Ударим по землетрясениям электромагнитным импульсом
Современная сейсмология не может прогнозировать точное место и время землетрясения. Однако районы повышенной сейсмической опасности давно определены. Есть и теория формирования землетрясения, согласно которой этому событию предшествует накопление в земной коре механических напряжений и деформаций.
Сотрудники Объединённого института высоких температур РАН (ОИВТАН) задались целью найти способ предотвращать мощные землетрясения с помощью искусственной разрядки напряжений в земной коре, вызывая мелкие сейсмические события. Для этого они исследовали влияние мощных электромагнитных импульсов на сейсмический режим Памира и Северного Тянь-Шаня...
Магнитопластичность и физика землетрясений. Можно ли предотвратить катастрофу?
А.Л. Бучаченко
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Российская Федерация
Обсуждены причины запасания упругой энергии в литосферном макрореакторе — очаге землетрясения. Анализируется нелинейная кинетика явлений землетрясения, цепного химического взрыва и ядерного взрыва. Переход от стационарного режима к режиму взрыва в этих трёх процессах осуществляется как критическое явление, в котором критическими параметрами являются концентрации дислокаций, активных химических центров и нейтронов. Предложено стимулировать медленную релаксацию упругой энергии деформационного напряжения очага землетрясения низкочастотным микроволновым облучением, которое обеспечивает ускоренное движение дислокаций, снижает предел текучести и увеличивает пластичность. Это явление, известное в физике твёрдого тела как магнитопластичность, можно использовать для удержания очага землетрясения вдали от критического режима катастрофы, искусственно вызывая его медленную релаксацию. Наблюдаемые признаки влияния магнитных бурь на динамику землетрясений в принципе согласуются с концепцией стимулированной магнитопластичности очага как средства избежания катастрофы.
Микроволновoе стимулирование дислокаций и магнитный контроль очага землетрясения
А.Л. Бучаченко
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, ул. А.Н. Косыгина 4, Москва, 119991, Российская Федерация
Микроволновое облучение преобразует упругость твердых тел в пластичность, управляя подвижностью дислокаций через магнитные взаимодействия в электронно-спиновых пáрах на дислокациях. В ионных кристаллах микроволны производят увеличение скорости движения дислокаций и длины их пробега, обеспечивая высвобождение упругой энергии; в ковалентных кристаллах они закрепляют дислокации, аккумулируя упругую энергию и увеличивая прочность кристаллов. Эффекты микроволновой накачки на резонансных зеемановских частотах (в режиме магнитных резонансов) являются твердым доказательством физики электронно-спиновых пар и самого явления магнитопластичности. Однако главный вклад в макроскопическое преобразование упругой энергии в пластическое течение вносят нерезонансные поля. Именно их можно использовать для управления механикой диамагнитных твердых тел, включая очаг землетрясения. Наблюдаемые корреляции между магнитными событиями (магнитные бури, мощные магнитные импульсы гидродинамических генераторов) и их сейсмотектоническими следствиями (частота и амплитуда землетрясений и деформаций) указывают, что магнитный контроль очага землетрясений реалистичен и может использоваться для предотвращения катастроф и преобразования крупно-магнитудных землетрясений в слабые, мало-магнитудные.
9 ноября 2018
Исследователи из Московского физико-технического института и Института динамики геосфер РАН разработали новый метод прогнозирования землетрясений. Он основан на анализе слабых колебаний, возникающих в зоне тектонического разлома.
Авторы работы поясняют, что землетрясения возникают при внезапном сдвиге одной части земной коры относительно другой вдоль существующих разломов. Сдвиги возникают в тех случаях, когда действующие на блоки земной коры силы начинают превышать прочность разлома. Приближение момента подобного сдвига можно зафиксировать по ряду косвенных признаков. В частности, для прогнозирования подземных толчков специалисты неоднократно пытались следить за такими явлениями как выход из-под земли газа радона, изменения сейсмической активности, скорости распространения сейсмических волн и даже уровня воды в скважинах. Однако этих наблюдений недостаточно, чтобы составить чёткую картину того, что происходит непосредственно в области будущего очага землетрясения.
"Все перечисленные феномены характеризуют не зону разлома как таковую, а скорее большую область вокруг разлома, в которой происходит накопление упругой энергии деформации. Из-за этого все попытки найти надёжные способы краткосрочного прогнозирования землетрясения не дали результата, хотя ретроспективно можно связать некоторые изменения с уже произошедшими толчками", — поясняет соавтор работы Геворг КОЧАРЯН, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ, заместитель директора ИДГ РАН по научной работе. Для понимания процессов в зоне разлома учёные предложили использовать запись сейсмического шума. Она содержит информацию о настолько слабых колебаниях, что речь идёт не о землетрясениях как таковых (пусть даже небольших), а скорее о шумах, создаваемых медленно деформируемыми блоками земной коры. В своей работе исследователи показали, что на участке разлома — в области зарождения будущего землетрясения — характеристики этого шума меняются при увеличении тектонических напряжений до критической величины и переходе разлома в метастабильное состояние, когда любое небольшое воздействие извне способно запустить катастрофический сдвиг. В потенциально опасной зоне разлома существенно меняется спектр сейсмического шума, отмечают специалисты.
Проведённые в лабораторных условиях измерения с использованием гранитных блоков показали, что в низкочастотной области возникают характерные пики, частота которых существенно снижается перед сдвигом. "Обнаруженные нами закономерности указывают на то, что переход разлома в состояние готовности к сейсмическому толчку можно обнаружить, анализируя спектр фонового шума. Выявление колебаний, возникающих вблизи разлома, и слежение за их изменением могут стать новым полезным методом наблюдения за разломами в режиме реального времени", — заключил Алексей ОСТАПЧУК, сотрудник кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ и Института динамики геосфер РАН.
чота открывают америку в очередной раз. У меня еще советских лет книга "зыбкая твердь", где как давно очевидное излагается, что само З есть разлом напряженной структуры, отсюда и все эти "похрустывания" перед большим и после него. И что для напряжения структуры должны происходить медленные сдвиги, которые и напрягают её. И они происходят - наползанием плит друг на друга или в стороны, проплыванием плиты над горячей точкой, т.д. и т.п.В случае с землетрясениями раньше считалось, что существует две крайности: либо земная кора покоится, либо происходит землетрясение, которое невозможно не заметить.
Пятибалльные землетрясения возможны везде, хотя бы раз в 500 лет, если кто-то еще не знает. Это фоновая сейсмичность, которая присутствует во всех регионах мира без исключений, и она рано или поздно проявит себя. На Урале же есть условия для шести- и даже восьмибалльных землетрясений. Причины этого достаточно просты, и они не значительно изменились за последние несколько миллионов лет. Две крупные тектонические плиты, граница между которыми проходит через Урал, медленно «трутся» друг о друга, накапливая в земной коре напряжения, которые время от времени резко сбрасываются (релаксируют) в виде землетрясений. Конечно, этот процесс на Урале не такой интенсивный, как, скажем, на Кавказе или Камчатке, и менее заметный. Поэтому он не нашел должного отражения в упрощенных шаблонах о сейсмичности, заложенных в школьные учебники, и многие до сих пор считают, что Урал — это сейсмически спокойная территория. Но это не так, и землетрясение в Катав-Ивановске — яркое тому подтверждение.
Наконец, на базе нового подхода к прогнозу землетрясений, в котором основное внимание уделялось комплексному анализу и совместному использованию различных групп "предвестников", в 80-е годы Кейлис-Борок создал целое семейство математических алгоритмов среднесрочного прогноза, основными из которых стали М8 и КН. Алгоритм М8 был разработан для прогноза сильнейших землетрясений мира с магнитудой 8,0 и выше, а КН - для прогноза сильных землетрясений регионального уровня.
Вот что об этом этапе среднесрочного прогнозирования рассказывает нынешний директор МИТП РАН Александр Соловьев: "Одним из наших первых серьезных успехов, в значительной степени повлиявшим затем на принятие решения о создании отдельного института в Москве, стал прогноз калифорнийского землетрясения в Лома-Приета (по названию местечка рядом с Сан-Франциско). Так получилось, что информацию об этом прогнозе довели до окружения Горбачева непосредственно перед тем, как он поехал на встречу с Рейганом в Рейкьявик (в 1988 году). В ходе переговоров наш доклад был передан американцам. Менее чем через год после рейкьявикского саммита в Калифорнии действительно произошло сильное землетрясение, и наша работа сравнительно быстро получила широкую международную огласку".
Многолетний эксперимент по прогнозированию землетрясений на базе алгоритма М8 - в каком-то смысле визитная карточка российских ученых из МИТП: с 1985-го по начало 1990-х годов основное внимание уделялось его первичной отработке, поэтому преобладал ретроспективный анализ, а в последние десять-пятнадцать лет осуществляется нормальный прогноз. В самом общем виде он работает следующим образом: рассматривается "большое тихоокеанское кольцо", территория этого кольца покрывается кругами радиусом 600 км, каждый из таких кругов раз в полгода анализируется - изучается фоновая сейсмичность в предыдущие периоды и на основании такого анализа делается прогноз, следует ли в течение ближайших пяти лет ожидать в том или ином регионе землетрясений с магнитудой порядка 8,0.
Вероятность землетрясения в Калифорнии летом 2005 года остается высокой
По словам Александра Соловьева, вплоть до прошлого года метод М8 работал вообще без единого сбоя: "Все 'восьмерки', которые происходили, нами предсказывались. В частности, мы предсказали оба сильных землетрясения, которые произошли в девяностые годы на территории России (в 1994-м и 1995 годах на Курильских островах). Однако последнее крупнейшее индонезийское землетрясение в декабре 2004 года нам в рамках этого алгоритма предсказать не удалось". Отчасти это можно объяснить тем, что алгоритм М8 был изначально рассчитан на предсказание землетрясений с магнитудами порядка 8-8,5, и, соответственно, используемые в нем круги радиусом 600 км рассчитаны именно на такой диапазон магнитуд. А что касается декабрьского землетрясения, то его аномально большая магнитуда требовала анализа круга с куда большим радиусом, порядка 1500 км (чем сильнее предполагаемое землетрясение, тем большую территорию надо рассматривать для более точной оценки его вероятности).
Два последовательных землетрясения в Турции магнитудой 7,8 и 7,5, случившиеся в начале февраля этого года, унесли жизни почти 44 тысяч человек в двух странах. После стало известно, что подземные толчки были спровоцированы резким и значительным смещением Анатолийской и Аравийской литосферных плит, на стыке которых находится Турция. При этом высвободилось количество энергии, эквивалентное взрыву 300 средних атомных бомб.
Поразительно, но накануне столь неординарного и разрушительного для Земли события сейсмологи не фиксировали сигналов о том, что в недрах планеты в определенном участке начинается интенсивное движение. Эта, казалось бы, элементарная опция науке до сих пор недоступна. Предсказание даже самых мощных землетрясений сегодня возможно только в вероятностных долгосрочных и среднесрочных прогнозах, которые имеют фундаментальное значение, но не спасают на практике.
О возможных землетрясениях на юго-востоке Турции говорилось в нескольких прогнозах авторитетных научных групп. В июле 2022 года в Институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН был сделан расчет по алгоритму М-8 (модель анализа сейсмических процессов в круге диаметром около 1000 км, подробнее о ней см. статью «Предвестники землетрясений», «Эксперт», № 16 за 2005 год), в котором пострадавшие недавно районы Турции Кахраманмараш и Хатай назывались потенциальными очагами подземных толчков магнитудой 8 в течение ближайших пяти лет.
...в апреле 1979 года. Еще в феврале на севере и
юге Сахалина, а также на Курильских ост-
ровах (то есть на протяжении 1000 кило-
метров) уровень воды в скважинах начал
опускаться. Причем если обычно уровень
снижается сантиметров на 15, то к началу
апреля он опустился чуть ли не на полмет-
ра. Деформация земной поверхности также
достигла небывало большой величины, были
отмечены аномальные изменения магнитно-
го поля и наклона поверхности. Словом,
все говорило о том, что готовится сильней-
шее землетрясение. Объявили прогноз, но...
ничего не произошло. Уровень воды сна-
чала стабилизировался, а 8—9 апреля рез-
ко пошел вверх. «Успокоились» и другие
предвестники.
Между тем было отмечено, что геодези-
ческие знаки на Сахалине переместились в
направлении, противоположном обычному,
и на величину в 2—3 раза большую, чем
бывало при землетрясениях в предыдущие
несколько лет. Это означало, что сильней-
шая дислокация (смещение) горных пород
все-таки произошла, но в виде не землетря-
сения, а пластической деформации — «ти-
хой подземной бури», или крипа (сполза-
ния), как называют это специалисты.
Вот вам яркий пример ложного прогноза,
грубой ошибки сейсмологов. Но как ее из-
бежать? Для этого надо уметь отличать
подготовку крипа от подготовки землетря-
сения, критериев же пока никаких нет.
A slow earthquake is a discontinuous, earthquake-like event that releases energy over a period of hours to months, rather than the seconds to minutes characteristic of a typical earthquake. First detected using long term strain measurements,[1] most slow earthquakes now appear to be accompanied by fluid flow and related tremor,[2] which can be detected and approximately located using seismometer data filtered appropriately (typically in the 1–5 Hz band). That is, they are quiet compared to a regular earthquake, but not "silent" as described in the past.[3]
The causes that lead to slow earthquakes have only been theoretically investigated, by the formation of longitudinal shear cracks that were analysed using mathematical models. The different distributions of initial stress, sliding frictional stress, and specific fracture energy are all taken into account. If the initial stress minus the sliding frictional stress (with respect to the initial crack) is low, and the specific fracture energy or the strength of the crustal material (relative to the amount of stress) is high then slow earthquakes will occur regularly.[5] In other words, slow earthquakes are caused by a variety of stick-slip and creep processes intermediated between asperity-controlled brittle and ductile fracture.[citation needed] Asperities are tiny bumps and protrusions along the faces of fractures. They are best documented from intermediate crustal levels of certain subduction zones (especially those that dip shallowly — SW Japan, Cascadia,[6] Chile), but appear to occur on other types of faults as well, notably strike-slip plate boundaries such as the San Andreas fault and "mega-landslide" normal faults on the flanks of volcanos.[6]
ИИ предсказывает количество афтершоков после землетрясения и их силу
Сейсмологи продвинулись в достижении одной из своих самых заманчивых, но сложных целей — использовании машинного обучения для прогнозирования землетрясений. Три новые статьи — Калифорнийского университета в Беркли, Бристольского университета в Англии и Тель-Авивского университета — в авторитетном издании Nature описывают модели глубокого обучения, которые работают лучше, чем обычные модели прогнозирования землетрясений. Выводы являются предварительными и применимыми только к ограниченным ситуациям, например, при оценке риска афтершоков — повторных толчков после основного удара.