ГЕОГРАФИЯ (последнее)
ГНЕВ ЗЕМЛИ
Актуальные публикации по вопросам географии и смежных наук.
Кандидат физико-математических наук Лев ГОЛУБЧИКОВ, координационный центр "Управляемый термоядерный синтез - международные проекты" при РНЦ "Курчатовский институт", кандидат физико-математических наук Николай РЫХЛИНСКИЙ, Институт инновационных методов геофизики (Москва)
Статистика показывает: более половины смертных случаев и разрушений вследствие природных катастроф приходится на долю землетрясений. Разумеется, заблаговременное определение их места и времени позволило бы избежать многих жертв. И геофизики всего мира не одно десятилетие ищут способы предсказания этого опаснейшего явления. К сожалению, их усилия пока не увенчались успехом, что привело к уменьшению государственного финансирования таких работ. Однако важность проблемы требует внимательного отношения к любым новым идеям и полученным результатам на пути ее решения.
Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред.)
стр. 45
Литосферные плиты и блоки земной коры.
По предложению профессора Р. Геллара из Токийского университета предсказанием следует считать установление даты вероятного землетрясения с магнитудой >7 приблизительно за 3 суток до самого события в радиусе до 50 км от его эпицентра. Но после многочисленных тщетных попыток добиться подобного результата специалисты в конце XX в. перешли к менее обязывающему термину "прогноз". Он может быть долгосрочным (сотни-десятки лет), среднесрочным (от нескольких лет до месяцев) и краткосрочным (до нескольких дней).
В 1996 г. английское Королевское астрономическое общество и международная Объединенная ассоциация геофизики провели совещание "Оценка проектов по прогнозу землетрясений". Практически все выступавшие на нем были солидарны в скептическом отношении к соответствующим попыткам. Причины этого - хаотическая природа процессов в очаге стихийного бедствия, незнание механизма регистрируемых в сотнях километров от него электромагнитных сигналов, отсутствие физической основы для прогноза отдельного землетрясения и т. д. Прошедшее с тех пор десятилетие не добавило сейсмологам оптимизма в данном отношении. Однако ради объективности нельзя не упомянуть мнение члена японской Императорской академии наук Сейя Уеда: практический краткосрочный прогноз колебаний земной коры возможен к 2015 г.
На фоне столь неутешительных в целом выводов кажется фантастическим случай, произошедший 4 февраля 1975 г. в Китае. Губернатор города Хайчен объявил тревогу за 5 ч 26 мин до начала разгула стихии. В результате населенный пункт с более 100 тыс. жителей оказался полностью разрушенным, но человеческие жертвы - единичными!* Второй аналогичный инцидент имел место в Поднебесной 3 апреля 1978 г. в районе Синжан: оттуда заблаговременно вывезли 150 тыс. человек и никто не погиб.
Надо отдать должное решительности представителей местной власти, не побоявшихся распорядиться о срочной эвакуации, основываясь только на здравом смысле и опыте поколений. Дело в том, что описываемые события пришлись на холодное время года, и если уж пресмыкающиеся вылезли из своих нор на снег - значит, дело серьезное. Но это еще не наука. По-видимому, назрела необходимость создания мировой службы не только регистрации, но и прогноза рассматриваемых опаснейших явлений, а также надежной системы своевременного оповещения населения об их приближении.
В принципе "предвидеть" возникновение исследуемых нами событий можно было бы с привлечением математики при условии, что физика их ясна и проверена многолетними наблюдениями. Увы, до этого пока далеко. Имеются лишь предложения по объяснению развития землетрясения определенного класса и активной диагностике "предвестников" - регулярно перед ним появляющихся (или изменяющихся) характеристик земной коры и атмосферы. Известно уже около 200 таких признаков надвигающейся беды (вплоть до резкого повышения потливости у домашних животных за несколько часов до ее начала), 20 из них упоминают наиболее часто. Причем нередко их наблюдают на площади, превышающей размеры очага колебаний земной поверхности на порядок и более.
Попробуем разобраться в природе этих до конца пока не изученных страшных явлений природы. Согласно
* См.: В. А. Моргунов. Прогноз землетрясения на завтра. - Наука в России. 2004, N 1 (прим. ред.).
стр. 46
концепции движения континентов, главные идеи которой сейчас признаны мировым научным сообществом, Земля покрыта девятью крупными литосферными плитами. Они движутся, взаимодействуют друг с другом и с рифтовыми зонами в Тихом и Атлантическом океанах (что со временем привело к "отщеплению" от указанных огромных блоков земной коры 33 более мелких). Материки при этом сходятся и вращаются подобно обширным ледяным полям в Арктическом бассейне. В результате Тихий океан ежегодно сжимается на 5 - 7 см, Атлантический - на столько же увеличивается, т.е. Америка удаляется от Европы.
Причина подобных подвижек - мощные конвективные процессы в мантии*. Их энергия, преобразующаяся в энергию деформации и разрушения сталкивающихся плит (что и вызывает соответствующие подземные толчки), чрезвычайно велика. С такой силой не способны конкурировать никакие иные (скажем, связанные с собственными колебаниями нашей планеты, лунными и солнечными приливами, влиянием космоса).
По статистике выделяют три основных сейсмических пояса: Тихоокеанский (85% землетрясений), Срединно-Атлантический (8%) и Средиземноморский (7%). Триггерами - "пусковыми механизмами" - разгула стихии служат извержения вулканов, фазовые переходы в твердых породах коры, движения в ее трещинах флюидов (жидких растворов, циркулирующих на больших глубинах). А в наш индустриальный век к ним добавляется деятельность человека: создание искусственных водохранилищ, ядерные испытания, горные разработки** и др.
Существуют две главные разновидности исследуемых природных явлений. Одна связана с глубокими разломами (вплоть до 700 км) и тектоническим движением литосферных плит, другая - со смещением отдельных менее крупных блоков, вызывающим повышение деформирующего напряжения в местах их соприкосновения. Землетрясения второй категории с очагами на глубине 10 - 15 км - самые непредсказуемые и опасные для человека. Кстати, именно в данной относительно холодной и хрупкой верхней части коры регистрируют не менее 75% землетрясений.
Согласно нашей концепции принципиально возможен комплексный подход к предсказанию указанных "поверхностных" землетрясений. Он базируется на новом активном электромагнитном методе диагностики их "предшественников", надежных экспериментальных данных о возможности воздействовать на очаг "подготавливаемого" природой стихийного бедствия и непротиворечивом объяснении соответствующих процессов теоретической моделью. Отдельно нужно сказать об эффекте Ребиндера, позволяющем замкнуть в единую цепь все перечисленные звенья предлагаемого способа решения рассматриваемой проблемы.
В 1928 г. наш соотечественник Петр Ребиндер (академик с 1946 г.) открыл новое физическое явление: если находящееся в напряженном состоянии твердое тело вступает в контакт с жидкой или газовой адсорбционно-активной (т.е. способной к интенсивному взаимодействию) средой, то оно становится менее прочным вследствие физико-химических процессов в его поверхностном слое.
Полного математического и физического описания данного феномена пока нет. Скорее всего, его можно объяснить межмолекулярным взаимодействием (в на-
* См.: В. П. Трубицын. Глобальная тектоника плит: новый поворот? - Наука в России, 2003, N 2 (прим. ред.).
** См.: В. И. Осипов. Угрозы земных стихий. - Наука в России, 2005, N 2 (прим. ред.).
стр. 47
Схема действия жидкой фазы (флюидов) в вершинах трещин твердой породы, приводящего к понижению ее прочности и последующему разрушению (эффект Ребиндера).
шем случае - электрически нейтральных атомов или молекул стенок трещины в твердой породе земной коры и всасываемых туда флюидов). Его механизм впервые качественно описал голландский физик, нобелевский лауреат (1910 г.) Ян Дидерик ван-дер-Ваальс. Он предположил: между близко находящимися нейтральными молекулами возникает сила отталкивания, между удаленными - притяжения. Минимум потенциальной энергии таких "взаимоотношений" приходится на расстояние, где обе величины уравновешивают друг друга.
Мы исходим из того, что лавинный рост объема трещин перед землетрясением обусловлен именно попаданием в них флюидов (что подтверждают лабораторные эксперименты). Эти сильные поверхностно-активные вещества - насыщенные растворы солей с кислотными или щелочными свойствами - способны значительно усилить действие эффекта Ребиндера. Они на много порядков снижают на стенках трещины свободную энергию, т.е. связанную с ориентанионными, индукционными, дисперсными силами притяжения молекул, и, следовательно, облегчают разрыв связей между последними. В результате прочность породы существенно снижается. Подчеркнем: эффект Ребиндера действует лишь при непрерывной нагрузке на тело (в рассматриваемом случае обеспечиваемой глобальным непрерывным движением континентальных плит с разными скоростями) одновременно с его смачиванием. Таким образом физико-химическая и механическая составляющие создают условия, в конце концов приводящие к землетрясению.
Интересно, что замеры показали: в Сверхглубокой скважине (12600 м) на Кольском полуострове при давлениях больше 1000 атм и температурах свыше 200°С есть концентрированные горячие растворы солей, действующие на породу гораздо сильнее обычной воды*. А ведь она, как свидетельствуют лабораторные эксперименты, уменьшает энергию связей в трещинах на несколько порядков! Причем, согласно результатам опытов, решающую роль в рассматриваемом процессе играет именно проникновение активных атомов (молекул) флюидов к месту предразрушения - клюву (вершине) трещины после ее расширения, произошедшего за счет подвижек отдельных блоков земной коры.
Надо сказать, люди, наблюдая за "предвестниками" землетрясений, как правило, остаются лишь пассивными регистраторами случайных явлений без возможности набрать нужную для научного анализа статистику. Так, один из давно известных активных методов электромагнитного зондирования земной коры фиксирует изменения удельного электрического сопротивления в заданном ее объеме при возникновении там колебаний. Однако он не дает надежных результатов для построения адекватной и непротиворечивой модели рассматриваемого стихийного бедствия: отраженный от нижних слоев коры сигнал как бы "размазывается" по большой площади и к тому же зависит от многих неконтролируемых факторов (например, от недавно прошедшего дождя).
Тем не менее исследователи упорно ищут выход из создавшегося, казалось бы, тупика в прогнозировании землетрясений. Ключевой элемент нашего подхода к этой проблеме - предложенный и экспериментально испытанный еще 17 лет назад одним из авторов данной статьи Николаем Рыхлинским метод пространственной фильтрации "паразитных" рассеянных электрических полей. Он позволяет достовернее (хотя и косвенно), чем вышеописанный, определять изменение удельного электрического сопротивления в заданном объеме земной коры. Скажем, можно измерять поступающие оттуда отраженные электрические сигналы, регистрируемые строго подточкой наблюдения, при условии, что зафиксировано расстояние между их приемником и источником зондирующего излучения. Естественно, из поступающей из-под земли "информации" надо вычленить нужную, для чего "фильтром" служит датчик, состоящий из двух заземлений: точечного и кольцевого с заданным радиусом.
Для исключения зависимости параметров исследуемых сигналов от силы тока источника возбуждения их нормируют (приводят меняющиеся значения к общему знаменателю) не на ее величину, в отличие от традиционных способов электромагнитного зондирования, а на некий индифферентный к ней параметр, пропорциональный плотности тока источника. Он инвариантен к боковым неоднородностям исследуемой среды (т.е. не реаги-
* См.: Е. А. Козловский. Десять тысяч метров открытий. - Наука в России, 2001. N 1 (прим. ред.).
стр. 48
Координаты экспериментов по исследованию "предвестников" землетрясения методом Рыхлинского в рифтовой зоне озера Байкал: ∅ - место регистрирующей аппаратуры; ∅' - импульсный генератор тока; о2, о4, о6 - зарегистрированные землетрясения.
рует на перераспределение электрического поля в объеме, где распространяется зондирующий сигнал), а главное - не подвержен искажающему влиянию локальных неоднородностей, находящихся непосредственно под точкой наблюдения. К ним, в частности, относится соответствующий поверхностный слой земной коры, электрическое сопротивление которого непрерывно и непредсказуемо варьируется, в том числе в унисон с местными погодными и климатическими изменениями. Следует заметить: именно последние делают практически непригодными все известные несейсмологические методы наблюдений за "предвестниками" землетрясений.
Проверку предложенного метода осуществили в 1990 г. в рифтовой зоне озера Байкал (из-за отсутствия полного комплекта оборудования только на частоте 0,05 Гц). Зондирование проводили ежедневно в 11 ч по иркутскому времени, кроме воскресений и праздничных дней. Наибольший интерес вызвала аномалия сигналов 8 января: через 21 ч 09 мин после ее регистрации вблизи точки возбуждения оказался эпицентр землетрясения энергией 1 трлн Дж, зарегистрированного сейсмическими станциями. В поселке Кабанск, где образует дельту впадающая в Байкал Селенга (Бурятия), его сила равнялась 4 баллам. А вот изменений традиционно применяемого параметра активного электромагнитного зондирования выявить на фоне помех не удалось.
Электрофизические методы зондирования основаны на регистрации увеличения амплитуды отраженного сигнала, которое наблюдается при повышении электропроводности породы. Физику данного процесса мы связываем с ростом "ансамбля" трещин и заполнением его проводящими ток флюидами. После достижения пикового значения, а затем спада измеряемого сигнала с задержкой около одних суток и происходит землетрясение*. Его гипоцентр (центральную точку) и эпицентр определяют с использованием известных измерительных систем.
Напомним: описанные эксперименты проводили более полутора десятилетий назад на примитивном с точки зрения сегодняшнего дня оборудовании и только на одной частоте. Использование же двух позволит "отсечь" информацию из верхних слоев земной поверхности, где заведомо не ожидается очагов землетрясения, и тем самым в несколько раз усилить регистрируемые отраженные сигналы. А современная аппаратура даст возможность их автоматически записывать и передавать с помощью спутников на пункты обработки и предупреждения о возможных катастрофических колебаниях земной коры.
Более того, опытные данные показывают: в момент, когда начинает спадать пик зарегистрированного сигнала "предвестника" сильного землетрясения, последнее в принципе достижимо "разменять" на несколько неопасных (с малыми амплитудами) с помощью, скажем, мощного импульсного разряда от магнитогидродинамического генератора или индуктивного накопителя. Так мы не только спрогнозируем, но и отвратим "гнев Земли".
Авторы благодарят за полезную информацию и дискуссии по материалам данной статьи сотрудника Института физической химии РАН Александра Малкина
* См.: Г. А. Соболев. Землетрясение: от лаборатории к очагу. - Наука в России, 2003. N 5 (прим. ред.).
Статистика показывает: более половины смертных случаев и разрушений вследствие природных катастроф приходится на долю землетрясений. Разумеется, заблаговременное определение их места и времени позволило бы избежать многих жертв. И геофизики всего мира не одно десятилетие ищут способы предсказания этого опаснейшего явления. К сожалению, их усилия пока не увенчались успехом, что привело к уменьшению государственного финансирования таких работ. Однако важность проблемы требует внимательного отношения к любым новым идеям и полученным результатам на пути ее решения.
Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред.)
стр. 45
Литосферные плиты и блоки земной коры.
По предложению профессора Р. Геллара из Токийского университета предсказанием следует считать установление даты вероятного землетрясения с магнитудой >7 приблизительно за 3 суток до самого события в радиусе до 50 км от его эпицентра. Но после многочисленных тщетных попыток добиться подобного результата специалисты в конце XX в. перешли к менее обязывающему термину "прогноз". Он может быть долгосрочным (сотни-десятки лет), среднесрочным (от нескольких лет до месяцев) и краткосрочным (до нескольких дней).
В 1996 г. английское Королевское астрономическое общество и международная Объединенная ассоциация геофизики провели совещание "Оценка проектов по прогнозу землетрясений". Практически все выступавшие на нем были солидарны в скептическом отношении к соответствующим попыткам. Причины этого - хаотическая природа процессов в очаге стихийного бедствия, незнание механизма регистрируемых в сотнях километров от него электромагнитных сигналов, отсутствие физической основы для прогноза отдельного землетрясения и т. д. Прошедшее с тех пор десятилетие не добавило сейсмологам оптимизма в данном отношении. Однако ради объективности нельзя не упомянуть мнение члена японской Императорской академии наук Сейя Уеда: практический краткосрочный прогноз колебаний земной коры возможен к 2015 г.
На фоне столь неутешительных в целом выводов кажется фантастическим случай, произошедший 4 февраля 1975 г. в Китае. Губернатор города Хайчен объявил тревогу за 5 ч 26 мин до начала разгула стихии. В результате населенный пункт с более 100 тыс. жителей оказался полностью разрушенным, но человеческие жертвы - единичными!* Второй аналогичный инцидент имел место в Поднебесной 3 апреля 1978 г. в районе Синжан: оттуда заблаговременно вывезли 150 тыс. человек и никто не погиб.
Надо отдать должное решительности представителей местной власти, не побоявшихся распорядиться о срочной эвакуации, основываясь только на здравом смысле и опыте поколений. Дело в том, что описываемые события пришлись на холодное время года, и если уж пресмыкающиеся вылезли из своих нор на снег - значит, дело серьезное. Но это еще не наука. По-видимому, назрела необходимость создания мировой службы не только регистрации, но и прогноза рассматриваемых опаснейших явлений, а также надежной системы своевременного оповещения населения об их приближении.
В принципе "предвидеть" возникновение исследуемых нами событий можно было бы с привлечением математики при условии, что физика их ясна и проверена многолетними наблюдениями. Увы, до этого пока далеко. Имеются лишь предложения по объяснению развития землетрясения определенного класса и активной диагностике "предвестников" - регулярно перед ним появляющихся (или изменяющихся) характеристик земной коры и атмосферы. Известно уже около 200 таких признаков надвигающейся беды (вплоть до резкого повышения потливости у домашних животных за несколько часов до ее начала), 20 из них упоминают наиболее часто. Причем нередко их наблюдают на площади, превышающей размеры очага колебаний земной поверхности на порядок и более.
Попробуем разобраться в природе этих до конца пока не изученных страшных явлений природы. Согласно
* См.: В. А. Моргунов. Прогноз землетрясения на завтра. - Наука в России. 2004, N 1 (прим. ред.).
стр. 46
концепции движения континентов, главные идеи которой сейчас признаны мировым научным сообществом, Земля покрыта девятью крупными литосферными плитами. Они движутся, взаимодействуют друг с другом и с рифтовыми зонами в Тихом и Атлантическом океанах (что со временем привело к "отщеплению" от указанных огромных блоков земной коры 33 более мелких). Материки при этом сходятся и вращаются подобно обширным ледяным полям в Арктическом бассейне. В результате Тихий океан ежегодно сжимается на 5 - 7 см, Атлантический - на столько же увеличивается, т.е. Америка удаляется от Европы.
Причина подобных подвижек - мощные конвективные процессы в мантии*. Их энергия, преобразующаяся в энергию деформации и разрушения сталкивающихся плит (что и вызывает соответствующие подземные толчки), чрезвычайно велика. С такой силой не способны конкурировать никакие иные (скажем, связанные с собственными колебаниями нашей планеты, лунными и солнечными приливами, влиянием космоса).
По статистике выделяют три основных сейсмических пояса: Тихоокеанский (85% землетрясений), Срединно-Атлантический (8%) и Средиземноморский (7%). Триггерами - "пусковыми механизмами" - разгула стихии служат извержения вулканов, фазовые переходы в твердых породах коры, движения в ее трещинах флюидов (жидких растворов, циркулирующих на больших глубинах). А в наш индустриальный век к ним добавляется деятельность человека: создание искусственных водохранилищ, ядерные испытания, горные разработки** и др.
Существуют две главные разновидности исследуемых природных явлений. Одна связана с глубокими разломами (вплоть до 700 км) и тектоническим движением литосферных плит, другая - со смещением отдельных менее крупных блоков, вызывающим повышение деформирующего напряжения в местах их соприкосновения. Землетрясения второй категории с очагами на глубине 10 - 15 км - самые непредсказуемые и опасные для человека. Кстати, именно в данной относительно холодной и хрупкой верхней части коры регистрируют не менее 75% землетрясений.
Согласно нашей концепции принципиально возможен комплексный подход к предсказанию указанных "поверхностных" землетрясений. Он базируется на новом активном электромагнитном методе диагностики их "предшественников", надежных экспериментальных данных о возможности воздействовать на очаг "подготавливаемого" природой стихийного бедствия и непротиворечивом объяснении соответствующих процессов теоретической моделью. Отдельно нужно сказать об эффекте Ребиндера, позволяющем замкнуть в единую цепь все перечисленные звенья предлагаемого способа решения рассматриваемой проблемы.
В 1928 г. наш соотечественник Петр Ребиндер (академик с 1946 г.) открыл новое физическое явление: если находящееся в напряженном состоянии твердое тело вступает в контакт с жидкой или газовой адсорбционно-активной (т.е. способной к интенсивному взаимодействию) средой, то оно становится менее прочным вследствие физико-химических процессов в его поверхностном слое.
Полного математического и физического описания данного феномена пока нет. Скорее всего, его можно объяснить межмолекулярным взаимодействием (в на-
* См.: В. П. Трубицын. Глобальная тектоника плит: новый поворот? - Наука в России, 2003, N 2 (прим. ред.).
** См.: В. И. Осипов. Угрозы земных стихий. - Наука в России, 2005, N 2 (прим. ред.).
стр. 47
Схема действия жидкой фазы (флюидов) в вершинах трещин твердой породы, приводящего к понижению ее прочности и последующему разрушению (эффект Ребиндера).
шем случае - электрически нейтральных атомов или молекул стенок трещины в твердой породе земной коры и всасываемых туда флюидов). Его механизм впервые качественно описал голландский физик, нобелевский лауреат (1910 г.) Ян Дидерик ван-дер-Ваальс. Он предположил: между близко находящимися нейтральными молекулами возникает сила отталкивания, между удаленными - притяжения. Минимум потенциальной энергии таких "взаимоотношений" приходится на расстояние, где обе величины уравновешивают друг друга.
Мы исходим из того, что лавинный рост объема трещин перед землетрясением обусловлен именно попаданием в них флюидов (что подтверждают лабораторные эксперименты). Эти сильные поверхностно-активные вещества - насыщенные растворы солей с кислотными или щелочными свойствами - способны значительно усилить действие эффекта Ребиндера. Они на много порядков снижают на стенках трещины свободную энергию, т.е. связанную с ориентанионными, индукционными, дисперсными силами притяжения молекул, и, следовательно, облегчают разрыв связей между последними. В результате прочность породы существенно снижается. Подчеркнем: эффект Ребиндера действует лишь при непрерывной нагрузке на тело (в рассматриваемом случае обеспечиваемой глобальным непрерывным движением континентальных плит с разными скоростями) одновременно с его смачиванием. Таким образом физико-химическая и механическая составляющие создают условия, в конце концов приводящие к землетрясению.
Интересно, что замеры показали: в Сверхглубокой скважине (12600 м) на Кольском полуострове при давлениях больше 1000 атм и температурах свыше 200°С есть концентрированные горячие растворы солей, действующие на породу гораздо сильнее обычной воды*. А ведь она, как свидетельствуют лабораторные эксперименты, уменьшает энергию связей в трещинах на несколько порядков! Причем, согласно результатам опытов, решающую роль в рассматриваемом процессе играет именно проникновение активных атомов (молекул) флюидов к месту предразрушения - клюву (вершине) трещины после ее расширения, произошедшего за счет подвижек отдельных блоков земной коры.
Надо сказать, люди, наблюдая за "предвестниками" землетрясений, как правило, остаются лишь пассивными регистраторами случайных явлений без возможности набрать нужную для научного анализа статистику. Так, один из давно известных активных методов электромагнитного зондирования земной коры фиксирует изменения удельного электрического сопротивления в заданном ее объеме при возникновении там колебаний. Однако он не дает надежных результатов для построения адекватной и непротиворечивой модели рассматриваемого стихийного бедствия: отраженный от нижних слоев коры сигнал как бы "размазывается" по большой площади и к тому же зависит от многих неконтролируемых факторов (например, от недавно прошедшего дождя).
Тем не менее исследователи упорно ищут выход из создавшегося, казалось бы, тупика в прогнозировании землетрясений. Ключевой элемент нашего подхода к этой проблеме - предложенный и экспериментально испытанный еще 17 лет назад одним из авторов данной статьи Николаем Рыхлинским метод пространственной фильтрации "паразитных" рассеянных электрических полей. Он позволяет достовернее (хотя и косвенно), чем вышеописанный, определять изменение удельного электрического сопротивления в заданном объеме земной коры. Скажем, можно измерять поступающие оттуда отраженные электрические сигналы, регистрируемые строго подточкой наблюдения, при условии, что зафиксировано расстояние между их приемником и источником зондирующего излучения. Естественно, из поступающей из-под земли "информации" надо вычленить нужную, для чего "фильтром" служит датчик, состоящий из двух заземлений: точечного и кольцевого с заданным радиусом.
Для исключения зависимости параметров исследуемых сигналов от силы тока источника возбуждения их нормируют (приводят меняющиеся значения к общему знаменателю) не на ее величину, в отличие от традиционных способов электромагнитного зондирования, а на некий индифферентный к ней параметр, пропорциональный плотности тока источника. Он инвариантен к боковым неоднородностям исследуемой среды (т.е. не реаги-
* См.: Е. А. Козловский. Десять тысяч метров открытий. - Наука в России, 2001. N 1 (прим. ред.).
стр. 48
Координаты экспериментов по исследованию "предвестников" землетрясения методом Рыхлинского в рифтовой зоне озера Байкал: ∅ - место регистрирующей аппаратуры; ∅' - импульсный генератор тока; о2, о4, о6 - зарегистрированные землетрясения.
рует на перераспределение электрического поля в объеме, где распространяется зондирующий сигнал), а главное - не подвержен искажающему влиянию локальных неоднородностей, находящихся непосредственно под точкой наблюдения. К ним, в частности, относится соответствующий поверхностный слой земной коры, электрическое сопротивление которого непрерывно и непредсказуемо варьируется, в том числе в унисон с местными погодными и климатическими изменениями. Следует заметить: именно последние делают практически непригодными все известные несейсмологические методы наблюдений за "предвестниками" землетрясений.
Проверку предложенного метода осуществили в 1990 г. в рифтовой зоне озера Байкал (из-за отсутствия полного комплекта оборудования только на частоте 0,05 Гц). Зондирование проводили ежедневно в 11 ч по иркутскому времени, кроме воскресений и праздничных дней. Наибольший интерес вызвала аномалия сигналов 8 января: через 21 ч 09 мин после ее регистрации вблизи точки возбуждения оказался эпицентр землетрясения энергией 1 трлн Дж, зарегистрированного сейсмическими станциями. В поселке Кабанск, где образует дельту впадающая в Байкал Селенга (Бурятия), его сила равнялась 4 баллам. А вот изменений традиционно применяемого параметра активного электромагнитного зондирования выявить на фоне помех не удалось.
Электрофизические методы зондирования основаны на регистрации увеличения амплитуды отраженного сигнала, которое наблюдается при повышении электропроводности породы. Физику данного процесса мы связываем с ростом "ансамбля" трещин и заполнением его проводящими ток флюидами. После достижения пикового значения, а затем спада измеряемого сигнала с задержкой около одних суток и происходит землетрясение*. Его гипоцентр (центральную точку) и эпицентр определяют с использованием известных измерительных систем.
Напомним: описанные эксперименты проводили более полутора десятилетий назад на примитивном с точки зрения сегодняшнего дня оборудовании и только на одной частоте. Использование же двух позволит "отсечь" информацию из верхних слоев земной поверхности, где заведомо не ожидается очагов землетрясения, и тем самым в несколько раз усилить регистрируемые отраженные сигналы. А современная аппаратура даст возможность их автоматически записывать и передавать с помощью спутников на пункты обработки и предупреждения о возможных катастрофических колебаниях земной коры.
Более того, опытные данные показывают: в момент, когда начинает спадать пик зарегистрированного сигнала "предвестника" сильного землетрясения, последнее в принципе достижимо "разменять" на несколько неопасных (с малыми амплитудами) с помощью, скажем, мощного импульсного разряда от магнитогидродинамического генератора или индуктивного накопителя. Так мы не только спрогнозируем, но и отвратим "гнев Земли".
Авторы благодарят за полезную информацию и дискуссии по материалам данной статьи сотрудника Института физической химии РАН Александра Малкина
* См.: Г. А. Соболев. Землетрясение: от лаборатории к очагу. - Наука в России, 2003. N 5 (прим. ред.).
Опубликовано 30 июня 2014 года
Новые статьи на library.by:
ГЕОГРАФИЯ:
Комментируем публикацию: ГНЕВ ЗЕМЛИ
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Предполагаемый источник
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1404156481 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций