004 Mainmorphotectoniccharacteristicsof Asturias, Spain Journal: Geofísica Internacional. Vol. 44, Issue 1, S a l s k i W., 1996 Tektonika z³o a [W:] Piestrzyñski A. (red.): Monografia KGHN Polska MiedŸ S.A., Wyd. CBPM Cuprum Sp. z o.o., Wroc³aw, Sharifikia M., Dubey C.S., Chaudhry M., Sharma B.K., Champatiray P.K., 2006 Mapping of fault rupture of the 28 may 2004 Iran Earthquake (Mw = 6.2) Using Satellite Image. [W:] Journal of the Indian Society of Remote Sensing, Vol. 34, No. 4, ANALIZA KIERUNKÓW LINEAMENTÓW NA OBRAZACH SATELITARNYCH W ASPEKCIE WYSTÊPOWANIA SEJSMICZNOŒCI INDUKOWANEJ NA TERENIE LGOM S³owa kluczowe Lineamenty, wstrz¹sy indukowane eksploatacj¹ górnicz¹ Streszczenie W artykule pokazano wyniki analizy kierunków lineamentów w aspekcie wysokoenergetycznej sejsmicznoœci indukowanej na przyk³adzie wstrz¹sów w Legnicko-G³ogowskim Okrêgu Miedziowym. Przestawiono interpretacjê lineamentu jako odwzorowania strefy aktywnej sejsmicznie. Analizê kierunków lineamenmtów przeprowadzono w dwóch etapach: analizê jakoœciow¹ na przyk³adzie bardzo silnego wstrz¹su, który wyst¹pi³ w LGOM roku o energii E = 1, J porównywalnej z ma³ym trzêsieniem Ziemi, oraz analizê statystyczn¹ dla 42 wysokoenergetycznych wstrz¹sów o energii E 10 8 J. Badanie kierunków lineamentów dla wstrz¹su z dnia roku przeprowadzono na zbiorze lineamentów radarowych z obrazu zarejestrowanego satelit¹ ERS2 w dniu roku. Wyniki badañ wskazuj¹ na odzwierciedlenie siê w postaci lineamentu p³aszczyzny rozrywu po wysokoenergetycznym wstrz¹sie o energii E = 1, J.

12 146 Do analizy statystycznej wybrano cztery parametry do obliczeñ. By³y to: azymut lineamentu, azymut uskoku, azymut wektora (TVAA) którego pocz¹tkiem by³o epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni E = 10 8 J i koñcem epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni E = 5, J ale mniejszej ni 10 8 J azymut wektora (TVAB), którego pocz¹tkiem by³o epicentrum wysokoenergetycznego o energii wiêkszej ni E = 5, J ale mniejszej ni 10 8 J, a koñcem epicentrum wysokoenergetycznego wstrz¹su o energii wiêkszej ni 10 8 J. Wyniki przeprowadzonych badañ pokazuj¹, e istnieje statystyczny zwi¹zek miêdzy kierunkami lineamentów na obrazach satelitarnych a wysokoenergetyczn¹ sejsmicznoœci¹ indukowan¹. Charakter tej zale noœci polega na zgodnoœci po³o enia i kierunków lineamentów z wektorami epicentrów wstrz¹sów. Badania pokaza³y istotn¹ zale noœæ (wspó³czynnik korelacji R = 0,6) azymutu lineamentu z azymutem wektora (TVAA) po wysokoenergetycznym wstrz¹sie. Zale noœæ ta mo e potwierdzaæ geomechaniczn¹ interpretacjê mechanizmu poœlizgowego wysokoenergetycznego wstrz¹su. P³aszczyzna rozrywu takiego silnego wstrz¹su mo e siê ujawniæ w postaci lineamentu. Interpretacja zdjêæ satelitarnych pod k¹tem lineamentów i badanie ich kierunków na terenach górniczych mo e mieæ znaczenie dla celów rozpoznania zagro enia wysokoenergetycznymi wstrz¹sami górniczymi, które towarzysz¹ podziemnej eksploatacji. AN ANALYSIS OF LINEAMENT DIRECTIONS ON SATELLITE IMAGES IN CONTEXT OF THE OCCURRENCE OF AN INDUCED SEISMICITY IN THE LEGNICA G OGÓW COPPER DISTRICT (LGCD) Lineaments, mining induced tremors Key words Abstract The results of lineament directions analysis from a point of view of a high-energy induced seismic activity in the Legnica-G³ogów Copper District (LGCD) are presented in the article. There is presented an interpretation of a lineament as a projection of a seismically active zone. An analysis of lineament directions carried in two stages out: qualitative analysis with an example of an extensive seismic tremor which has occurred in the Legnica-G³ogów Copper District (LGCD) 20 February 2002, E = J with energy comparable to small earthquake, as well as statistic analysis for 42 events of the high-energy underground tremors E 10 8 J. The research of lineament directions for an underground tremor dated 20 February 2002 has been carried out on a set of radar lineaments from a satellite image ERS2 dated 14 April The research findings indicate to projection in the form of a lineament of the disruption plane after the high-energy underground tremor E = J. There was chosen four parameters for a statistic analysis. There were: azimuth of lineament, azimuth of an earthquake fault, vector azimuth (TVAA), (the origin of which was an epicenter of the high-energy underground tremor with energy greater than E = 10 8 J and the terminus was an epicenter of the high-energy underground tremor with energy greater than E = J but smaller than E = 10 8 J), vector azimuth (TVAB), (the origin of which was an epicenter of the high-energy underground tremor with energy greater than E = J but smaller than E=10 8 J, and the terminus was an epicenter of the high-energy underground tremor with energy greater than E = 10 8 J). The results of researches carried out indicate that there is a statistical relationship between lineaments on satellite images and high-energy induced seismic activity. The character of this relationship consists in conformity of position and lineament directions with vectors of epicenters of the underground tremors. The researches have shown a significant dependence (correlation coefficient R = 0.6) of an azimuth of lineament with vector azimuth (TVAA) after the high-energy underground tremor. This relationship may confirm a geomechanical interpretation of the sliding mechanism of the high-energy underground tremor. The disruption plane of this extensive tremor may manifest itself in the form of lineament. The interpretation of satellite images at an angle of lineaments and research of their directions on the mining areas may have meaning for the purposes of recognition of hazards with reference to the high-energy mining tremors which accompany underground exploitation.