Облака – предвестники землетрясений

Атмосферные облака метеорологической природы не имеют четких линейных границ, поэтому неудивительно, что линейно протяженные гряды облаков, обнаруженные на спутниковых снимках начала космической эры, вызвали в научной среде интерес к этому феномену. После того как снимки сопоставили с картами разломов земной коры, стало понятно, что облачные аномалии связаны с геологическим строением, а именно – разрывными нарушениями земной коры. Хотя природа необычного явления пока неясна, накопленная информация позволяет использовать его на практике – для выявления сейсмоактивных регионов

Впервой половине прошлого столетия во время полевых исследований французский геолог А. Шлюмберже (он работал в Альпах) и известные российские геологи И. В. и Д. И. Мушкетовы (в Средней Азии) обнаружили, что над разломами земной коры возникают облачные гряды, не сдуваемые воздушными потоками.

Физические принципы этого явления однозначно объяснить не удалось, что, однако, не помешало впоследствии, в 1970-х гг., найти ему широкое применение в космической геологии. На снимках Земли из космоса контуры облаков оказались достаточно выраженными, чтобы с помощью фотографий проводить картирование разломов в шельфовых зонах континентов. Снимки с грядами облаков использовал также известный геолог П. В. Флорен­ский для поиска нефтегазоносных областей на Средней Волге и п-ове Мангышлак на Каспии.

Благодаря спутниковым съемкам выяснилось, что протяженность линейных облаков может достигать нескольких сотен и даже тысяч километров. Вскоре обнаружили еще одно природное явление, сопоставимое с первым по значимости, но противоположное по характеру: размывание облачности над разломом (Морозова, 1980). Размывание облачности может проявляться двояко: либо в виде узкого просвета (каньона), возникающего в сплошном облачном покрове, либо посредством образования резкой неподвижной линейной границы облачного массива, надвигающегося на разлом. Все три вида необычной облачности получили общее название – линейные облачные аномалии (ЛОА).

С одной стороны, очевидно, что это явление не может быть обусловлено исключительно атмосферными процессами, поскольку ЛОА привязаны к геологии местности – повторяют конфигурацию разломов земной коры. С другой – разломов существует великое множество, а на облачности почему-то отображаются лишь некоторые из них: периодически появляясь и исчезая, они «живут» в течение нескольких минут или часов, а иногда и более суток. По мнению академика Ф. А. Летникова (2002) из Института земной коры СО РАН, причина кроется в том, что разлом оказывает влияние на атмосферу только в моменты тектонической или энергетической активности.

Иначе говоря, линейные облачные аномалии имеют литосферную природу, и их появление служит сигналом, свидетельствующим о начале активизации геодинамических процессов. Такие процессы часто завершаются землетрясением, а значит, мониторинг ЛОА – это еще один возможный способ заблаговременно выявить надвигающуюся катастрофу.

Перед землетрясением

Начиная со времени, когда доступ к метеорологиче­ским спутниковым снимкам открыли широкому научному сообществу (например, на сайте Федерального космического агентства России), до наших дней удалось накопить достаточно информации, чтобы установить взаимосвязь между надвигающимся землетрясением и определенным состоянием облачности. Так, было установлено, что рой ЛОА возникает за несколько часов (иногда 1-2 суток) до землетрясения (Моро­зова, 2008).

В некоторых случаях на одном и том же снимке над разными разломами или различными участками одного разлома имеются и гряды, и каньоны. По-видимому, геодинамическая активность может приводить как к генерации, так и к деградации облачности, в зависимости от состояния атмосферы.

Динамику процесса нарушения облачности излучением из разлома наглядно иллюстрируют снимки циклона, движущегося с материка в сейсмоактивную область мегаземлетрясения, случившегося в марте 2011 г. у берегов Японии. Пока циклон находился вне этой области, его вихревое облачное поле имело характерную округлую форму с размытым контуром. По мере смещения циклона в зону сейсмичности, когда на него стало воздействовать излучение из линейного разлома земной коры, в облачном поле циклона над разломом образовалась вертикальная стена, отобразившаяся на снимке в виде резкой линейной границы облачности.

Помимо линейных облачных аномалий, обусловленных воздействием разрывных нарушений литосферы, предвестником землетрясений также могут служить облачные массивы неатмосферной природы, возникающие в регионе очага накануне толчка. Предположительно, они обусловлены выбросом флюидов из недр. Эти «облака землетрясений» возникают как накануне толчка, так и после него, и сохраняют свое положение в пространстве от нескольких часов до многих суток. Например, в период катастрофического землетрясения в Китае 12 мая 2008 г. короткая гряда таких облаков, возникшая за сутки до первого толчка над активным разломом вблизи эпицентра, наблюдалась более месяца, что свидетельствовало о сохранении сейсмической активности.

Аномальные облачные явления возникают и в результате техногенных землетрясений: наводимая сейсмичность инициирует активизацию разломов, и они становятся источниками мощного излучения. Так, например, сразу после подземного ядерного взрыва вокруг полигона наблюдались ЛОА, которые исчезали и вновь возникали на протяжении последующих двух недель. Во время испытаний ядерного оружия в Северной Корее они появлялись преимущественно над разломами морского дна в ареале воздействия взрывов. Важно отметить, что по масштабу влияния на земную кору запуск баллистических ракет оказался равноценен небольшому ядерному взрыву.

Таким образом, спутниковый мониторинг ЛОА позволяет осуществлять глобальный контроль испытаний мощного энергетического оружия даже при пасмурной погоде на полигоне. Такой контроль оптимален, поскольку нагляден, экологически чист и экономически эффективен.

Волнение в небесах

Горные хребты и массивы создают крупные возмущения в распределении воздушных течений, облачности. Когда из-за неоднородностей рельефа на подветренной стороне горных хребтов образуются параллельные гряды облаков, в метеорологии это явление называют орографической облачностью. Воздушный поток пересекает горный хребет, и с его подветренной стороны формируются волны. В восходящих холодных потоках этих волн образуются гряды облаков, а в теплых нисходящих – безоблачные промежутки. Такие же волны в атмосфере возникают и за островами в океане – они хорошо видны на спутниковых снимках.

Если орографические облака распространяются по воздушному потоку в одном направлении, то гряды сейсмогенных облаков взаимно пересекаются, образуя решетку. В период недавнего катастрофического землетрясения в Японии такая конфигурация облачных полей наблюдалась у Курильских островов, и это явление не могло быть вызвано орографическим влиянием или температурными неоднородностями над водной поверхностью. Сохранялась она не более двух часов, после чего на месте этой «сетки» остались только облачные полосы широтной ориентации (вдоль географической параллели – с запада на восток). Столь быстрая перестройка в атмосфере была обусловлена, по-видимому, большой энергетической мощно­стью литосферных процессов.

23 августа этого года произошло сильное землетрясение в штате Вирджиния (США), в 140 км от столицы государства. О предстоящем событии могли сообщить сразу два типа облачных предвестников, появившихся за сутки до первого подземного толчка. Над регионом землетрясения на фоне «сетки» из облачных полос образовались более широкие безоблачные каньоны. Кроме того, в это же время про­тяженные ЛОА наблюдались на значительном расстоянии – в сотнях километров от этого региона, над Атлантическим океаном, – причем эпицентр располагался на продолжении наземной проекции одной из этих аномалий.

Появление облачных аномалий двух видов можно считать возможным краткосрочным предвестником землетрясения в регионе. Анализ статистических данных показал: вероятность того, что вскоре после обнаружения такого знамения дей­ствительно произойдет сейсмическое событие, составляет 77 %.

Орбитальные сторожа

Территория (или акватория), которая находится под влиянием сейсмического процесса, может быть весьма обширной. Значит, сделать достоверный прогноз разрушительного землетрясения можно только в тех районах, где постоянно действует система наблюдений за предвестниками, способная одновременно охватывать область радиусом не менее 500 км. К сожалению, существующие сети геофизического контроля способны охватывать территории в десятки раз меньше. В то же время зона радиовидимости спутникового центра может простираться на многие тысячи километров, поэтому наиболее подходящей системой слежения за глобальной сейсмической активностью представляется спутниковый мониторинг линейных облачных аномалий. Дистанционное зондирование Земли с орбит искусственных спутников достаточно точно определяет основные параметры атмосферы, в частности вертикальные и горизонтальные размеры облачных массивов. Этого достаточно, чтобы получить правильное представление о глобальных и региональных изменениях в системе «атмосфера – литосфера» в различных временных и пространственных масштабах.

На спутниковых снимках с координатной привязкой дислокация ЛОА позволяет определить географическое расположение активизировавшихся разломов. По тому, как оно изменяется с течением времени, можно судить о направлении и скорости распространения напряжений в земной коре в региональном и глобальном масштабе. На мелкомасштабных снимках, полученных с высокоорбитальных спутников, фиксируется территория, охватывающая несколько тектонических плит, что позволяет следить за их взаимодействием.

К счастью, осуществлять сейсмический мониторинг вполне по силам уже существующей глобальной сети спутников, с которых поступают данные для прогнозирования погоды. Регламент орбитальных наблюдений за облачным покровом Земли вполне удобен для оперативной регистрации ЛОА. Данные со спутников поступают в режиме непосредственной передачи, скорость обработки информации достаточно высокая, так что результат можно получить за считанные минуты.

Исследование спутниковых изображений Земли позволяет получать информацию о протекающих в ее оболочках процессах в широком временном и пространственном диапазоне. Так, мелкомасштабные снимки со спутников, облетающих планету по дальним круговым орбитам, отличаются обзорностью. Такие снимки позволяют анализировать атмосферную динамику и связанные с ней литосферные процессы на огромных территориях. Несколько десятков гео­стационарных спутников с орбиты высотой около 36 тыс. км могут передавать изображения практически любого места поверхности Земли с часовым или получасовым интервалом. Крупномасштабные снимки со спутников Terra и Aqua в настоящее время уже используются для того, чтобы получать карты мелких, локальных ЛОА и изучать составляющие их виды облаков.

К сожалению, один только спутниковый мониторинг облачных аномалий помогает уверенно прогнозировать лишь регион и время начала землетрясения (с точностью до суток). Для того чтобы точно определить положение эпицентра землетрясения, необходимы комплементарные методы. Хотя, по словам члена-корреспондента РАН А. В. Николаева, председателя Экспертного совета по прогнозу землетрясений РАН, уже сегодня, «оставляя пока в стороне вопрос о возможном месте возникновения землетрясения, мы ‹…› увеличиваем вероятность точного предсказания времени возникновения землетрясения». Ближайшая цель – организовать синхронную регистрацию и совместную обработку ЛОА и сейсмических полей, что позволит в значительной мере усовершенствовать методику прогнозирования землетрясений.

Значительную часть владений России занимают труднодоступные территории и акватории, поэтому дальнейшее развитие способов спутникового мониторинга природных явлений и катастроф – актуальная задача современной науки. Дальнейшее исследование обнаруженного атмосферного геоиндикатора сейсмического процесса не только принесет практическую пользу, но и расширит существующие представления о природе последнего. Разработка нового научного направления поможет открыть следующую страницу в изучении сейсмичности, разрывной тектоники, в осуществлении экологического контроля подземных ядерных взрывов.

Литература

Авенариус И. Г., Буш В. А., Трещов А. А. Использование космических снимков для изучения тектонического строения шельфов // Геология и геоморфология шельфов и материковых склонов. М.: Наука, 1985. С. 163-172.

Летников Ф. А. Синергетика среды обитания человека. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов / Под ред. А. Г. Гамбурцева. Т. 3. М.: Янус-К, 2002. С. 69-78.

Морозова Л. И. Проявление Главного Уральского разлома в поле облачности на космических снимках // Исследование Земли из космоса, 1980. № 3. С. 101-103.

Морозова Л. И. Спутниковый мониторинг: отображение и выявление геоэкологических аномалий и катастроф в Дальневосточном регионе России // Инженерная экология, 2008. № 4. С. 24-28.

Сидоренко А. В., Кондратьев К. Я., Григорьев Ал. А. Космические исследования окружающей среды и природных ресурсов Земли. М.: Знание, 1982. 78 с.

Флоренский П. В. Комплекс геолого-геофизических и дистанционных методов для изучения нефтегазоносных областей. М.: Недра, 1987. 205 с.

Morozova L. I. Satellite Meteorological Images as Carriers of Information on Seismic Processes // Geol. of Pac. Ocean. 2000. Vol. 15. P. 439-446.

Shou Z. Precursor of the largest earthquake of the last forty years // New Concepts in Global Tectonics Newsletter. 2006. No. 41. P. 6-15.

Данные спутниковой съемки свидетельствовали о приближении землетрясения в Японии – http://www.roscosmos.ru/main.php?id=2nid=15949

Предвестники землетрясений

Следя за изменением различных свойств Земли, сейсмологи надеются установить корреляцию между этими изменениями и возникновением землетрясений. Те характеристики Земли, значения которых регулярно изменяются перед землетрясениями, называют предвестниками, а сами отклонения от нормальных значений – аномалиями.

Ниже будут описаны основные (считают, что их более 200) предвестники землетрясений, изучаемые в настоящее время.

Сейсмичность. Положение и число землетрясений различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Например, сильное землетрясение часто предваряется роем слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.

Движения земной коры. Геофизические сети с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации (изменение формы) поверхности Земли. На поверхности Земли проводится исключительно точная съемка с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому иногда между ними проходит несколько лет и изменения на земной поверхности не будут вовремя замечены и точно датированы. Тем не менее подобные изменения являются важным индикатором деформаций в земной коре.

Опускание и поднятие участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или мареографов в море. Поскольку мареографы устанавливаются на грунте, а записывают положение уровня моря, они выявляют длительные изменения среднего уровня воды, которые можно интерпретировать как поднятия и опускания самой суши.

Наклоны земной поверхности. Для измерения угла наклона земной поверхности был сконструирован прибор, называемый наклономером. Наклономеры обычно устанавливаются около разломов на глубине 1-2 м ниже поверхности земли и их измерения указывают на выразительные изменения наклонов незадолго до возникновения слабых землетрясений.

Деформации. Для измерения деформаций горных пород бурят скважины и устанавливают в них деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек. После этого деформация определяется путем деления относительного смещения точек на расстояние между ними. Эти приборы настолько чувствительны, что измеряют деформации в земной поверхности вследствие земных приливов, вызванных гравитационным притяжением Луны и Солнца. Земные приливы, представляющие собой движение масс земной коры, похожее на морские приливы, вызывают изменения высоты суши с амплитудой до 20 см. Крипометры подобны деформографам и используются для измерения крипа, или медленного относительного движения крыльев разлома.

Скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются. Изменение скорости продольных волн – сначала ее понижение (до 10%), а затем, перед землетрясением,- возврат к нормальному значению, объясняется изменением свойств горных пород при накоплении напряжений.

Геомагнитизм. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движения земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля были разработаны специальные магнитометры. Такие изменения наблюдались перед землетрясениями в большинстве районов, где были установлены магнитометры.

Земное электричество. Изменения электросопротивления горных пород могут быть связаны с землетрясением. Измерения проводятся с помощью электродов, помещенных в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними. Опыты, проведенные сейсмологами Геологической службы США обнаружили некоторую корреляцию этого параметра со слабыми землетрясениями.

Содержание радона в подземных водах. Радон – это радиоктивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин. Он постоянно выделяется из Земли в атмосферу. Изменения содержания радона перед землетрясением впервые были замечены в Советском Союзе, где десятилетнее возрастание количества радона, растворенного в воде глубоких скважин, сменилось резким его падением перед Ташкентским землетрясением 1966 года (магнитуда 5.3).

Уровень воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясениями часто повышается или понижается, как это было в Хайчэне (Китай), по-видимому из-за изменений напряженного состояния горных пород. Землетрясения могут и прямо влиять на уровень воды; вода в скважинных может колебаться при прохождении сейсмических волн, даже если скважина находится далеко от эпицентра. Уровень воды в скважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других – ниже.

Изменение температурного режима приповерхностных земных слоев. Инфракрасная съемка с космической орбиты позволяет “рассмотреть” своеобразное тепловое покрывало нашей планеты – невидимый глазу тонкий слой в сантиметры толщиной, создаваемый вблизи земной поверхности ее тепловым излучением. Сейчас накоплено много факторов, которые говорят об изменении температурного режима приповерхностных земных слоев в периоды сейсмической активизации.

Изменение химического состава вод и газов. Все геодинамически активные зоны Земли отличаются существенной тектонической раздробленностью земной коры, высоким тепловым потоком, вертикальной разгрузкой вод и газов самого пестрого и нестабильного во времени химического и изотопного состава. Это создает условия для поступления в подземные

Поведение животных. В течение столетий многократно сообщалось о необычайном поведении животных перед землетрясением, хотя до последнего времени сообщения об этом всегда появлялись после землетрясения, а не до него. Нельзя сказать, действительно ли описанное поведение было связано с землетрясением, или же это было просто обычное явление, которое каждый день случается где-нибудь в окрестностях; к тому же в сообщениях упоминаются как те события, которые вроде бы случились за несколько минут до землетрясения, так и те, что произошли за несколько дней.

Миграция предвестников землетрясений

Значительную сложность при определении места очага будущего землетрясения по наблюдениям за предвестниками представляет собой большой ареал распространения последних: расстояния, на которых наблюдаются предвестники, в десятки раз превышают размеры разрыва в очаге. При этом краткосрочные предвестники наблюдаются на больших расстояниях, чем долгосрочные, что подтверждает более слабую их связь с очагом.

Теория дилатансии

Теория, способная объяснить некоторые из предвестников, основана на лабораторных опытах с образцами горных пород при очень высоких давлениях. Известная под названием “теория дилатансии”, она впервые была выдвинута в 1960-х годах У.Брейсом из Массачусетского технологического института и развита в 1972 году А.М. Нуром из Станфордского университета. В этой теории дилатансия обозначает увеличение объема горной породы при деформации. Когда происходят движения земной коры, в породах растут напряжения и образуются микроскопические трещины. Эти трещины меняют физические свойства пород, например, уменьшаются скорости сейсмических волн, увеличивается объем породы, меняется электросопротивление (возрастает в сухих породах и уменьшается во влажных). Далее, по мере того, как в трещины проникает вода, они уже не могут схлопываться; следовательно, породы увеличиваются в объеме, и поверхность Земли может подняться. В результате вода распространяется по всей расширяющейся зане, повышая поровое давление в трещинах и снижая прочность пород. Эти изменения могут привести к землетрясению. Землетрясение высвобождает накопленные напряжения, вода выдавливается из пор, и многие из прежних свойств пород восстанавливаются.

Пт, 02/13/2015 - 22:24

Комаров С.М.

Предвестники землетрясений

Карта сейсмической опасности позволяет уменьшить ущерб от землетрясения в принципе. Если бы строительные нормы всегда выполнялись, а долгосрочный прогноз всегда был справедлив, то стихийное бедствие обходилось бы без жертв. Однако прогнозы ошибаются, а когда сейсмологи обещают сильное землетрясение в течение ближайших ста лет, у проектировщика возникает вопрос - стоит ли об этом беспокоиться, если здание должно простоять пятьдесят лет. Кроме того, нормы строительства могут не соблюдаться из-за воровства, как это было в Спитаке.

Даже в сейсмоопасных районах есть и ветхие здания, людей из которых нужно эвакуировать в первую очередь, и опасные производства, которые на время стихийного бедствия лучше было бы остановить. Сделать это можно на основании данных краткосрочного прогноза, когда грядущее сейсмическое событие угадывают за несколько дней. Ошибка в таком прогнозе стоит очень дорого: любая эвакуация задевает интересы огромного числа людей и если тревога будет ложной, последует вполне предсказуемая реакция. Но еще хуже, если беда случилась, но мер принято не было. Свежайший пример - события 2011 года на АЭС в Фукусиме: будь реакторы заглушены заранее, катастрофы не случилось бы. Причем ее последствия не исчерпываются радиоактивным загрязнением: авария нанесла сильный удар по всей ядерной энергетике.

Поэтому в первой половине XX века возникло направление геофизических исследований, связанное с поиском предвестников землетрясений и предсказания места и силы толчков за несколько дней или хотя бы часов. Идей о методах поиска таких предвестников было высказано множество, их число уже давно перевалило за сотню.

Самый простой - наблюдение за поведением животных. Его основа - народные рассказы о том, что кошки, собаки, рогатый скот, иногда дикие животные, птицы, рыбы накануне сильного землетрясения начинают вести себя необычно. Предполагается, что животные чувствуют недоступные человеку предвестники события вроде усиливающегося гула Земли или выделения глубинных газов. Но чтобы дать четкие рекомендации населению, необходим большой объем статистики, а для этого нужны длительные систематические наблюдения. Землетрясения же, особенно сильные, случаются нечасто и не по расписанию. В результате сделать поведение животных надежным индикатором сейсмособытий пока не удалось.
Более научным методом представляется наблюдение за состоянием электрического поля планеты. Напряжения, накапливающиеся в блоках земной коры, достаточно мощные для того, чтобы вызвать изменение электрических свойств вещества. Так появляются электрические предвестники землетрясения - аномалии электрических токов в земной коре или в поведении геомагнитного поля.

Гул Земли вследствие разрушения горных пород при активизации очага - еще один предвестник. Например, ученые с Камчатки установили гидрофоны в нескольких озерах полуострова и обнаружили, что в 70% случаев эти приборы за несколько часов до события слышат характерный шум от грядущего землетрясения в радиусе 100–200 км. Один из первых предвестников, на который геофизики обратили внимание еще в конце XIX века, - это поведение грунтовых вод.

Порой наблюдаются эффекты, физический механизм которых непонятен. Вот интересный пример. В 1983 году Л.Н. Рыкунов, член-корреспондент АН СССР, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, инициировал на Камчатке многолетние наблюдения высокочастотного сейсмического шума. Сейчас две такие станции стоят на Камчатке и по одной - на островах Шикотан и Хоккайдо. Собранная за четверть века информация показала, что незадолго (от одной недели до двух месяцев) до землетрясения силой более шести баллов эти колебания синхронизируются с основной лунной суточной волной прилива. Разница фаз между выделенной из шума приливной компонентой и волной оказывается более или менее постоянной все оставшиеся до землетрясения дни, тогда как обычно она меняется произвольно. А для менее сильных землетрясений никакой связи не выявлено. С 1992 по 2006 год этот предвестник наблюдали для всех 18 землетрясений магнитудой более шести баллов в радиусе 400 км от станции. Лишь одно событие магнитудой семь баллов 8 марта 1999 года нарушило закономерность. Ученым из Камчатского филиала геофизической службы РАН удалось вывести эмпирическую формулу, связывающую магнитуду грядущего события и расстояние до него от места наблюдения. Возможно, в будущем им удастся с помощью нескольких станций более точно предсказывать местонахождение будущего очага и дату его активизации.

В целом же геофизики оценивают работу по краткосрочному прогнозу как весьма далекую от завершения и указывают, что все попытки надежно связать предвестники с грядущими событиями оканчивались неудачами.

Не исключено, что такое печальное положение связано с несовершенством методов измерения и обработки данных. Академик В.Н. Страхов в выступлении, посвященном 80-летнему юбилею Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта в 2008 году, прямо призвал коллег не морочить руководство страны обещаниями дать прогноз землетрясений. По его мнению, для решения этой задачи нужно не только в сотни раз увеличить число сейсмостанций, но и научиться решать системы линейных уравнений с сотнями тысяч переменных, для чего требуются компьютеры и программное обеспечение, которых пока что не существует.

Многие геофизики считают, что прогноз нельзя дать в принципе, поскольку геофизическая среда обладает избыточной энергией и любое слабое воздействие может привести к ее разрядке в виде землетрясения. Вот мнение одного из них, доктора физико-математических наук М.Г. Савина: «Неприменимость классического подхода для описания очага готовящегося землетрясения и оценки его сейсмического потенциала следует уже из факта неповторимой индивидуальности его основных параметров, таких как координаты, глубина, вероятный фокальный механизм и тип подвижки, магнитуда, степень зрелости очага. Поэтому один и тот же предвестник для различных очагов наполняется различным содержанием, что в свою очередь делает ничтожной любую, даже самую изощренную интерпретационную картину. Очаг становится неуловимым: мы гоняемся за ним с сачком, как за бабочкой, а он уплывает от нас глубинной рыбой, на которую нужно ставить сеть. Именно по этой причине становится неприменимой формула: прогноз есть построение устойчивого целого на основании множества неустойчивых компонент. Именно по этой причине мировая сейсмология за более чем вековое существование может похвастаться всего лишь двумя землетрясениями, предсказанными в полном объеме».

Другие материалы рубрики

Современные морские геоморфологи, развивая концепцию шельфа, пополнили запас географических терминов еще одним, детализирующим прежние представления о подводных «каменных полках» континентов. В рамках шельфов они выделяют береговую зону - участок морского дна, ограниченный со стороны суши линией максимального, ежегодно повторяющегося заплеска прибойного потока, а со стороны моря - глубиной, соответствующей 1/3 длины наиболее крупной штормовой волны в данном месте. Именно до такой глубины проникает активное волнение в открытом море. Если принять ее за 60 м, то площадь береговой зоны Мирового океана оказывается равной 15 млн км 2 , или 10% поверхности земной суши.
Некоторые ученые в последние годы определяют береговую зону как контактную зону механического взаимодействия движущихся масс воды и донного материала между собой и с неподвижным дном. ..


Как утверждают «авторитетные источники», прошедший 2012 год был объявлен древними майя годом конца света. Вскоре после «крайних» новогодних праздников приятель моего сына решил получить по этому вопросу дополнительную информацию и нашел в Интернете хронологическую табличку: список дат предсказанных кем-либо когда-либо апокалипсисов. Как выяснилось, редкий год в ней пропущен. Сладострастное предвкушение собственной гибели - одно из любимейших развлечений человечества. В качестве причины катастрофы может называться пожирание Солнца мифическим волком Фенриром или мифическим псом Гармом, превращение Солнца в сверхновую, свершение Последнего Греха, столкновение Земли с неведомой планетой, ядерная война, глобальное потепление, глобальное оледенение, одновременное извержение всех вулканов, одновременное обнуление всех компьютеров, одновременное сгорание всех трансформаторов, пандемия СПИДа, свиного, куриного или кошачьего гриппа. Некоторые из этих мрачных прогнозов не имеют ничего общего с наукой, другие отчасти основываются на научных фактах. Есть и такие, которые имеют шанс оказаться реальностью, ибо, никуда не денешься, наша планета действительно пылинка в бесконечной Вселенной, игрушка огромных космических сил.


...Дело в том, что на побережье государства находится самое большое в мире сообщество птиц (до 30 млн особей), интенсивно производящих лучшее из естественных удобрений, содержащее 9% соединений азота и 13% фосфора. Основными поставщиками этого богатства являются три вида птиц: перуанский баклан, пестрая олуша и пеликан. За многие века они произвели «сугробы» удобрений высотой до 50 м. Чтобы добиться такой производительности, птицам приходится съедать 2,5 млн тонн рыбы в год - 20…25% мирового улова анчоусовых рыб. Благо апвеллинг обеспечивает в этом районе скопление несметных запасов основной птичьей пищи - перуанского анчоуса. В годы Ла-Нинья его количество у берегов Перу так велико, что пищи хватает не только птицам, но и людям. До недавнего времени уловы рыбаков этой относительно небольшой страны достигали 12,5 млн тонн в год - в два раза больше, чем добывают все остальные страны Северной и Центральной Америки. Неудивительно, что доход рыбной промышленности Перу составляет одну треть валового внешнеторгового дохода страны.


После трагических событий 26 декабря 2004 г. в Юго-Восточной Азии о цунами заговорило едва ли не все население нашей планеты. После водяного вала на нас с вами обрушилось информационное цунами.
Достаточно было посмотреть заголовки газет-журналов, послушать анонсы теле- и радиопередач или обратиться к Internet. Например, такие. «Козни високосного года». «Цунами - месть Земли за процветающий разврат в странах Юго-Восточной Азии». «Что творится с погодой?». «Что случилось? Насколько это уникально?». «Ураган и наводнение в Европе». «Небывалая оттепель в Москве». Добавим от автора - и в Харькове, и в Украине в целом такая же оттепель в январе 2005 г. «Землетрясение в Донбассе». «Помаранчевая революция и цунами - звенья одной цепи». «Небывалые снегопады в Африке, Америке…». «Цунами - дело рук евреев». Цунами - «результат тайных испытаний атомного оружия США, Израиля и Индии».


Общие сведения о цунами. Чаще всего цунами возникает в результате подводного землетрясения. Для сильнейших землетрясений в энергию цунами переходит около 1% энергии землетрясения. Интересно, что энергия цунами растет пропорционально квадрату высоты волн .
Длина фронта цунами примерно равна длине очага землетрясения, а длина волны - ширине очага. Высота в очаге не превосходит высоту поднятия пород, т. е. 10 -2 -10 м для энергии землетрясений около 10 14 -10 20 Дж. Из-за малой высоты и большой длины волны (10-100 км) цунами в океане остается практически незаметным. Высота цунами значительно увеличивается при подходе к берегу, т. е. на мелкой воде. Обычно высота водяного холма не превышает 60-70 м.


В 1868 году экспедиция шведского полярного исследователя Нильса Норденшельда на судно «София» подняла со дна Карского моря темные камни, оказавшиеся железомарганцевыми стяжениями (конкрециями). Затем океанографическая экспедиция Великобритании на корвете «Челленджер» (1872-1876) похожие конкреции обнаружила на дне Атлантики в районе Канарских островов. Внимание геологов привлек тот факт, что кроме железа и марганца в них было заметно некоторое количество цветных металлов. Впоследствии подводные фотосъемки показали, что дно иногда напоминает булыжную мостовую: оно сплошь покрыто конкрециями размером 4-5 см. Конкреции выступают из ила или образуют слой толщиной до полуметра в верхней части грунта. Количество руды достигает 200 кг/м 2 .


...В разработках Гидроэнергопроекта (под руководством М.М. Давыдова) забор воды из Оби и ее переброска в республики Средней Азии предполагались в районе с. Белогорье. Здесь намечалось соорудить плотину высотой 78 м с электростанцией мощностью 5,6 млн кВт. Образованное плотиной водохранилище с площадью зеркала более 250 км² распространялось по Иртышу и Тоболу до водораздела. За водоразделом трасса переброски проходила по южному склону Тургайских ворот по руслам современных и древних рек до Аральского моря. Из него она должна была по Сарыкамышской котловине и Узбою попасть в Каспий. Общая протяженность канала от Белогорья до Каспийского моря равнялась 4000 км, из которых около 1800 км составляли естественные акватории и водохранилища. Переброску воды планировалось осуществить в три этапа: на первом - 25 км³, на втором - 60 км³, на третьем - 75-100 км³, наращивая объемы забора воды из Оби...


Землетрясения, происходящие тихо и медленно, таят в себе опасность. Они могут порождать цунами или сильные толчки, потрясающие земную кору.
Гигантский оползень, произошедший в результате тихого землетрясения, может вызвать цунами высотой в сотни метров.

В ноябре 2000 г. на острове Гавайи произошло самое крупное за последние десять лет землетрясение. При магнитуде 5,7 около 2 тыс. куб. км южного склона вулкана Килауэа дало крен в сторону океана. Часть подвижек произошла в том месте, где каждый день останавливаются сотни туристов.
Каким образом столь знаменательное событие прошло незамеченным? Оказывается, содрогание присуще не всем землетрясениям. Произошедшее на Килауэа было впервые определено как проявление тихого землетрясения - мощного тектонического движения, ставшего известным науке лишь несколько лет назад. Мои коллеги из Гавайской вулканической обсерватории Геологической службы США, проводившие наблюдения за вулканической деятельностью, обнаружили сотрясение. Заметив, что южный склон Килауэа сдвинулся на 10 см вдоль тектонического разлома, я обнаружил, что перемещение масс продолжалось около 36 часов - для обычного землетрясения скорость черепашья. Как правило, противоположные стенки разлома вздымаются за считанные секунды, порождая сейсмические волны, вызывающие гул и сотрясение поверхности.


...Итак, кимберлиты и лампроиты позволили нам заглянуть в верхнюю мантию Земли, на глубины 150-200 км. Оказалось, что и на таких глубинах, как и на поверхности, состав Земли неоднороден. Вариации состава мантии вызваны, с одной стороны, многократным выплавлением магматических горных пород (обедненная мантия), с другой - ее обогащением глубинными флюидами и коровым материалом (обогащенная мантия). Эти процессы достаточно сложны и зависят от многих факторов: состава привносимых флюидов и осадков, степени плавления вещества мантии и др. Как правило, они накладываются один на другой, вызывая сложные многостадийные преобразования. А интервалы между этими стадиями могут составлять сотни миллионов лет...


Несмотря на успехи в синтезе искусственных драгоценных камней, в том числе и алмазов, спрос на природные камни не падает. Кристаллы, рожденные миллионы лет назад в земных глубинах, становятся гордостью музеев и частных коллекций, их используют в качестве банковских активов… И самое главное, как и в древности, алмазы остаются самым желанным и дорогим женским украшением. Но современные «охотники за сокровищами» надеются не только на удачу: они стремятся проникнуть в саму тайну происхождения кристаллического углерода, чтобы получить в руки надежную путеводную нить в своих нелегких поисках…
Однажды мой учитель Збигнев Бартошинский, профессор кафедры минералогии Львовского университета, сказал с оттенком раздражения: «Скоро алмазы дома за печкой находить будут». Речь шла об открытии в 1980 г.

Оползни. Признаки возникновения. Действия при угрозе оползней.

ОПОЛЗЕНЬ – скользящее смещение (сползание) масс грунтов и горных пород вниз по склонам гор и оврагов, крутых берегов морей, озер и рек под влиянием силы тяжести. Причинами оползня чаще всего являются подмыв склона, его переувлажнение обильными осадками, землетрясения или деятельность человека (взрывные работы и др.).

Признаками надвигающегося оползня являются заклинивание дверей и окон зданий, просачивание воды на оползнеопасных склонах.

При получении сигналов об угрозе возникновения оползня отключите электроприборы, газовые приборы и водопроводную сеть, приготовьтесь к немедленной эвакуации по заранее разработанным планам.

При эвакуации берите с собой документы, ценности, а в зависимости от обстановки и указаний администрации теплые вещи и продукты. Срочно эвакуируйтесь в безопасное место и, при необходимости, помогите спасателям в откопке, извлечении из обвала пострадавших и оказании им помощи.

После смещения оползня в уцелевших строениях и сооружениях проверяется состояние стен, перекрытий, выявляются повреждения линий электро-, газо-, и водоснабжения.

Землетрясения – это подземные толчки и колебания земной поверхности, вызываемые в основном геофизическими причинами.

Им принадлежит первое место по причиняемому материальному ущербу и одно из первых мест – по числу жертв.

Наиболее частой причиной землетрясений является появление чрезмерных внутренних напряжений и разрушений пород.

Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования.

Высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе являются молодыми образованиями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Землетрясения такого плана называются тектоническими. Наряду с тектоническими процессами землетрясения могут возникать и по другим причинам. Одной из таких причин является деятельность вулканов. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вулканов, давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Извержение лавы из кратера сопровождается выделением энергии и порождает вулканические землетрясения.

Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими оползнями, Это местные обвальные землетрясения.

Шкала Рихтера характеризует величину энергии, которая выделяется при землетрясении. Самые сильные землетрясения на Земле имеют магнитуду 9.0.

Предвестниками землетрясений являются:

Деформация земной коры, определяемая из космоса или съемкой поверхности земли

Изменение уровня грунтовых вод в скважинах; содержание радона в воде и др.

Предвестником землетрясения может служить необычное поведение животных накануне землетрясения

Муравьи покидают свои жилища. Глубоководные рыбы всплывают на поверхность. Кошки покидают селения и переносят котят в открытые места. Птицы в клетках за 10-15 мин до начала землетрясения начинают летать, перед толчком слышатся необычные крики птиц

Предвестники землетрясений

Следя за изменением различных свойств Земли, сейсмологи надеются установить корреляцию между этими изменениями и возникновением землетрясений. Те характеристики Земли, значения которых регулярно изменяются перед землетрясениями, называют предвестниками, а сами отклонения от нормальных значений – аномалиями.

Ниже будут описаны основные (считают, что их более 200) предвестники землетрясений, изучаемые в настоящее время.

Сейсмичность. Положение и число землетрясений различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Например, сильное землетрясение часто предваряется роем слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.

Движения земной коры. Геофизические сети с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации (изменение формы) поверхности Земли. На поверхности Земли проводится исключительно точная съемка с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому иногда между ними проходит несколько лет и изменения на земной поверхности не будут вовремя замечены и точно датированы. Тем не менее подобные изменения являются важным индикатором деформаций в земной коре.

Опускание и поднятие участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или мареографов в море. Поскольку мареографы устанавливаются на грунте, а записывают положение уровня моря, они выявляют длительные изменения среднего уровня воды, которые можно интерпретировать как поднятия и опускания самой суши.

Наклоны земной поверхности. Для измерения угла наклона земной поверхности был сконструирован прибор, называемый наклономером. Наклономеры обычно устанавливаются около разломов на глубине 1-2 м ниже поверхности земли и их измерения указывают на выразительные изменения наклонов незадолго до возникновения слабых землетрясений.

Деформации. Для измерения деформаций горных пород бурят скважины и устанавливают в них деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек. После этого деформация определяется путем деления относительного смещения точек на расстояние между ними. Эти приборы настолько чувствительны, что измеряют деформации в земной поверхности вследствие земных приливов, вызванных гравитационным притяжением Луны и Солнца. Земные приливы, представляющие собой движение масс земной коры, похожее на морские приливы, вызывают изменения высоты суши с амплитудой до 20 см. Крипометры подобны деформографам и используются для измерения крипа, или медленного относительного движения крыльев разлома.

Скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются. Изменение скорости продольных волн – сначала ее понижение (до 10%), а затем, перед землетрясением,- возврат к нормальному значению, объясняется изменением свойств горных пород при накоплении напряжений.

Геомагнитизм. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движения земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля были разработаны специальные магнитометры. Такие изменения наблюдались перед землетрясениями в большинстве районов, где были установлены магнитометры.

Земное электричество. Изменения электросопротивления горных пород могут быть связаны с землетрясением. Измерения проводятся с помощью электродов, помещенных в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними. Опыты, проведенные сейсмологами Геологической службы США обнаружили некоторую корреляцию этого параметра со слабыми землетрясениями.

Содержание радона в подземных водах. Радон – это радиоктивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин. Он постоянно выделяется из Земли в атмосферу. Изменения содержания радона перед землетрясением впервые были замечены в Советском Союзе, где десятилетнее возрастание количества радона, растворенного в воде глубоких скважин, сменилось резким его падением перед Ташкентским землетрясением 1966 года (магнитуда 5.3).

Уровень воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясениями часто повышается или понижается, как это было в Хайчэне (Китай), по-видимому из-за изменений напряженного состояния горных пород. Землетрясения могут и прямо влиять на уровень воды; вода в скважинных может колебаться при прохождении сейсмических волн, даже если скважина находится далеко от эпицентра. Уровень воды в скважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других – ниже.

Изменение температурного режима приповерхностных земных слоев. Инфракрасная съемка с космической орбиты позволяет “рассмотреть” своеобразное тепловое покрывало нашей планеты – невидимый глазу тонкий слой в сантиметры толщиной, создаваемый вблизи земной поверхности ее тепловым излучением. Сейчас накоплено много факторов, которые говорят об изменении температурного режима приповерхностных земных слоев в периоды сейсмической активизации.

Изменение химического состава вод и газов. Все геодинамически активные зоны Земли отличаются существенной тектонической раздробленностью земной коры, высоким тепловым потоком, вертикальной разгрузкой вод и газов самого пестрого и нестабильного во времени химического и изотопного состава. Это создает условия для поступления в подземные

Поведение животных. В течение столетий многократно сообщалось о необычайном поведении животных перед землетрясением, хотя до последнего времени сообщения об этом всегда появлялись после землетрясения, а не до него. Нельзя сказать, действительно ли описанное поведение было связано с землетрясением, или же это было просто обычное явление, которое каждый день случается где-нибудь в окрестностях; к тому же в сообщениях упоминаются как те события, которые вроде бы случились за несколько минут до землетрясения, так и те, что произошли за несколько дней.

Миграция предвестников землетрясений

Значительную сложность при определении места очага будущего землетрясения по наблюдениям за предвестниками представляет собой большой ареал распространения последних: расстояния, на которых наблюдаются предвестники, в десятки раз превышают размеры разрыва в очаге. При этом краткосрочные предвестники наблюдаются на больших расстояниях, чем долгосрочные, что подтверждает более слабую их связь с очагом.

Теория дилатансии

Теория, способная объяснить некоторые из предвестников, основана на лабораторных опытах с образцами горных пород при очень высоких давлениях. Известная под названием “теория дилатансии”, она впервые была выдвинута в 1960-х годах У.Брейсом из Массачусетского технологического института и развита в 1972 году А.М. Нуром из Станфордского университета. В этой теории дилатансия обозначает увеличение объема горной породы при деформации. Когда происходят движения земной коры, в породах растут напряжения и образуются микроскопические трещины. Эти трещины меняют физические свойства пород, например, уменьшаются скорости сейсмических волн, увеличивается объем породы, меняется электросопротивление (возрастает в сухих породах и уменьшается во влажных). Далее, по мере того, как в трещины проникает вода, они уже не могут схлопываться; следовательно, породы увеличиваются в объеме, и поверхность Земли может подняться. В результате вода распространяется по всей расширяющейся зане, повышая поровое давление в трещинах и снижая прочность пород. Эти изменения могут привести к землетрясению. Землетрясение высвобождает накопленные напряжения, вода выдавливается из пор, и многие из прежних свойств пород восстанавливаются.