background image
четверг
k
12, 5 февраля 2015 г.
ПОИСКИ, НАХОДКИ, РАЗМЫШЛЕНИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
Город науки
Через тернии к звздам!
В ы п у с к 100
Иосиф Липович, почему наука не мо
жет предвидеть такие катастрофы, как
землетрясение 2011 года в Японии? Я чи
тал, что сейсмологи были шокированы
неожиданностью этого события
Это было сильнейшее землетрясение
с магнитудой 9, сопровождавшееся мощ
ным цунами. Сильно пострадала атомная
электростанция, последствия е разруше
ния ещ не преодолены. И хотя эпицентр
землетрясения находился на расстоянии
150200 км от сети многочисленных стан
ций мониторинга сейсмической опаснос
ти, эта сеть даже не шелохнулась. Стало
очевидным, что для прогноза она беспо
лезна. Весь мониторинг направлялся толь
ко на поиск каких либо возмущений раз
личных полей, но не рассматривались гео
физические особенности фонового про
цесса, который занимает преимуществен
ное время в сейсмическом цикле. А между
возмущением какого либо параметра и
сейсмическим актом проходят многие ме
сяцы или годы фонового процесса, а поло
жение эпицентра (гипоцентра) и области
возмущений не совпадают в пространстве.
Что прогнозировать?
И самое главное. Основной мониторинг
ведтся в поверхностном слое коры. По
верхностный слой практически не нагру
жен и расслон, и на него действуют фоно
вые поля. В этом же слое происходит раз
грузка природных газов из более глубоких
горизонтов. Поверхностный слой не свя
зан прямо с зоной, где начинают формиро
ваться условия для проявления сейсми
ческих событий. Влияние поверхностного
слоя исчезает глубже 56 км.
Такой подход поиска предвестников за
ведомо был проигрышным. Результаты за
последние 20 лет печальные Нефтегорск,
Кобе, Сычуань, Чили, Суматра и другие.
Общее число жертв близко к миллиону че
ловек. Необходимо помнить, что только
краткосрочный прогноз положения эпицен
тральных зон сильнейших землетрясений
имеет практическую значимость.
Если вс так плохо, что нибудь дела
ется для выхода из этого положения?
Сейсмологи, занимающиеся прогно
зом землетрясений, зашли в тупик и, са
мое главное, начали это понимать. Науч
Можно ли предвидеть атаки стихии?
На подступах к реальному краткосрочному прогнозу сильнейших землетрясений
И.Л. ГУФЕЛЬД, доктор физико матема
тических наук, академик РАКЦ, главный
научный сотрудник Института физики Зем
ли им. О.Ю. Шмидта РАН один из ста
рейших авторов Калининградки и Го
рода науки. Краткосрочный прогноз силь
нейших землетрясений давняя тема его
исследований. Об этой глобальной про
блеме наша сегодняшняя беседа.
ные исследования по лабораторному мо
делированию развивались вне пробле
мы землетрясений. Казалось бы, вс про
сто. Трясение Земли вызвано трещиной
в земной коре. Это можно моделировать
на образце. Прогрессирующее трещино
образование вызывает магистральную
трещину. Вс наглядно, нужно искать ана
логи предвестников в земной коре и
иметь больше станций сейсмического и
геофизического мониторинга. А резуль
таты негативные.
Однако основные результаты по гео
логической среде были получены ещ
советскими исследователями. Членкор
РАН А.В. Николаев экспериментально по
казал, что процессы в среде происходят
на различных масштабных уровнях. В
начале 80 годов профессор В.Н. Никола
евский опубликовал работы по геологи
ческим особенностям земной коры,
вплоть до границы Мохо (3040 км). Он
показал, что кора под действием литос
татического давления и флюида разру
шена. Трещиноватость поддерживается
на локальном уровне. И в среде за счт
чисто механического дополнительного
нагружения не могут происходить круп
номасштабные разрывы, а следователь
но, сильные землетрясения. Парадокс
сильных землетрясений!
Дальше ещ интереснее. Академик М.А.
Садовский с коллегами, обсуждая блоко
вое строение земной коры, сделали вывод,
что подготовка сильных сейсмических яв
лений обусловлена процессами взаимо
действия блоков на платформах, а не про
грессирующим трещинообразованием. Это
относится не только к структурам плат
форм, но и зонам субдукции. Из этого
следует, что процессы, приводящие к сей
смическим актам различной энергии, прин
ципиально другие.
То есть землетрясения не являются
следствием процессов трещинообразова
ния?
Странно звучит? Но доказать это
очень легко. Посмотрите на рис.1. Это
сечение зоны субдукции в Камчатском
регионе с отметкой гипоцентров сейсми
ческих событий разной энергии за период
всего в 60 лет. Ещ М.А. Садовский отме
чал: если сейсмический акт проявляется
трещиной, а сейсмический процесс про
должается в этой зоне десятки милли
онов лет, то среда давно должна была
превратиться в песок, однако этого не
происходит. В этой среде непрерывно
воспроизводятся сейсмические акты раз
личной энергии. Обратим внимание на
область сочленения горизонтального уча
стка океанической коры и опускающей
ся части коры. Если бы этот участок был
разрушен и поддерживался в этом состо
янии, то ни о каком движении плиты вниз
речь не могла идти. Океаническая кора в
этой зоне сохраняет конструкционную
целостность. Похожая ситуация характер
на также для внутриблоковых структур
сейсмоактивных регионов.
Но должны быть ещ факторы, конт
ролирующие сам сейсмический процесс?
В сейсмическом процессе не рассмат
ривалась планетарная водородная дегаза
ция Земли. Восходящие планетарные потоки
лгких газов очень большие. С восходящими
потоками преимущественно водорода свя
зываются формирование громадных про
странственных резервуаров нефти и газа,
возобновляемые залежи нефти, повсемест
ные сланцевый газ и нефть (!), нефть в
кристаллических массивах фундамента (?!),
озоновые дыры. Сток лгких газов в литос
фере осуществляется во внутриблоковых
структурах по каналу тврдая фаза флю
ид тврдая фаза и вдоль граничных и
разрывных структур. Роль водородной дега
зации в жизни Земли рассматривалась со
ветскими и российскими учными академи
ками РАН В.И. Вернадским, А.П. Виноградо
вым, П.Н. Кропоткиным, А.А. Маракушевым,
Ф.А. Летниковым.
Водородная дегазация оказывает суще
ственное влияние на формирование мега
структур и процессы, протекающие в сре
де. Это ранее не учитывалось. Например,
водород вызывает аморфизацию и тексту
рирование граничных структур, которые
могут обеспечивать сверхконтрастное дви
жение блоков относительно друг друга и
движение океанической коры в мантию.
Именно это и наблюдается. Фиксируется
колебательный режим изменения парамет
ров среды как следствие водородной дега
зации. Необходимо иметь в виду, что прояв
ление масштабности процессов дегазации
и их геологические следствия невозможно
моделировать в лабораторном эксперимен
те. Следовательно, пропуск ряда действую
щих в среде процессов был очевиден.
Как знания о структуре и процессах в
земной коре, литосфере могут помочь в
решении основной проблемы прогноза
землетрясений?
Не зная среды, нельзя прогнозиро
вать динамические явления в среде. Иска
жать смысл необходимых работ могут так
же используемые термины. Например, ка
кой акт мы должны прогнозировать? Зем
летрясение это вторичный эффект. А
мы должны говорить о первичном сейсми
ческом акте, что это трещина, разрыв
или нечто другое? Это главное. Для пони
мания этого нужно хорошо представлять
особенности структуры и строения геоло
гической среды. Это должен был быть пер
вый и главный этап работы. Поиск же при
чин главного акта или сейсмического со
бытия и его природы оставался в не поля
зрения сейсмологов.
Этим вопросам и проблемам посвяще
на ваша новая книга?
Именно так. Книга Сейсмический
процесс в зоне субдукции. Мониторинг
фонового режима написана в соавтор
стве с д.т.н., профессором Олегом Никола
евичем Новословым (ФЭСТ МГУЛ). Мы
подчркиваем, что для прогнозирования
сейсмического акта, мега или сильнейше
го, необходимо контролировать фоновый
сейсмический режим и оценивать его ха
рактеристики. Но не по статистике собы
тий слабой и средней силы. Это не характе
ристики процесса. Необходимо оценивать
состояние среды и е динамику.
Если я правильно понимаю, физика
сейсмических актов и фонового режима
может отличаться в различных зонах зем
ного шара
Если рассматривать сейсмотектони
ческие мегаструктуры, то их можно разде
лить на два основных типа разломно
блоковая структура платформ и зоны суб
дукции. Вначале о пространственно свя
занной разломно блоковой структуре ши
ротного сейсмического пояса это Ки
тай, север Индии, Пакистан, Афганистан,
республики Средней Азии, Иран, Ирак, Тур
ция. Получены геолого геофизические дан
ные, показывающие, что существует взаи
модействие блоков между собой. Такое
мы контролировать не можем. Слишком
большие масштабы. Здесь сейсмический
акт это не трещина или разрыв, а быст
рая подвижка одного блока относительно
другого, связанная с резким уменьшением
коэффициента трения и процессами водо
родной дегазации. И на какой граничной
структуре в широтном поясе произойдт
сейсмический акт, приводящий к сильней
шим землетрясениям? Можно привести
примеры. 7 декабря 1988 года произошло
разрушительное землетрясение в Арме
нии, в зоне которого ничего особенного не
наблюдали. Таких тихих мест много. В
80 годы в Калифорнии трижды неудачно
прогнозировали сильнейшее землетрясе
ние. Затем оно произошло, но в другом
месте. В Китае в 1975 году был один удач
ный прогноз, но затем неудачи. Должен
быть краткосрочный прогноз эпицентраль
ной зоны и объявленный период опаснос
ти не более нескольких суток.
Поиски предвестников сильнейших
землетрясений проводятся не один деся
ток лет. Сейсмологи задавали себе воп
рос, почему они не достигают цели?
По неизменным представлениям
сейсмологов, сейсмический акт это
трещина или разрыв. На этой основе стро
ятся мониторинг и анализ режима сейс
мичности. Это субъективные причины от
сутствия результатов. Объективна при
чина неполнота наших фундаменталь
ных знаний о среде, хотя эти работы
должны были проводиться в приоритет
ном порядке. В сейсмоактивных районах
Северного Кавказа, Саяно Байкальском
регионе, северо восточных территориях
России развернуты сети сейсмического
и гидрогеофизического мониторинга.
Однако сейчас не существует (е и рань
ше не было) методологической базы про
гностических исследований для плат
форм.
(Окончание на с. 6)
Рис. 1.
Редактор выпуска Н.Я. ДОРОЖКИН, научный обозреватель Калининградской правды
gorodnauki@yandex.ru