Charakterystyka wstrząsów górotworu rejestrowanych w strefie uskoku kłodnickiego Katowice Panewniki

Mat. Symp. str. 269 279 Krystyna STEC*, Sabina DENYSENKO** *Główny Instytut Górnictwa, Katowice **Urząd Miejski, Katowice Charakterystyka wstrząsów górotworu rejestrowanych w strefie uskoku kłodnickiego Katowice Panewniki Streszczenie Jednym z rejonów o wysokiej aktywności sejsmicznej GZW jest strefa tektoniczna uskoku kłodnickiego. Jest to obszar bardzo podatny na wszelkiego rodzaju deformacje wynikające zarówno z przeszłej jak i obecnie prowadzonej eksploatacji górniczej węgla, które są źródłem wysokoenergetycznych wstrząsów górniczych. Wysoka aktywność sejsmiczna stanowi zagrożenie dla podziemnych wyrobisk jak również jest przyczyną dyskomfortu i uciążliwości dla mieszkańców a nawet uszkodzeń w infrastrukturze powierzchniowej. W celu poznania charakteru tej sejsmiczności przeprowadzono badania mechanizmu ognisk wstrząsów i fizycznych parametrów źródła, a następnie podjęto próbę określenia związków tych parametrów z charakterem drgań na powierzchni. Badania wykazały, że mechanizm wstrząsów górotworu odzwierciedla lokalne pole tektoniczne. Mianowicie dla większości badanych ognisk dominowały w nich procesy ścinania zachodzące na uskoku normalnym (udział składowej ścinającej 60 % do 70 %) a płaszczyzny prawdopodobnego pękania w ognisku można było skorelować z przebiegiem uskoków kłodnickiego oraz VIa. Wstrząsy te charakteryzowały się bardzo wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań na stanowisku sejsmometrycznym zainstalowanym w Katowicach Panewnikach. Przypuszcza się, że przyczyną tego zjawiska była kierunkowość radiacji sejsmicznej, szczególnie istotna w przypadku ognisk o poślizgowym charakterze. Zatem oprócz podstawowych czynników wpływających na wartość efektu sejsmicznego na powierzchni jakimi są energia sejsmiczna wstrząsu, odległość od obiektu, zjawisko amplifikacji, należy uwzględniać parametry mechanizmu ognisk. Jest to bardzo ważne w przypadku oceny drgań sejsmicznych na obiekty budowlane, gdyż wstrząsy górnicze o zbliżonych odległościach epicentralnych oraz energiach mogą mieć bardzo różne amplitudy przyspieszeń drgań gruntu. 1. Wprowadzenie Obszar uskoku kłodnickiego zalicza się do rejonów o najwyższej aktywności sejsmicznej GZW. Ma on przebieg równoleżnikowy i charakteryzuje się zmienną amplitudą zrzutów oraz zmiennym kątem nachylenia płaszczyzny uskokowej. Struktura ta zrzuca warstwy na południe. Amplituda zrzutu wynosi od 360 m w jego wschodniej części a następnie maleje w kierunku zachodnim do około 20 m. W rejonie badań wynosiła około 100 m. Uskokowi kłodnickiemu towarzyszy szereg mniejszych uskoków o zrzutach od kilku do kilkunastu metrów, układających się schodkowo lub wachlarzowato oraz uskoki o kierunku NE-SW o zrzutach od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów. Szczeliny uskoku kłodnickiego, a także uskoków towarzyszących wypełnia druzgot skał w postaci brekcji piaskowców, iłowców i substancji węglistej oraz bloków piaskowca. 269

K. STEC, S. DENYSENKO Charakterystyka wstrząsów górniczych rejestrowanych w strefie... Sieć różnokierunkowych uskoków niższych rzędów, towarzyszących uskokowi kłodnickiemu powoduje, że badany obszar pocięty został na szereg bloków tektonicznych o różnej wielkości, różnie poprzesuwanych względem siebie, zarówno w pionie jak i poziomie. Jest to więc obszar bardzo podatny na wszelkiego rodzaju deformacje wynikające zarówno z przeszłej jak i obecnie prowadzonej eksploatacji górniczej węgla, które są źródłem wysokoenergetycznych wstrząsów górniczych i tąpań. Ta wysoka aktywność sejsmiczna stwarza zagrożenie dla podziemnych wyrobisk jak również jest powodem dyskomfortu i uciążliwości dla mieszkańców a nawet uszkodzeń w infrastrukturze powierzchniowej. W grudniu 2000 r., w związku z licznie zgłaszanymi do Urzędu Miasta w Katowicach skargami mieszkańców na uciążliwość wstrząsów górniczych w jednej z dzielnic Katowic tj. w Panewnikach zainstalowano aparaturę sejsmometryczną AMAX-99 do rejestracji przyspieszeń drgań gruntu w Oczyszczalni Ścieków Panewniki. Trójskładowe stanowisko pomiarowe, umieszczone w gruncie, znajduje się około 700 m na S od uskoku kłodnickiego w jego skrzydle zrzuconym (zrzut około 50 m) i około 100 m na NW od uskoku VIa mającego przebieg, NNE-SSW, w jego skrzydle wiszącym. W budowie geologicznej tego obszaru, zwanego Polem Panewnickim, biorą udział utwory: czwartorzędu, trzeciorzędu, triasu i karbonu produktywnego. Utwory czwartorzędu, trzeciorzędu i triasu o miąższości około 150 m w rejonie Oczyszczalni Panewniki stanowią nadkład węglonośnych warstw karbońskich. Utwory czwartorzędowe osiągają miąższość około 70 m. Litologicznie są one wykształcone w postaci piasków szarych lub żółtych o zmiennym uziarnieniu, mułów, iłów oraz glin pochodzenia rzeczno lodowcowego. W czwartorzędzie występuje kilka poziomów wodonośnych. Miąższość utworów trzeciorzędowych, reprezentowanych przez miocen, wynosi na tym terenie około 40 m. Litologicznie utwory te wykształcone są w postaci iłów marglistych miejscami zapiaszczonych o barwie zielonoszarej oraz szarej, zawierających wkładki margli, żwirów i słabozwięzłych piaskowców i iłów zapiaszczonych. Wkładki mają różną grubość od kilkucentymetrowych lamin do kilkumetrowych warstw. Ogólnie nieprzepuszczalne osady mioceńskie tworzą warstwę izolującą. Trias w tym rejonie osiąga miąższość około 40 m. Reprezentowany jest przez dolną część wapienia muszlowego, składającego się z wapieni falistych i wapieni krystalicznych oraz utwory pstrego piaskowca wapienie, dolomity, pstre iły, piaski i piaskowce. Wodonośność warstw triasu jest zróżnicowana i uzależniona od stopnia spękań, skawernowania, drenażu poziomów wodonośnych oraz warunków zasilania. Utwory karbonu produktywnego reprezentowane są przez warstwy orzeskie (pokłady grupy 300) westfal B, warstwy rudzkie (pokłady grupy 400) westfal A i warstwy siodłowe (pokłady grupy 500) namur BC. 2. Wyniki rejestracji sejsmometrycznych w Katowicach - Panewnikach Od lipca 2000 r. do końca stycznia 2003 r. w Oczyszczalni Ścieków Panewniki zarejestrowano 269 wstrząsów, w tym 253 wstrząsy o energiach E 1,0+E 5J. W tym okresie największe przyspieszenie drgań gruntu zarejestrowano 8.10.2002 r. o godz. 23 48, był to wstrząs z odległości epicentralnej 628 m o energii 8,0E+06J. Wielkość wywołanego przez ten wstrząs przyspieszenia, liczonego zgodnie ze skalą MSK w paśmie częstotliwościowym do 10 Hz, wynosiła 385 mm/s 2 co wg przyjętych kryteriów stanowi dużą uciążliwość użytkowania budynków poddanych wpływom wstrząsów górniczych. W paśmie częstotliwościowym do 20 Hz przyspieszenie wynosiło 1060 mm/s 2. 270

Drugie co do wielkości przyspieszeń zjawisko zarejestrowano 15.08.2001 r. o godz. 6 52. Był to wstrząs o energii 5,0E+07J, który spowodował przyspieszenie o wartości w paśmie częstotliwości do 10 Hz 811 mm/s 2, a w paśmie częstotliwości do 20 Hz 952 mm/s 2. Z 269 zarejestrowanych wstrząsów 214 charakteryzowało się przyspieszeniem 25 mm/s 2 (w paśmie do 20 Hz), 52 wstrząsy powodowały przyspieszenia w paśmie do10 Hz w zakresie 50 150 mm/s 2, co jest klasyfikowane jako mała uciążliwość użytkowania budynków. Siedem wstrząsów wzbudziło przyspieszenia w przedziale 150 300 mm/s 2, co określa się jako średnią uciążliwość, a cztery przyspieszenia o wartości 300 mm/s 2, co stanowi dużą uciążliwość użytkowania budynków. Dla kilkunastu zjawisk charakteryzujących się zróżnicowanymi wielkościami amplitud przyspieszeń drgań gruntu przy podobnych energiach i odległościach epicentralnych (tablica 2.1) obliczono parametry mechanizmu ognisk oraz fizyczne parametry źródła. Tablica 2.1. Wykaz parametrów drgań gruntu wstrząsów rejestrowanych na stanowisku sejsmometrycznym w Katowicach Panewnikach Table 2.1. Summary of the parameters and ground motion acceleration amplitudes for the mine tremors recorded by a seismic station at Katowice-Panewniki Data Czas Energia, J Odległość, m a 1 *, mm/s 2 (KDOB) a 2 **, mm/s 2 (MSK) 01-01-20 14:37 2,0E+06 1193 180 69 01-04-17 1:11 1,0E+06 1336 322 62 01-05-26 18:32 1,0E+06 1355 605 329 01-07-02 22:06 9,0E+06 1262 459 220 01-07-12 2:19 1,0E+06 1270 203 136 01-07-24 19:32 6,0E+06 1319 510 240 01-08-09 4:37 5,0E+06 1294 466 303 01-08-09 7:25 3,0E+06 1308 93 58 01-08-15 6:52 5,0E+07 1278 952 811 01-10-12 21:48 2,0E+07 1248 150 99 01-08-18 8:18 4,0E+06 1266 220 108 01-11-17 2:31 5,0E+06 1148 284 152 01-12-11 3:47 7,0E+06 1183 68 54 02-04-03 11:11 8,0E+05 855 14 7 02-05-11 0:29 9,0E+05 957 46 3 02-10-08 23:48 8,0E+06 628 1060 384 02-12-23 21:54 8,0E+05 939 41 27 *a 1 (KDOB) maksymalne przyspieszenia wypadkowe w zakresie częstotliwości do 20 Hz, **a 2 (MSK) maksymalne przyspieszenia wypadkowe w zakresie częstotliwości do 10 Hz, Odległość odległość epicentralna Wyszczególnione w tablicy 2.1 wstrząsy charakteryzowały się wyższymi wartościami przyspieszeń w zakresie do 20 Hz, niż do 10 Hz. Wynikało to jak wykazała analiza, że dla większości zjawisk w ich zapisach oprócz mody drgań niskoczęstotliwo-ściowych (do 10 Hz) występuje moda wysokoczęstotliwościowa (powyżej 10 Hz). Jest to bardzo istotne, gdyż drgania wysokoczęstotliwościowe są szczególnie intensywnie odczuwane przez ludzi, mimo że 271

K. STEC, S. DENYSENKO Charakterystyka wstrząsów górniczych rejestrowanych w strefie... nie stanowią istotnego zagrożenia dla budynków (Dubiński i Mutke 2001). Jednak jest to z pewnością bardzo ważny czynnik wpływający na odczuwalność efektu sejsmicznego przez ludność, który powinien być uwzględniany w przeprowadzanych analizach, gdyż często na obszarach górniczych o wysokiej aktywności sejsmicznej wstrząsy górnicze odczuwane są z dużym przestrachem i paniką co jest przyczyną dyskomfortu i uciążliwości dla mieszkańców. Na rysunku 2.1 i 2.2 przedstawiono akcelerogram i spektrum FFT wstrząsu z dnia 08.10.02 o energii 8,0E+06J zarejestrowanego na stanowisku w Katowicach Panewnikach. 0.99 1 m/sek^2-1 0.71 2 m/sek^2-0.71 0.43 3 m/sek^2-0.43 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 czas [sek] Rys. 2.1. Akcelerogram wstrząsu z dnia 08.10.02 o energii E = 8,0E+06J, zarejestrowany w Katowicach Panewnikach Fig. 2.1. Acceleration for a tremor of the October 08.2002, seismic energy E = 8,0E+06J, recorded at Katowice Panerwniki 29 1 m/sek 7.2E-7 25 2 m/sek 7.2E-7 19 3 m/sek 3.6E-7 10 20 30 40 50 60 Częstotliwość [Hz] Rys. 2.2. Spektrum wstrząsu z dnia z dnia 08.10.02 o energii E = 8,0E+06J, zarejestrowany w Katowicach Panewnikach Fig. 2.2. Spectrum for a tremor of the October 08.2002, seismic energy E = 8,0E+06J, recorded at Katowice Panerwniki 272

Analizując te rysunki, można zauważyć, że przyspieszenia drgań są bardzo wysokie w przedziale częstotliwości 20 Hz i wynoszą 1060 mm/s 2. Natomiast w przedziale częstotliwości do 10 Hz spadły do wartości 384 mm/s 2. Wynika to z faktu, że w obrazie spektrum FFT dominują drgania o częstotliwościach z zakresu 10 20 Hz. 3. Wyniki badań mechanizmu ognisk wstrząsów górotworu Przeprowadzone badania mechanizmu ognisk wstrząsów miały na celu ocenę wpływu lokalnej tektoniki górotworu na procesy zachodzące w ogniskach wstrząsów, a następnie określenie związków obliczonych parametrów z charakterem drgań na powierzchni. Do analizy zastosowano inwersję tensora momentu sejsmicznego zrealizowaną przy pomocy metody inwersji amplitud w domenie czasu dla fali podłużnej typu P. Do obliczeń wykorzystano program SMT-94 (Wiejacz 1994), który oprócz rozwiązania pełnego, oblicza również rozwiązanie o śladzie zero (czyli z pominięciem składowej izotropowej) i rozwiązanie ścinające (mechanizm podwójnej pary sił). Uzyskuje się także, co jest niezmiernie istotne, procentowy udział poszczególnych elementów składowych mechanizmu, to jest podwójnej pary sił (DBCP), liniowego dipola skompensowanego (CLVD) i składowej izotropowej (I). Zastosowana metoda pozwala również na udokładnienie głębokości występowania zjawisk sejsmicznych na podstawie określenia najmniejszych błędów wyznaczenia tensora oraz największej wartości współczynnika dopasowania. Z kolei korelacja tych wartości z warunkami geologiczno-górniczymi umożliwia określenie tzw. warstw wstrząsogennych odpowiedzialnych za powstawanie zjawisk dynamicznych. Dla zaistniałych zjawisk przeprowadzono obliczenia dla przedziału głębokości od -400 m do -800 m. W zasadzie dla większości zjawisk najlepsze dopasowanie czyli najmniejszy błąd wyznaczenia tensora momentu sejsmicznego oraz najwyższy współczynnik jakości rozwiązania Q uzyskano dla głębokości około 700 m ( 50 m). Analizowane wstrząsy górnicze charakteryzowały się bardzo zbliżonymi parametrami uzyskanych rozwiązań mechanizmu. Parametry sejsmologiczne wybranych do analizy wstrząsów oraz wyniki rozwiązania mechanizmu ognisk przedstawia tablica 3.1, a przykład rozwiązań tensora momentu sejsmicznego prezentuje rysunek 3.1. Rozwiązanie tensora momentu sejsmicznego przedstawione jest w postaci graficznej na rzucie równopowierzchniowym dolnej półkuli ogniskowej. Obszary zaciemnione są obszarami kompresji, obszary białe są obszarami dylatacji. W tym przypadku, dla zasadniczej większości badanych ognisk dominowały procesy ścinania zachodzące na uskoku normalnym, a płaszczyzny prawdopodobnego pękania w ognisku można było skorelować z przebiegiem struktur tektonicznych. Wybrana płaszczyzna pękania dla wstrząsów występujących w polu oddziaływania uskoku VIa miała przebieg NNE-SSW, czyli zbliżony do rozciągłości tego uskoku. Natomiast rozciągłość płaszczyzny pękania wstrząsów występujących w rejonie uskoku kłodnickiego miała zbliżony do rozciągłości tej struktury w tym rejonie. Ogólnie, mechanizm ognisk przedmiotowych wstrząsów dla rozwiązania pełnego tensora zawierał średnio 15 % implozji, około 15 % składowej jednoosiowego rozciągania oraz średnio od 60 do 70 % składowej ścinającej. Pozostałe rozwiązania (tensor dewiatoryczny i para sił) wskazywały na czysty proces ścinania na uskoku normalnym, gdyż składowa jednoosiowego ściskania wynosiła maksymalnie do 15 %. Otrzymane rozwiązanie mechanizmu jak i głębokość występowania ognisk wyraźnie świadczą o ich uskokowym charakterze. 273

K. STEC, S. DENYSENKO Charakterystyka wstrząsów górniczych rejestrowanych w strefie... Rys. 3.1. Przykład rozwiązania mechanizmu ogniska dla wstrząsu z dnia 08.10.02, energia E = 8E+06J Fig. 3.1. An example of the solution of the February 08.2002, seismic energy E = 8E+06J mine tremor Można zatem stwierdzić, że wysoka aktywność sejsmiczna występuje w wyniku procesów związanych z naruszeniem równowagi w obszarze skomplikowanych struktur tektonicznych podatnych na wszelkiego rodzaju deformacje wynikające zarówno z przeszłej jak i obecnie prowadzonej eksploatacji górniczej węgla. Wstrząsy te charakteryzowały się bardzo wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań na stanowisku sejsmometrycznym zainstalowanym w Katowicach Panewnikach. Przypuszcza się, że przyczyną tego zjawiska była kierunkowość radiacji sejsmicznej gdyż przy poślizgowym charakterze ognisk maksymalne wypromieniowanie fal sejsmicznych zwłaszcza fal S, występuje wzdłuż płaszczyzny uskoku a nieco mniejsze prostopadle do tej płaszczyzny. Rozkład radiacji sejsmicznej nie jest więc równomierny ale występują szczególnie predysponowane kierunki, które mogą charakteryzować się wysokimi amplitudami drgań. Dla analizowanych wstrząsów szczególnie predysponowanym był kierunek WNN-EES oraz NNE-SSW. Bardzo wymownym przykładem jest wstrząs z 08.10.02 (rys. 3.1) w którym płaszczyzna pękania ma przebieg zgodny z rozciągłością uskoku Via, a stanowisko pomiarowe leży na tej strukturze tektonicznej. Przykład rozwiązania mechanizmu ognisk na tle struktur tektonicznych w tym rejonie przedstawia rysunek3.2. 274

Tablica 3.1. Zestawienie parametrów sejsmologicznych i parametrów mechanizmu ognisk wstrząsów o wysokich wartościach drgań powierzchni Table 3.1. Summary of the seismic and focal mechanism parameters for mine tremors strong ground motions 275

K. STEC, S. DENYSENKO Charakterystyka wstrząsów górniczych rejestrowanych w strefie... Rys. 3.2. Mechanizmy ognisk wstrząsów opisywanych pełnym tensorem momentu sejsmicznego na tle struktur tektonicznych Fig. 3.2. Distribution of the mine tremor focal mechanisms described by the full seismic moment tensor against a background of the tectonic structures 4. Analiza wyników badań parametrów źródła Określenie fizycznych parametrów ognisk wstrząsów wykonano w oparciu o model Brune'a (1970). W modelu tym ognisko jest dyslokacją kołową, przy czym przemieszczenie następuje jednocześnie na całej płaszczyźnie, która jest równoważna powierzchni całkowicie odbijającej fale poprzeczne rozchodzące się prostopadle do powierzchni dyslokacji. Obliczono relacje pomiędzy geometrycznymi cechami widma wstrząsu a fizycznymi parametrami ogniska. Analizę spektralną wykonano programem SEJSGRAM a obliczenia parametrów źródła programem MULTILOK (Lurka 1999). W pierwszej kolejności wszystkie sejsmogramy będące zapisami prędkości drgań gruntu zostały scałkowane celem otrzymania zapisów przemieszczeń gruntu. Następnie wybrane odcinki sejsmogramów przemieszczeń, odpowiadające grupom fal P i S, poddano szybkiej transformacji Fouriera. Z każdego spektrum przemieszczeniowego fal P i S zostały obliczone parametry spektralne: niskoczęstotliwościowy poziom spektralny 0 i częstotliwość narożna f 0, które posłużyły do obliczenia parametrów źródła. Wyniki obliczeń parametrów źródła przedstawia tablica 4.1. 276

Parametry źródła ognisk wstrząsów o wysokich wartościach drgań powierzchni Physical source parameters of mine tremors induced strong ground motions Tablica 4.1 Table 4.1. Data Czas Energia, J Parametry źródła M 0, Nm f 0, Hz r 0, m, Pa D, m 01-01-20 14:37 2,0E+06 9,56E+12 7 43 2,65E+06 3,28E-03 01-04-17 1:11 1,0E+06 7,56E+12 8 65 2,65E+06 2,28E-03 01-06-26 18:32 1,0E+06 9,98E+12 9 52 9,70E+06 1,43E-03 01-07-02 22:06 9,0E+06 3,03E+13 6 76 1,05E+06 4,76E-03 01-07-12 2:19 1,0E+06 2,46E+13 6 67 2,81E+06 1,51E-03 01-07-24 19:32 6,0E+06 8,34E+12 8 81 1,01E+06 7,87E-03 01-08-09 4:37 5,0E+06 2,83E+13 7 75 7,35E+05 5,53E-03 01-08-09 7:25 3,0E+06 1,92E+13 7 52 6,29E+05 1,78E-03 01-08-15 6:52 5,0E+07 4,44E+13 5 112 6,25E+06 3,51E-02 01-10-12 21:48 2,0E+07 2,46E+13 5 105 1,32E+06 1,82E-02 01-11-17 2:31 5,0E+06 3,02E+13 8 73 8,70E+06 1,43E-03 01-12-11 3:47 7,0E+06 3,98E+13 6 69 5,21E+06 8,12E-03 02-04-03 11:11 8,0E+05 1,05E+12 11 45 3,64E+05 1,19E-04 02-05-11 0:29 9,0E+05 1,43E+13 6 102 4,73E+05 2,49E-02 02-10-08 23:48 8,0E+06 2,51E+13 9 76 5,86E+06 2,28E-02 02-12-23 21:54 8,0E+05 6,45E+11 12 43 5,20E+05 3,16E-03 M0, Nm moment sejsmiczny; f0, Hz częstotliwość narożna; r0, m promień ogniska;, Pa spadek naprężeń; D, m przesunięcie w ognisku. Analiza spektralnych parametrów źródła grupy wstrząsów charakteryzujących się wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań gruntu oraz poślizgowym mechanizmem ognisk wykazała zróżnicowane wartości poszczególnych parametrów. Wynosiły one odpowiednio: moment sejsmiczny od 6,5 10 11 do 4,44 10 13 Nm, częstotliwość narożna od 5 do 12 Hz, spadek naprężeń w ogniskach od 3,6 10 5 do 6,3 10 6 Pa, promień ognisk od 43 do 112 m a przesunięcie w ognisku od 1,2 10-4 do 3,5 10-2 m. Wielkości tych parametrów odpowiadały zróżnicowaniu energetycznemu natomiast nie zaobserwowano istotnych różnic w wielkościach obliczonych wartości w stosunku do wielkości amplitud przyspieszeń drgań gruntu. 5. Podsumowanie Rejon uskoku kłodnickiego charakteryzuje się wysoką aktywnością sejsmiczną stanowiącą dużą uciążliwość i dyskomfort dla mieszkańców a niejednokrotnie będącą przyczyną uszkodzeń w infrastrukturze powierzchniowej. W celu poznania charakteru tej sejsmiczności przeprowadzono badania mechanizmu ognisk wstrząsów i fizycznych parametrów źródła a następnie podjęto próbę określenia związków obliczonych parametrów z wartościami przyspieszeń drgań na powierzchni. Analiza mechanizmu ognisk silnych wstrząsów występujących w strefach uskokowych wykazała wpływ tych struktur na procesy pękania. Mianowicie dla większości badanych 277

K. STEC, S. DENYSENKO Charakterystyka wstrząsów górniczych rejestrowanych w strefie... ognisk dominowały w nich procesy ścinania zachodzące na uskoku normalnym (udział składowej ścinającej wynosił od 60 do 70 %) a płaszczyzny prawdopodobnego pękania w ognisku można było skorelować z przebiegiem uskoku kłodnickiego oraz uskoku VIa. Wstrząsy te charakteryzowały się bardzo wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań na stanowisku sejsmometrycznym zainstalowanym w Katowicach Panewnikach. Maksymalne wartości rejestrowanych przyspieszeń drgań w zakresie częstotliwościowym od 0 do 10 Hz wynosiły powyżej 300 mm/s 2. Ponadto charakteryzowały się one wyższymi wartościami przyspieszeń w zakresie do 20 Hz niż do 10 Hz. Wynikało to jak wykazała analiza, że dla większości zjawisk w ich zapisach oprócz mody drgań niskoczęstotliwościowych (do 10 Hz) występowała moda wysokoczęstotliwościowa (powyżej 10 Hz). Przypuszcza się, że przyczyną rejestrowanych wysokich wartości przyspieszeń drgań była kierunkowość radiacji sejsmicznej, gdyż przy poślizgowym charakterze ognisk maksymalne wypromieniowanie fal sejsmicznych zwłaszcza fal S, występuje wzdłuż płaszczyzny uskoku, a nieco mniejsze prostopadle do tej płaszczyzny. Rozkład radiacji sejsmicznej nie jest więc równomierny, ale występują szczególnie predysponowane kierunki, które mogą charakteryzować się wysokimi amplitudami drgań. Szczególnie predysponowane były dwa kierunki, jeden zbliżony do rozciągłości uskoku kłodnickiego w tym rejonie (WWN EES), a drugi do rozciągłości uskoku VIa (NEE WSS). Analiza spektralnych parametrów źródła grupy wstrząsów charakteryzujących się wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań gruntu oraz poślizgowym mechanizmem ognisk wykazała zróżnicowane wartości poszczególnych parametrów. Wielkości tych parametrów odpowiadały zróżnicowaniu energetycznemu wstrząsów, natomiast nie zaobserwowano istotnych różnic w wielkościach obliczonych wartości w stosunku do wielkości amplitud przyspieszeń drgań gruntu. Przeprowadzone badania wykazały, że ocena wpływu drgań gruntu na infrastrukturę powierzchniową w oparciu o ogólne zależności uwzględniające energię, odległość epicentralną oraz amplifikację może być obarczona pewnym błędem. W przypadku gdy nie dysponujemy bezpośrednimi pomiarami drgań gruntu w obliczeniach powinno się uwzględnić czynnik odzwierciedlający kierunkowość propagacji fal sejsmicznych. Literatura [1] Aki K., Richards P.G. 1980: Quantitative Seismology - Theory and Methods, vol. 1,2, W. H. Freeman and Co., San Francisco. [2] Brune J.N. 1970: Tectonic stress and the sperctra of seismic shear waves from the earthquakes, J. Geophys. Res., 75, 4997 5009. [3] Dubiński J., Mutke G. 2001: Reakcja budynków na wstrząsy górnicze z wysokoczęstotliwościową modą drgań gruntu. Materiały Sympozjum Warsztaty 2001, Kraków, 543 549. [4] Lurka A. 1999: System kontrolno pomiarowy dla oceny oddziaływania wstrzasów górniczych na powierzchnię. Dokumentacja GIG (niepublikowane). [5] Wiejacz P. 1994: Program SMT (niepublikowane). 278

Characteristics of the seismic mine tremor records from the Katowice Panewniki segment of the Kłodnicki fault zone One of the regions of the high seismic activity in the Upper Silesian Coal Basin area is the Kłodnicki tectonic fault zone. This region is very prone to various deformations resulting from both the past and current coal mining and being the source of high energy mine tremors. This high seismic activity is a significant risk to underground mine workings and also causes discomfort and arduousness for residents as well as damage to surface infrastructure. To understand the nature of this seismicity, an investigation into the mine tremor source mechanism and its physical parameters had been performed and then an attempt was made to relate the obtained parameters with the nature of ground motions observed at the surface. It has been found that the mine tremor source mechanism reflects a local tectonic field. Thus, for the majority of sources under study, the normal fault related shear processes where predominant with a share of shear component ranging from 75% to 90% and the likely orientation of the source fault planes being well correlated with traces of the Kłodnicki and Vla faults. The mine tremors, recorded by a seismic station at Katowice Panewniki, showed very high ground motion acceleration amplitudes. The likely cause of this phenomenon was the seismic wave radiation directivity, a feature being particularly common among the slip fault type sources. Therefore, in addition to the basic factors influencing the magnitude of seismic waves induces surface effects, such as mine tremor seismic energy, distance to an object and the amplification factor, the source mechanism parameters should also be taken into account. This is of the highest importance when considering an assessment of the impact of seismic waves on structural objects because the mine tremors of similar epicentral distance and energies can widely differ in ground motion acceleration amplitudes. Przekazano: 10 marca 2003 r 279