Управление землетрясениями

Кыргызстан – маленькая горная страна, где 95 % территории занимают горы. А там, где горы, всегда движение. Еще в 90-х годах прошлого века года сейсмологи со всего мира, составляя единую карту, отнесли Кыргызстан к самой сейсмоопасной зоне.

GPS Спасет Мир: Ученые открыли новый метод прогнозирования землетрясений

14:22 / 23 июля, 20232023-07-23T14:22:55+03:00

Сейсмологи обнаружили, что GPS может предсказывать землетрясения.

Сейсмологи из Университета Кот-д’Азюр обнаружили
потенциально точный метод прогнозирования землетрясений. Кентин Блетери и Жан-Матье Ноке исследовали данные GPS, собранные во время предземлетрясительного периода перед событиями магнитудой 7 и выше. О работе ученых также сообщил Роланд Бюргманн из Калифорнийского университета в Беркли в своей статье для журнала «Science».

Долгое время ученые искали способы предсказывать землетрясения, чтобы люди могли реагировать заранее. Даже несколько минут предупреждения могут спасти жизни, позволяя людям покинуть здания, которые могут обрушиться. Однако поиск «предшественников» землетрясений всегда был сложной задачей из-за отсутствия информации о том, что происходило в эпицентре перед землетрясением.

Блетери и Ноке нашли способ восстановить эту информацию. Исследователи изучили точные данные GPS для географических областей вокруг эпицентров 90 землетрясений магнитудой более 7 за последние годы. Они обнаружили общую закономерность – смещение между тектоническими плитами, что вызывало движение земной поверхности в измеримом горизонтальном направлении.

Такое смещение можно заметить и измерить с помощью GPS. Оно происходило за два часа до землетрясения и было слишком мало, чтобы фиксироваться стандартными сейсмографами. Важно отметить, что такое смещение было замечено во всех изученных землетрясениях.

Исследование намекает на возможность создания надежной системы прогнозирования землетрясений на основе точной GPS-системы. Однако Бюргманн отмечает, что для подтверждения эффективности такого предшественника во всех, или по крайней мере, большинстве крупных землетрясений, требуется дальнейшая работа. Кроме того, необходимы улучшения в технологии GPS для круглосуточного отслеживания индивидуальных событий.

Ваш провайдер знает о вас больше, чем ваш лучший друг. Присоединяйтесь и узнайте, как это остановить!

Новости по теме

За секунды до сильных толчков в Турции многие видели короткие вспышки — что-то вроде локального северного сияния. Местное население считает, что это следы применения «сейсмического оружия». Но реально ли с научной точки зрения вызвать землетрясение современными техническими средствами — что в Турции, что в Йеллоустоуне, что любом другом месте? И не связаны ли загадочные вспышки с чем-то совсем иным? Naked Science попробует разобраться в этом вопросе.

Турецкая dikGAZETE опубликовала материал, автор которого пытается решить загадку голубоватых вспышек: их в Турции видели непосредственно перед сильным землетрясением. Журналист напоминает, что 27 января 2023 года американское посольство в этой стране выпустило предупреждение о том, что безопасность здесь под угрозой. Аналогичные заявления затем сделали европейские сателлиты США и также закрыли консульства в некоторых частях страны.

В публикации сделана попытка провести связь между тем, что мы наблюдаем на видео выше, и последующим катастрофическим землетрясением, которое, по последним данным, унесло жизни более 14 тысяч граждан Турции (вероятно, эти цифры еще возрастут). Казалось бы, какая тут может быть связь? Разве человечество уже научилось вызывать землетрясения по своему желанию? Вроде бы мы пока даже толком предсказать-то их не можем?

Видео из соцсетей

Понять опасения жителей Турции в каком-то смысле можно. В 2016 году там произошла попытка военного переворота, в которой погибли 240 и получили ранения 2200 человек. Расследование выявило, что с переворотом могли быть связаны люди, возможно, имеющие отношение к ЦРУ (в связи с чем турецкая прокуратура даже выписала ордер на арест нескольких таких лиц).

Илон Маск: «Мы устраиваем перевороты где хотим. Смиритесь с этим».

Разумеется, сам по себе твит Маска (и кого угодно еще) ничего не доказывает. Зато он неплохо иллюстрирует тот факт, что граждане США в курсе способностей своего государства по устройству переворотов по всему миру. Граждане стран, где происходят перевороты, тоже что-то замечают и в дальнейшем склонны с опаской относиться к действиям Штатов в этом регионе.

Но точно ли проект HAARP мог вызвать настолько мощное землетрясение? Что это вообще за голубые вспышки перед ним? Способны ли люди в принципе спровоцировать землетрясения и извержения, хотя бы в зонах риска, типа Йеллоустона?

Что это такое и при чем тут вообще «сейсмическое оружие»?

Но вот что можно было точно сказать уже тогда, это то, что HAARP к этому всему отношения не имеет. Дело в том, что вопреки названию, исходно целью проекта было вовсе не изучение северного сияния. Его финансировали военные, а строила компания, относящаяся к ВПК. Целью было использовать ионосферу Земли для улучшения возможностей военных по передаче своих и перехвату чужих сигналов.

Радиоволнами, однако, не вызвать землетрясение. Вообще, события такой громадной энергии, как сейсмические, при сегодняшних технологиях вызывать особо нечем. Многочисленные конспирологические истории о том, что «взрыв термоядерной бомбы может разбудить Йеллоустон», — результат невысокого уровня школьного образования в современном обществе.

Начнем с основ: современная наука в смысле изучения землетрясений находится примерно на той же стадии, что биология при Линнее. Она может описывать, но не может понять — и, следовательно, не может предсказать, когда случится землетрясение. Объяснить его после того, как оно случилось, это запросто. Но наука, не имеющая предсказательной силы в отношении конкретных событий, неизбежно остается наукой, для которой причинно-следственные связи в изучаемой области не ясны в достаточной степени. Скорее всего, ситуация через какое-то время изменится (и она постепенно меняется), но сложно сказать, когда именно это произойдет.

А ведь чтобы спровоцировать землетрясение или извержение (любыми средствами — хоть «Царь-бомбой»), нужно понимать что именно вы делаете. Геофизик Виктор Боков формулирует это так:

«Чтобы гарантированно запустить извержение, надо точно понимать, как будут распространяться ударные волны от ядерных взрывов в верхних слоях мантии и куда именно они придут». Однако сейчас мы не в состоянии сделать нужные расчеты: сейсмология до этого еще просто не доросла.

Но она точно доросла до описания уже случившихся сейсмических событий. И из такого описания мы знаем, что в 1975 году в черте Йеллоустонского парка случилось землетрясение энергией две мегатонны тротилового эквивалента. Для сравнения: самое мощное ядерное оружие в сегодняшних арсеналах, В83 — всего лишь 1,2 мегатонны.

При этом двухмегатонное естественное событие случилось на глубине 10 километров — прямо напротив пузыря магмы под национальным парком. Любая термоядерная бомба, взорванная на поверхности, не смогла бы доставить на эту глубину энергию даже 20 килотонн. То есть событие 1975 года было заведомо — на порядки — сильнее, чем любой возможный антропогенный удар по Йеллоустону. И?

И ничего. Оно и не удивительно: взрыв — не спичка, а магма — не порох. Нельзя запустить процесс извержения (и даже землетрясения, хотя они и серьезно различаются), если магма в его районе не находится в нужном состоянии по температуре и давлению. А мы, напомним, пока не умеем заранее понять, находится она в нем или нет.

Проект HAARP чисто технически слишком далек от спектра энергий, способных запустить землетрясения или извержения. Напомним: две мегатонны толчка 1975 года — это 2,3 миллиарда киловатт-часов энергии, выплеснутой в считаные секунды. Мощность всех излучателей  HAARP — жалкие 3600 киловатт. То есть даже если бы все его излучатели работали целый век, то и тогда бы не потребили бы столько энергии, сколько воздействовало на крупный пузырь магмы под Йеллоустоном в 1975 году.

Все, чем может обладать человек и что не основано на термоядерной энергии, в принципе слишком слабо, чтобы спровоцировать сейсмику «турецкого» или «йеллоустонского» уровня.

Поэтому когда турецкая dikGAZETE пишет про HAARP: «эта программа может менять климат, растапливать льды на полюсах и перемещать их, играть с озоновым слоем, вызывать землетрясение, управлять океанскими волнами, манипулировать энергетическими полями Земли, контролировать человеческий мозг, создавать термоядерный взрыв без распространения радиации», — то это означает, что автор статьи просто не понимает суть вопроса. Человек пока не способен делать такие вещи, как в цитате выше, и в ближайшем обозримом будущем и не будет способен.

Тогда что это за странные голубые вспышки?

Как мы уже отмечали выше, во время землетрясений в той же Турции 1999 года, в районе Мраморного моря, масса свидетелей уже видели странные разноцветные вспышки перед самим событием.

Все это даже попало в научные работы, но без какого-либо толку. Вспомним отказ метеоритам в небесном происхождении от Парижской академии наук или то, как еще на глазах нашего поколения целый ряд ученых упорно отрицал существование шаровых молний, до тех пор пока они все же не попали случайно на видео. Если у науки нет теоретических объяснений непонятным явлениям, всегда можно списать их на ошибку наблюдателя (зачастую так оно и есть).

Особенно если — как в большинстве случаев и бывает — это не ученый, а обычный обыватель. Даже в 2016 году находились скептики, всерьез заявлявшие, что само существование «вспышек перед землетрясением» не доказано.

Но в событиях 2023 года отрицать наличие вспышек невозможно: они попали на целый ряд случайных уличных камер видеонаблюдения, их широко обсуждает вся Турция. Вот только что это на самом деле?

Этот феномен называется «огни землетрясения», и видят его почти всегда только перед самыми сильными толчками, либо, реже, сразу после них.

Относительно их природы есть две основные гипотезы. Первая такова: некоторые горные породы способны содержать кислород, связанный в таких соединениях, откуда при резком повышении давления в этих породах он может высвобождаться в виде отрицательно заряженных ионов. При подъеме этих ионов на поверхность они могут образовывать в воздухе зоны очень холодной плазмы, а та, в зависимости от примесей в самом воздухе, окрашивается в самые разные цвета.

Слабость этой гипотезы в том, что «огни землетрясения» на самом деле бывают довольно короткими. Длительного свечения не образуется. Не очень понятно, почему выход отрицательно заряженных ионов случается как по команде «все вдруг», а потом вдруг резко прекращается. Движение ионов, по сути, не должно быть быстрее перемещения молекул, а в таком случае процессы свечения должны быть длительнее, чем доли секунд.

Есть и альтернативный подход, который кажется более здравым. Его сторонники полагают, что «огни землетрясений» — феномен, связанный с трибоэлектричеством, а не ионами. В 2014 году Трой Шинброт из Университета Рутгерса (США) обратил внимание на тот факт, что при землетрясениях слои горных пород часто скользят друг относительно друга, причем между ними в этот момент находится слой раздробленных до мелкой фракции осколков твердых пород.

В серии лабораторных экспериментов удалось показать, что даже пластиковые диски из однородных материалов при трении друг о друга могут показывать измеряемое напряжение до 400 вольт. Это необычно, потому что вообще-то считается, что трибоэлектрические эффекты возникают, если тереть друг о друга материалы с разным составом. Но, откровенно говоря, в трибоэлектрических феноменах многое до сих пор изучено довольно плохо, поэтому на сегодня понимания механизмов, случайно вскрытых экспериментами Шинброта, все еще нет.

Энергия аналогичных процессов перед землетрясением может быть намного выше. При накоплении существенного трибоэлектрического (то есть полученного от трения частиц друг о друга) заряда возможен его очень быстрый «сброс» — подобный сбросу заряда при ударе молнии.

Разумеется, заряд не будет таким же сильным. Среди прочего — и потому, что молнии в атмосфере возникают не совсем сами по себе. В этом им помогают частицы космической радиации с энергиями от триллиона до квадриллионов электронвольт. Ясно, что в районе землетрясений совсем не обязательно будут потоки космических частиц нужных энергий. Да и сама энергия трибоэлектрических взаимодействий вряд ли будет такой уж большой.

Подведем итоги. Совершенно определенно, никакого сейсмического оружия у США нет. Как нет и научных или технических предпосылок для его создания во всем обозримом будущем у всех стран мира. Как провоцировать землетрясения существующими средствами, мы толком не представляем. И это в целом утешительный вывод.

Менее приятная часть: попытки некоторых людей в Турции переложить ответственность за тяжелейшие человеческие жертвы на США в данном случае — в отличие от попытки переворота 2016 года, в котором участие Штатов нельзя исключить, — это поиски соринки в чужом глазу. Говоря объективно, главная причина огромного числа жертв недавних турецких событий — в специфике турецкого строительства.

Вспомним, что именно турки (конкретно — Koçak İnşaat Ltd) строили печально известный московский «Трансвааль-парк», быстро развалившийся и погубивший под своим развалинами десятки людей. И что любой, живший в Турции, хорошо помнит, что за мраморным фасадом дома может быть в прямом смысле этого слова пустота. Магнитуда февральского турецкого землетрясения была серьезно меньше, чем у тех, что регулярно случаются в Японии, но при этом в Японии не наблюдалось такого большого числа жертв.

Нет ли здесь закономерности? Чем пенять на Штаты, турецкой прессе стоило бы разобраться с собственными строителями, слишком уж привыкшими работать по принципу «давай-давай, издержки снижай».

Загадочные синие вспышки перед турецкими событиями февраля 2023 года — скорее всего, часть все еще малоизученных трибоэлектрических эффектов, итог трения друг о друга большого объема мелких обломков скальных пород. К сожалению, предсказать по ним землетрясение тоже вряд ли удастся, потому что возникают они не очень часто, и, кроме того, иной раз сейсмика начинается сразу за вспышками, то есть времени предупредить людей они не дают.

Этот вывод, с одной стороны, не особенно утешительный. С другой — он показывает, что в мире вокруг нас еще очень много такого, что науке лишь предстоит изучить и объяснить. Будем надеяться, это случится скорее раньше, чем позже. Вдруг это поможет сейсмологам перейти от «описательной» фазы в развитии их науки к «предсказательной». В конце концов, удалось же это когда-то климатологам и метеорологам.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Печальный урок

Осень 2008 года. По всему Кыргызстану 5 октября проходили выборы в местные органы власти. Вечером в одной из местных школ шел подсчет голосов. Первый мощный толчок произошел около 22:00. В селе Нура на тот момент проживало 954 человека. 75 погибли, из них 43 – дети.

Возможности сообщить о трагедии и попросить экстренной помощи извне не было. Телефонные провода были оборваны, сотовая связь не ловила. Это землетрясение стало одним из самых страшных в истории страны.

«Перед нами была мгла и клубы пыли, мы слышали только крики о помощи и плач детей, – рассказывает школьный учитель Сайкал Абдрахманова. – Мимо нашего села проходит дорога в Китай. Мы отправили к ней ребят, чтобы они останавливали проезжающие машины и грузовики, просили их доставить раненых до пограничного пункта, где была больница. Нам очень помогли водители-дальнобойщики. Они выстроились в ряд и включили фары, чтобы было легче разгребать завалы».

Нура находится в Алайской впадине. По словам сейсмологов, там очень часто проходят землетрясения умеренной силы, это толчки в пять баллов. Дома выдерживают, но остаются трещины. Несколько таких слабых толчков подряд в итоге приводят к большим разрушениям. Землетрясение, которое произошло в ту ночь, оценивалось в восемь баллов.

«Наш институт и МЧС говорили о том, что Нура стоит в очень нехорошем месте и что людей надо переселить, чтобы в будущем об этом уже не беспокоиться. Местные жители не согласились. Но я их понимаю. Они стоят на очень важной, стратегической дороге – Кыргызстан-Китай, там есть возможность заработать, – отмечает Канат Абдрахматов. – Но село стоит не только на разломе, что само по себе очень опасно и страшно. Оно стоит вблизи очень крутого склона, на котором уже есть следы очень древних землетрясений. То есть никто не может дать гарантии, что при следующем землетрясении, даже не очень сильном, склон не начнет обрушаться в виде оползней».

Энергия землетрясений и законы гидродинамики

В этой главе мы рассмотрим такое известное в геофизике сейсмическое событие, как рой землетрясений. Современная геофизика, не имея серьёзных объяснений этому феномену, старается обойти этот тип землетрясений стороной, а если и затрагивает эту тему, то нерешительно обвиняет в этом процессе магму, которая якобы изменяет температурный фон земной коры в районе очага землетрясения, тем самым вызывая объёмное расширение пород, что и приводит к многократным подземные толчки. Мы находим это объяснение беззубым и наивным, ибо для того, чтобы объёмное расширение пород соответствовало магнитуде подземных толчков, необходим значительный перепад температур, происходящий с частотой роя землетрясений. Такой процесс возможен только в том случае, если остывание и прогрев горного массива будет происходить с высокой скоростью.

Рис. 1. Горячие точки
планеты. Круги красного цвета наиболее активные точки

Также можно привести образец мантийных плюмов
на примере Йеллоустонского супервулкана.
Известен интересный факт, показывающий, что магма может путешествовать по
подземным магистралям на десятки, а возможно и на сотни километров. Так 19
сентября 2017 года в Мексике произошло землетрясений с эпицентром  в 55 километрах от
вулкана Попокатепетль. В момент подземного толчка на вершине вулкана появилась
вспышка, после чего вулкан выстрелил в атмосферу газы в виде пара, дыма и пепла.
Очевидно, что выхлоп вулкана был связан с ударной волной магмы, которая за
несколько секунд прошла по подземным магистралям 55 км. Плюс, хорошо известно,
что жидкая магма может образоваться из раскалённых блоков тектонических плит в
результате сброса давления при их подвижках. Анализируя изложенные факты можно
заключить, что жидкой магмы, способной вызвать гидравлический удар в глубинах
Земли, имеется достаточное количество, и запрет гидравлического удара,
связанный с якобы отсутствием необходимого количества жидкой магмы в глубинах,
Земли отсутствует. Естественно, магма в первую очередь будет присутствовать в
зонах разломов тектонических плит, подъёмов, субдукций, спрединга, сдвигов, ибо
там происходят резкие сбросы давлений, изменения температур и огромные скачки
напряжений. Особенно ярко это проявляется в так называемом Огненном кольце по
краям Тихоокеанской тектонической плиты. Именно там расположены вулканы и там
происходят значительное количество всех землетрясений. Существует подозрение,
что магма путешествует тысячи километров по подземным каналам Огненного кольца,
рис. 2 отмечаясь гидравлическими ударами в различных его местах в виде
землетрясений!

Рис.2. Огненное кольцо

Исходя
из физико-химических условий существования материи в недрах Земли, модель
образования роя подземных толчков, а также отдельных землетрясений будет
выглядеть так: –  Гидравлический удар
магмы, при изначальном большом давлении и высоком температурном
фоне на глубине очага землетрясения, где вещества уже находятся и приобретают
экстремальные и экзотические свойства и претерпевают необычные метаморфические
и магматические трансформации, ставит окружающее породы в экстремально
неравновесные условия. Энергия ударной волны гидроудара вызовет мгновенный
скачок давления и разогрев и так уже довольно горячих пород и магмы в районе
события на сотни и тысячи градусов, а, следовательно, мгновенное увеличение
объёма окружающих пород. Плюс ко всему во время гидроудара вследствие малой
сжимаемости магмы и высокой жёсткости окружающих пород, скачок давления будет
воздействовать практически на весь объём, участвующий в процессе, то есть
сконцентрирует всю кинетическую энергию, которой обладал поток магмы, объёмы
которой могут быть довольно значительны. Мгновенное повышение давления возможно
на тысячи атмосфер. Плюс, таким резким скачкам давления будут соответствовать
гигантские ускорения и торможения частичек вещества при прохождении через них фронта
ударной волны, которая будет смещать породные блоки, создавая из них или
разрушая пробки в мантийных каналах. Каждый последующий гидравлический удар
будет вызывать дальнейшую дестабилизацию 
и разрушение породного массива, образование новых пробок, которые будут
перекрывать трещины и разломы, создавая последовательно цепочку (рой) толчков. В соответствии с расчетной формулой Жуковским,
энергия гидравлического удара будет зависеть от минерального состава магмы,
плотности, состава окружающих пород, параметров движения магмы и его объема.
Пользуясь этой простой формулой, не только специалист по гидродинамике, но и
любой человек легко рассчитает параметры скачка давления при гидравлическом
ударе:

ΔP
= ρ • Δv • С

Где ΔP – скачок давления; ρ – плотность жидкости; Δv – изменение
скорости жидкости; С – скорость распространения ударной волны в конкретной
жидкой среде.

Пример. Выполним расчёт энергии гидроудара магмы для произвольно
выбранных параметров. Для этого необходимо знать скорость потока магмы на глубине очага. Достоверно известно, что
базальтовая лава при излиянии из кратера имеет скорость  ~ 2.0 м/с., но её истинное значение на
глубине нескольких километров неизвестно. Возможно 2.0 м/с, а возможно и 10.0
м/с., а возможно и выше. Не зная точной цифры мы вынуждены принять минимально
известную нам скорость V = 2.0 м/с. При абсолютно жестких стенках трубопровода скорость
распро­странения ударной волны Cv равна скорости
распространения звука в магме Cv = 5760 м/с. Будем считать
магму несжимаемой со средней плотностью ρ = 3000 кг/м3. Подставив
данные в формулу Жуковского, мы получим мгновенный скачок давления:

ΔP = ρ • Δv • c   = 3000 • 2.0 • 5760  = 35 МПа,

Где: ρ  –
удельная плотность базальтовой магмы кг/м3,  Δv – м/с скорость магмы в момент остановки, Cv
равна скорости распространения звука в магме.

Рассчитаем энергию потока магмы по формуле кинетической энергии:

Где,  m – масса потока магмы, m = S • L • ρ, кг,
V- скорость потока магмы, S –
площать сечения канала(~круга), L – длина канала, м2

При определении массы потока
магмы мы должны определить её объёмом. Нам известно, что разломы, дайки, трещины,
и жерла вулканов могут иметь огромные размеры, например, диаметр кимберлитовых
трубок нередко составляет 1000 и более метров. Чтобы в полной мере представить
важность параметра объёма магмы при ударе магмы примем два различных радиуса подводящих
каналов R1=30 м.
и R2=50м,
длину каналов потока магмы примем L = 10000 метров. V= 2 м/сек. удельная плотность магмы – ρ = 3000 кг/м3. Поперечное сечение
каналов составит:

S1 = 3.14 x R2
=2826m2

S2 = 3.14 x R2 = 3.14 • 502 =7850 м2

Масса потоков магмы составит:

m1 = S1• L • ρ = 2826 м2
• 10000м • 3000 кг/м3 = 84780000000 кг.

m2 = S2• L • ρ = 7850 м2• 10000м • 3000 кг/м3 = 235500000000
кг.

Энергия потока1   Ek1 = 84780000000 • 22 / 2 = 169560000000 Дж.

Энергия потока2  Ek2 = 235500000000
• 22 / 2 = 471000000000 Дж.

Эквивалент энергии в ТНТ = Ek / 4,184⋅106 Дж.

TNT1 = 169560000000/
4184000 = 40 528 кг.

TNT2 = 471000000000/
4184000 = 112 572 кг.

При
сравнении данных приведённым в расчётной таблице американской сейсмической  лаборатории (The Nevada
Seismological Laboratory),
таблица 1, с полученным нами значением эквивалента ТНТ 40 и 112 тонн, что
соответствует сейсмическим толчкам с магнитудами М3 и М4

Richter     TNT for Seismic    Example

Magnitude      Energy Yield    (approximate)

-1.5                6 ounces            Breaking a rock on a lab table

1.0               30 pounds           Large Blast at a Construction Site

1.5              320 pounds

2.0                1 ton                  Large Quarry or Mine Blast

2.5              4.6 tons

3.0               29 tons

3.5               73 tons

4.0           
1,000 tons            Small
Nuclear Weapon

4.5           
5,100 tons            Average
Tornado (total energy)

5.5           80,000 tons           Little Skull Mtn., NV Quake, 1992

6.0       
1 million tons          Double
Spring Flat, NV Quake, 1994

6.5       
5 million tons         
Northridge, CA Quake, 1994

7.0      
32 million tons         Hyogo-Ken
Nanbu, Japan Quake, 1995

7.5     
160 million tons        Landers,
CA Quake, 1992

8.0       
1 billion tons           San
Francisco, CA Quake, 1906

8.5       
5 billion tons          
Anchorage, AK Quake, 1964

9.0      
32 billion tons          Chilean
Quake, 1960

10.0       1 trillion tons          (San-Andreas type fault circling
Earth)

12.0     160 trillion tons        (Fault Earth in half through center,

Table1. Richter magnitude for seismic
example

Отвечая
на второй вопрос возможности гидравлического удара в недрах Земли связанного с
наличием “подземных трубопроводов” достаточных размеров, мы хотели бы привести
в качестве примера “подземных трубопроводов” хорошо известные геологам
образования – дайки. Это геологическое понятие означает вертикально стоящее (или близкое к вертикали) интрузивное
геологическое тело застывшей магмы, ограниченное параллельными стенками и
секущее вмещающие породы. Мощность дайки изменяется от долей до сотен и даже
тысяч метров, протяжённость от 1 метра до 500 километров, рис. 3. Например,
всемирно известная Великая дайка Зимбабве. Она возвышается над окружающей
местностью на 50—300 м, протягиваясь на 560 километров при мощности от 3,2 до
12,3 км, рис. 4 Можно легко подсчитать тот гигантский уровень энергии,
который может образоваться при гидроударе магмы в системе крупных дайк, жил,
трещин, тектоническом разломе. Следовательно, никаких запретов на возникновение
гидравлических ударов связанных с магматическими каналами в недрах Земли не
существует.

Рис.3. Три дайки на Baranof Cross-Island Trail, Аляска.

Рис.4.
Великая дайка Зимбабве

Рой
землетрясений вулканического характера

Принципиально
рои землетрясений вулканического характера ничем не отличаются от роя
землетрясений тектонического характера. Это те же гидравлические удары вызванные
движением магмы по каналам в недрах Земли. Главной характерной особенностью роя
вулканических землетрясений является изменение глубины их очагов с очень чётко
выраженным уменьшением глубины. Если при тектоническом рое землетрясений
глубина очагов остаётся примерно на одной глубине, то согласно наблюдениям
вулканологов за извержениями вулканов, при вулканическом рое глубина очагов
землетрясений всё время уменьшается. И это легко объясняется постепенным
поднятием магмы к земной поверхности по путям миграции, и дополнительно подтверждает
связь движения магмы по каналам с образованием гидравлических ударов. Из
многочисленных геологических источников известно, что вулканы обладают
разветвлённой подземной сетью подводящих каналов, трещин, дайк, которые в силу
своих размеров и большого давления магмы могут пропускать через свои сечения
большие объёмы расплавленных пород. Причём, согласно академику Добрецову, магма
может поступать в корневую систему вулкана из различных бассейнов с различным
химическим и физическим составом магм и разными скоростями излияния, рис.5.
где: 3. главное жерло вулкана, 1,2,4,5 боковые жерла, 6 магматический очаг или
несколько очагов, 7 подводящие каналы, 8 граница Мохоровича, 9 зона основного
плавления пород, значок молнии – гидравлический удар.

Рис.5 Строение вулканов. https://geography-a.ru/menu-3-21/277-vulkan.html

В
заключение можно сказать, что в результате воздействия гидравлического удара в
породах земной коры возникнет неравновесное состояние пород в месте удара. Спустя ~ 10-6 с, произойдёт “разгрузка”
очага гидравлического удара, однако вследствие необратимых процессов, породы
очага останутся нагретым, что будет способствовать образованию в очаге
гидравлического удара последующих смещений, образованию новых разломов и
трещин, их перекрытие, а, следовательно, и повторение гидравлических ударов и
роя сейсмических волн. То,
что мощность
гидравлического удара будет зависеть от размеров разломов и может достигнуть
больших величин является очевидным следствием, 
и этот факт не нуждается в дополнительном разъяснении. Время и место будущих гидравлических ударов носит случайный
характер, следовательно, краткосрочный прогноз роя подземных толчков
принципиально невозможен. Произошедший
рой вулканических землетрясений однозначно указывает на начало движения
магматических масс к земной поверхности и скорому началу извержения вулкана. Ну и последнее, что хотелось бы отметить – механизм образования роя
землетрясений является убедительным доказательством ничтожности сил упругих
деформаций в процессах землетрясений.

Управлять землетрясениями – реально?

Интересные исследования проводит научная станция Российской академии наук. Этот институт располагается в десятках километрах выше от Ысык-Атинского разлома, недалеко от Бишкека. « Основная задача организации – изучение процессов, которые происходят в земной коре этого уникального и очень сейсмоактивного горного региона, коим является Тянь-Шань и особенно северный Тянь-Шань, где мы и находимся», – рассказывает директор научной станции РАН Анатолий Рыбин.

В институте есть уникальная, единственная в мире установка, которую собрали еще 30 лет назад. Работа, которую она делает, может изменить представление о землетрясениях и дать людям возможность управлять ими.

«Мы здесь генерируем очень мощные электрические токи, которые потом через электроды, расположенные на расстоянии 4,5 км, посылаются в землю», – объясняет Рыбин. Ученые полагают, что ток дробит накопленную в земной коре энергию, не давая ей вырываться наружу в виде сильных землетрясений.

«Статистика землетрясений говорит о том, что после внедрения электроимпульсной установки значительно снизилось количество сильных и умеренных землетрясений, но резко возросло количество слабых. Задача очень амбициозная: этот метод использовать для прогноза землетрясений и попытаться влиять на них или управлять ими», – говорит директор научной станции РАН.

Популярное

Это первая мягкая посадка на другом небесном теле для Индии, ставшей четвертой страной, которая смогла реализовать подобное на земном спутнике. Кроме того, это первая посадка в приполярной области Селены, где грунт богат водным льдом.

Биоинженеры предложили переделать шприцы по образцу пчелиного жала

Импровизированные шприцы применял еще Гиппократ, а шприц современного вида с иглой и поршнем сложился уже к XV веку. Однако все имеющиеся конструкции далеко не безупречны: их введение часто требует заметной силы, из-за чего неопытные пользователи могут делать ошибки при введении различных препаратов. Шприц, который позволял бы сделать инъекцию с меньшими усилиями, при этом слабо травмируя зону введения, был бы крайне полезен в медицине.

Ученые опровергли «правило десяти тысяч шагов»

Часто говорят, что для поддержания здоровья важно проходить хотя бы десять тысяч шагов в день. Однако новое масштабное исследование показало, что пользу приносят и не такие далекие прогулки, поэтому для снижения риска смерти достаточно четырех тысяч шагов.

Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

С непростым характером

«Мы сразу выступили против, сказав, что что-то здесь не то. Мы считаем, что на нашей территории есть опасные зоны, но есть и относительно безопасные. Есть участки, где случаются всего семибалльные землетрясения. Это достаточно слабое землетрясение», – говорит Канат Абдрахматов, директор Института сейсмологии НАН КР.

Данные с 17 сейсмологических станций, установленных по всей стране, стекаются в информационный центр Института сейсмологии Кыргызстана. Работа тут ведется 24 часа в сутки. Данные о толчках положено обрабатывать в течение 15 минут. Если магнитуда выше трех, информация тут же отправляется в МЧС.

В прошлом году в Кыргызстане произошло 10 тысяч землетрясений. Красные точки на мониторе – это эпицентры. При этом сейсмологи делают оговорку: 2019-й еще был спокойным. Бывает доходит и до 13 тысяч в год. Такая же статистика и в Японии, известной своими разрушительными землетрясениями.

Столица республики Бишкек находится в зоне восьмибалльных толчков. Но, по словам специалистов, страшно не то, с какой силой двигаются пласты земли, а сколько трещин и разломов имеется на ее поверхности. Именно от них исходит угроза.

Один из крупных разломов – Ысык-Атинский. Он проходит вдоль южной границы Бишкека. Как правило, территория разломов там, где горные хребты встречаются с равнинами. В свое время Канат Абдрахматов прошел разлом от начала и до конца, а это 150 километров, и защитил по этой теме докторскую диссертацию. По его словам, трещина проходит примерно сквозь 40 сел. « Никогда никто этих людей не предупреждал, что они стоят на разломах и там нельзя строить. У нас вот только сейчас дошло дело до Оша и Бишкека по выявлению этих разломов и определению их сейсмической опасности», – отмечает ученый.

В 2019 году впервые в истории страны были составлены и переданы городским властям так называемые карты микрорайонирования двух городов.

Физики устроили землетрясение в лаборатории, что приблизило науку к управлению стихией

Ученым из Института динамики геосфер РАН и МФТИ впервые удалось воспроизвести медленное землетрясение с генерацией низкочастотных колебаний в лабораторных условиях. Анализ результатов показал, что по регистрируемым сейсмическим данным можно прогнозировать процессы в разломах земной коры, которые являются гипоцентрами реальных землетрясений.

Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Наука добавляет промежуточные тона черно-белому восприятию окружающего мира человеком. В случае с землетрясениями раньше считалось, что существует две крайности: либо земная кора покоится, либо происходит землетрясение, которое невозможно не заметить. На самом же деле все сложнее. Землетрясение является следствием сдвига друг относительно друга блоков земной коры вдоль тектонического разлома.

Кроме обычных землетрясений, существуют «медленные», при которых происходят настолько слабые колебания земной коры, что зачастую люди не ощущают их вовсе, хотя энергия в ходе такого события может выделиться такая же, как при обычном землетрясении. Такие события возможно зафиксировать только инструментально. Поэтому ученым необходимо понять, что определяет формирование разных типов землетрясений и существуют ли общие закономерности между этими процессами.

«Потенциальная задача — научиться трансформировать обычное землетрясение в медленное. Сделать так, чтобы энергия выделялась, а разрушений за счет упругих колебаний не происходило. Но на сегодняшний день еще нет глубокого понимания механики и природы разных типов скольжений блоков земной коры вдоль разлома, приводящих к разным видам землетрясений. Мы пытаемся разобраться в этой механике. И в настоящий момент мы уже научились воспроизводить в лаборатории аналоги этих событий: медленные и быстрые землетрясения», — комментирует соавтор работы Алексей Остапчук, старший научный сотрудник Института динамики геосфер РАН, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ.

Но в природе нельзя опуститься на глубину гипоцентра землетрясения и посмотреть, какой там материал, измерить напряжения. Единственный способ получить хоть какую-то информацию о текущих процессах на глубине — это анализ сейсмических колебаний, идущих из зоны разлома, либо колебаний, которые проходят сквозь разломную зону и могут нести информацию о ее состоянии. Авторы работы исследовали акустические колебания, которые возникают при зарождении лабораторных землетрясений, чтобы «прочитать» историю механических движений в зоне разлома и предсказать момент начала землетрясения.

«Мы использовали при моделировании тектонического разлома гранитные блоки, пространство между которыми заполняем гранулированными материалами (песком, глиной, гранитной крошкой) с разными характеристиками (размером частиц, влажностью). В реальном разломе такая же раздробленная среда, только масштаб гораздо больше.

При разных землетрясениях излучаются свои характерные волновые формы: при быстрых (“обычных”) землетрясениях мы видим импульс с резким внезапным началом, а при медленных событиях колебания нарастают постепенно, их начало сложно определить, поэтому в лабораторных условиях раньше их не обнаруживали. Мы же в этой работе показали, что важно смотреть наряду с амплитудой и энергией на волновую форму импульса и что медленные и быстрые типы землетрясений можно наблюдать в лабораторных экспериментах», — поясняет Алексей Остапчук.

Обработав огромный объем сейсмоакустических данных, авторы выделили два принципиальных класса импульсов. Оказалось, что по форме акустических импульсов действительно можно судить о том, что происходит с разломом, причем быстрые и медленные микрособытия отвечают за разные структурные зоны в этом разломе. Быстрые микрособытия — за разрушение силового каркаса и эволюцию напряженной структуры. Медленные же связаны с подвижностью отдельных разгруженных элементов разломной зоны. Таким образом, выявленные закономерности позволяют предположить, что скорое землетрясение можно предсказать по анализу сейсмоакустических данных.

Следующим шагом, приближающим возможность трансформирования быстрых землетрясений в медленные, должно стать изучение техногенно-тектонических землетрясений, которые непосредственно связаны с инженерной деятельностью человека, а именно, добычей минерального сырья. Такие события происходят на глубинах, где непосредственно происходит разработка месторождений. Зная структурные особенности разломов и блоков на месторождении за счет механических действий, можно будет прогнозируемо изменить режим скольжения, что позволит отработать методы преобразования быстрого землетрясения в медленное.

Существуют два разных подхода. Первый подход — за счет внешнего взрывного воздействия попытаться снизить интенсивность землетрясения, то есть разменять одно большое землетрясение на множество мелких. Но этот путь зачастую не дает никакого выигрыша в безопасности для людей. Второй способ — это инжекция специальных жидкостей или флюидов в разломную зону. Тогда в зависимости от свойств флюида хрупкое разрушение переходит в механизмы вязкопластичной деформации.

«Мы в своих лабораторных экспериментах начинаем понимать, какую жидкость надо инжектировать в разлом, какие свойства этой жидкости должны быть и какой характерный размер зоны воздействия должен быть. Следующий шаг — выявление особенностей структуры разломов на основе сейсмоакустических данных и, тем самым, определение зоны воздействия. Это будет новый этап нашего понимания природы землетрясений», — заключает Алексей Остапчук. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.