Zemetrasenia a sopky: Nevyhnutné hrozby prírodných katastrof

Obsah:

Zemetrasenia a sopky: Nevyhnutné hrozby prírodných katastrof
Zemetrasenia a sopky: Nevyhnutné hrozby prírodných katastrof
Anonim

"Zemetrasenie a sopka sú súčasťou jedného z najväčších javov, ktoré vládnu svetu." Charles Darwin

Správa Národnej rady pre spravodajské informácie USA „Globálne trendy - 2040: svet rastúcich kontroverzií“, publikovaná začiatkom tohto roka, dôvodne tvrdí, že ekonomiky, demografia, životné prostredie a technológie budú aktívne formovať stratégie a taktiku svetových mocností. Keď však vezmeme do úvahy faktory, ktoré určujú rozhodnutia svetových mocností, diverzita prírodného prostredia okolo nás je v tejto správe obmedzená, v zásade na úvahy o environmentálnych problémoch znižovania obrábaných oblastí v dôsledku degradácie krajiny a dekarbonizácie atmosféra. Zároveň sa ani nespomína možnosť skutočnej hrozby veľkých prírodných katastrof (zemetrasenia, vulkanizmus a cunami), ktorých vplyv, súdiac podľa známych historických faktov, niekedy zohral nielen významnú úlohu v oblasti klímy. zmena, ale viedla aj k smrti jednotlivých štátov.

Medzitým sa vo svete každoročne vyskytne asi 500 tisíc zemetrasení. Asi pätinu z nich pociťuje obyvateľstvo a zhruba stovka zemetrasení spôsobuje zaznamenané ničenie a straty na životoch. Zemetrasenia sú geneticky spojené s cunami, zosuvmi pôdy, lavínami, záplavami a prúdením bahna. Zónou najsilnejších zemetrasení na našej planéte je územie takzvaného „tichomorského ohnivého kruhu“, ktorý predstavuje až 90 percent svetových zemetrasení a asi 75 percent aktívnych sopiek. Druhou najväčšou takouto zónou je alpsko-himalájsky seizmický pás, ktorý predstavuje 5 až 6 percent svetových zemetrasení a 17 percent najsilnejších z nich.

Image
Image

Sopečné krátery medzi lávovými poliami Islandu.

Zo série obrovských nárazov do zeme zaznamenaných v minulých a súčasných storočiach boli zemetrasenia a cunami, ktoré sa vyskytli v Taliansku (1908), Kamčatke a Kurilských ostrovoch (1952), Aljaške (1969), Guatemale (1976), Číne (1920, 1976, 2008), Sumatra (2010) a Haiti (2010), Čile (1960 a 2010) a Japonsko (1923, 2011). Na území ZSSR sú okrem známych zemetrasení Ašchabad (1929 a 1948), Taškent (1966) a Spitak (1988) aj Andijan (1902), Kemin (1911), Khaitskoe (1949), Muiskoe (1957), zemetrasenia v Gazli a Dagestane (1970, 1976, 1984).

Sopky nie sú o nič menej nebezpečné. Niektoré z nich v minulosti boli príčinou katastrofických klimatických prechladnutí, nazývaných „rok bez leta“. Odporúčame v krátkosti spomenúť sopku Toba (ostrov Sumatra) s kalderou 1 775 štvorcových metrov. km, ktorého erupcia pred 72 000 rokmi priniesla na povrch 2 800 kubických kilometrov roztavených hornín; najvyššia sopka v Európe Elbrus, ktorej poslednú erupciu pred 1700 rokmi sprevádzali lavíny a prúdy bahna a popol a sopečné bomby roztrúsené v okruhu až 700 km (takmer po Astrachán); Novozélandský supervulkán Taupo, sopka California Long Valley a množstvo ďalších. Erupcie týchto sopiek, ako aj najväčšie prejavy činnosti ich blížnych v modernej histórii, boli opakovane príčinou dlhodobých prejavov hladu, chorôb a smrti miliónov obyvateľov našej planéty.

V Rusku je známych 233 aktívnych, spiacich a vyhynutých sopiek. Väčšina z nich (vrátane viac ako 40 sopiek aktívnych v minulých a súčasných storočiach) sa nachádza na území Kamčatky a Kurilských ostrovov. Vyhynuté a „spiace“sopky sú známe na Kaukaze a Čukotke, v Jakutsku, v Primorsku a v Japonskom mori, v oblasti jazera Bajkal, v Tyve a Karélii. Na Zemi sú vo všeobecnosti najmenej štyri najnebezpečnejšie „spiace“sopky, ktoré sa môžu každú chvíľu prebudiť a viesť ku katastrofe v globálnom meradle. Sú to Fujiyama, Yellowstone Caldera, Flegrejské polia pri Neapole a kaldera ponoriek Kikai južne od ostrova Kjúšú.

Vlastnosti prírodného mechanizmu zemetrasení a sopečnej činnosti

Zemetrasenie možno vo všeobecnosti podmienene rozdeliť do štyroch kategórií: tektonické, sopečné, zosuvné a antropogénne. K zemetraseniam na pevnine dochádza v dôsledku pádu významných antropogénnych alebo kozmogénnych predmetov. Antropogénne - spôsobené podzemnými a povrchovými výbuchmi, sprevádzané ťažbou ropy, plynu, uhlia a ďalších druhov nerastných surovín, stimulované rastúcim zaťažením stavebného priemyslu.

Najničivejšie zo všetkých sú chvenie tektonického pôvodu.

Väčšina záverov o príčinách zemetrasení vychádza z teoretických predpokladov amerického geofyzika Henryho Fieldinga Reada, ktorý veril, že zdroj vzniká v dôsledku prasknutej deformácie hornín pôsobením elastickej energie v nich nahromadenej. Zároveň by sme nemali zabúdať na názor jedného zo zakladateľov geológie Charlesa Lyella, ktorý veril, že „hlavná príčina sopiek a zemetrasení je rovnaká“a že „je spojená s uvoľňovaním tepla a chemikálií reakcie v rôznych hĺbkach vnútornej oblasti zemegule. “

Ako viete, tepelná bilancia Zeme pozostáva hlavne z energie slnečného žiarenia, rádiogénneho tepla rozpadu rádioaktívnych chemických prvkov, energie gravitačnej diferenciácie jadra, plášťovej a litosférovej hmoty, energie prílivového trenia a spomalenie rotácie našej planéty. Súdiac podľa výsledkov dvestoročnej štúdie o zemetraseniach a sopečných procesoch, najcharakteristickejšou črtou vyššie uvedených zdrojov energie je ich distribúcia po celej hmote vnútorného povrchu Zeme vplyv na všeobecný teplotný režim vnútro planéty a absencia mechanizmu alebo metódy ich koncentrácie na prudký šokový (výbušný) prejav tejto energie v konkrétnych bodoch zemského vnútra. Energia vhodná na tieto účely musí byť zároveň prakticky nevyčerpateľná, vysoko koncentrovaná a uvoľňovaná rýchlosťou výbuchu. Musí mať schopnosť rýchlo sa hromadiť a byť kŕmený ďalšími časťami energie v intervaloch medzi seizmickými šokmi a sopečnými prejavmi.

Podľa Arie Gilata a Alexandra Vol, o ktoré sa autor delí, je pre túto úlohu s najväčšou pravdepodobnosťou vhodná energia exotermickej (výbušnej) transformácie chemikálií a ich základných chemických prvkov mobilizovaných v procese „dýchania“vodíkovo-héliového vnútra Zeme.. Centra seizmickej a vulkanickej činnosti sa tvoria nad miestnymi zónami a kanálmi priesakov a akumulácie hlboko uloženého primárneho vodíka a hélia „uložených“v hydridovom jadre Zeme. Injekcie exotermického „plynového dýchania“čriev selektívne prekonávajú plášť a astenosféru výbuchmi, tektonickými poruchami a tavením vytvárajú pasáže v hornom plášti, astenosfére a litosfére pre plyny, tekutiny a magmu do ohnísk sopiek a zemetrasení.

Je potrebné poznamenať, že v zozname chemických prvkov litosféry a hydrosféry je vodík na druhom mieste (za kyslíkom). Jeho vysoký obsah sa nachádza v tepelných plynoch sopiek, priesakoch (plynových prúdoch) v trhlinových zónach oceánov, v plynoch uhoľných nádrží a kimberlitových rúrok. Vodík a hélium - hlavné primárne „tehly“nášho vesmíru, „uložené“v jadre našej planéty, slúžia ako dodávatelia energie pre plášťové oblaky, zemetrasenia a sopky.

Plášte oblakov, ktoré sú v obraznom porovnaní predstavované ako „zapálené cigarety“spaľujúce „papier“(litosféru) pohybujúci sa nad nimi, sa tvoria v zónach drenáže útrob aktívnym vodíkom a héliom. Magma komory plášťových oblakov, ktoré vznikajú v dôsledku exotermického „škrtiaceho účinku“, ktorý je vlastný vodíku a héliu, poskytujú sopkám magmu a energiu. Domnievam sa, že príčiny zemetrasení a ich energetická bilancia sú zložitejšie a komplexnejšie. V tomto prípade je výbušná povaha mladistvého vodíka a hélia doplnená neustále generovanou tepelnou energiou „škrtiaceho účinku“týchto plynov a energiou gravitačnej reštrukturalizácie vnútra Zeme.

Existuje niekoľko modelov zdroja zemetrasení. Podmienečne „tvrdá“geoidná Zem má zložitú hierarchickú štruktúru, v ktorej prítomnosť početných vrstiev a blokov poskytuje určitú rotačnú nestabilitu zemského povrchu, jednotlivých tektonických dosiek a oblastí podložia. Vírivé toky existujúce v hlbinách, pre ktoré sú typické pohyby hmoty a rotácie jednotlivých blokov, zvyšujú celkovú energetickú saturáciu podložia. Takéto koncepty tvoria základ modelu rotačných vĺn zdroja zemetrasenia.

NV Shebalin navrhol zdrojový model založený na koncepte „štruktúrnych hákov“vytvorených v hĺbkach, ktoré zabraňujú posunutiu hornín pozdĺž tektonických porúch. Predpokladá sa, že práve rozpad - zničenie „háčika“je okamžitý a nevratný proces, ktorý vedie k vzniku zemetrasenia. VIMyachkin a ďalší seizmológovia vyvinuli model lavínovo nestabilného štiepenia, podľa ktorého sa predpokladá, že za podmienok energetickej heterogenity v horninách zdroja zemetrasenia sa vytvorí veľké množstvo trhlín rastúcich ako lavína, ktoré sa v konečnom dôsledku spoja do jedno hlavné roztrhnutie, pozdĺž ktorého dochádza k vybíjaniu nahromadeného napätia.

Až donedávna sa považovalo za nespochybniteľnú pravdu, že zemetrasenia s magnitúdou deväť (M = 9) sú nepravdepodobné, pretože horniny nedokážu akumulovať (bez deštrukcie) potrebnú energiu. Napriek tomu sa naša Zem z takýchto „nepravdepodobných otrasov“opakovane triasla: v roku 1952 na Kamčatke (M = 9, 0), v rokoch 1957 a 1964 na Aljaške (M = 9, 1), v rokoch 1960 a 2010 v Čile (M = 9, 5), v roku 2004 v Indonézii (M = 9, 2) a v roku 2011 v Japonsku (M = 9, 0). Napríklad v Čile v roku 1960 pri zemetrasení s magnitúdou 9,5 s ohniskom umiestneným v hĺbke 59,4 kilometra vyšla energia ekvivalentná výbuchu 2 670 megatónov trinitrotoluénu (TNT), ktorý je tisíckrát vyšší ako energia najväčšia vodíková bomba testovaná na Novaya Zemlya. („Tsar Bomba“, 50 megatónov TNT).

Posun pobrežia v oblasti miest Santiago a Concepcion zaznamenaný GPS o 30 centimetrov a centimetrové posuny strednej časti juhoamerického kontinentu na západ, ako aj pohyby povrchu v oblasti Buenos Aires, mohlo dôjsť iba v dôsledku makroexplózie a série ďalších výbuchov, ktoré nasledovali - 49 otrasov, ktoré podobne ako obrovský vibrátor poskytovali pozorovanú pohyblivosť hornín juhoamerického kontinentu. Tvrdenia mnohých vedcov a špecialistov, že uvedené výbuchy podzemnej energie sú výsledkom vyriešenia fyzicko -mechanických dislokácií hornín litosféry, sa podľa nášho názoru zdajú nepravdepodobné. Pre takto zamerané emisie monštruóznej energie je potrebné iné vysvetlenie.

Katastrofické výbuchy sopiek niektorí odborníci stále vysvetľujú iba ako prienik nahromadených plynov, vodnej pary a lávy cez kráter „zapečatený“skalou a skamenenou lávou. Ak by to tak skutočne bolo, potom by mala byť najsilnejšia prvá explózia na začiatku erupcie, ktorá zničila skaly prekrývajúce komoru magmy. Medzitým došlo k obrovskému výbuchu sopky Tambora v roku 1815 s energiou 1012 J, čo zodpovedá výbuchu 24 miliárd ton TNT, sedem mesiacov po začiatku sopečnej činnosti tejto sopky, ktorá trvala 15 mesiacov. K obludnému výbuchu sopky Krakatoa 27. augusta 1883 došlo tri mesiace po začiatku jeho slabej výbušnej činnosti. Počiatočné rýchlosti niektorých úlomkov hornín presiahli 8 km / s.

Zároveň je všeobecne známe, že zemetrasenia a sopečné erupcie sú sprevádzané značnými emisiami hélia, vodíka a ďalších plynov. Nepretržitý proces odplyňovania Zeme zaisťuje tranzit vodíka a hélia z jadra na povrch litosféry. Teplo, ktoré uvoľňujú v procese „škrtiaceho účinku“, ako aj energia exotermických chemických reakcií, tvoria pyromagmatické vzostupné toky a magmatické bubliny (oblaky), ktoré sa topia cez plášť a litosféru. Súčasne sa medzi vodíkom a kyslíkom, vodíkom a uhlíkom (za vzniku výbušného metánu), ako aj pri iných exotermických syntéznych reakciách, tvoria H2O, SO2, H2SO4, CO2, H2S, HF a ďalšie zlúčeniny. Výbuchy vyplývajúce z ich interakcie a exotermických reakcií nevyhnutne končia tektonickou reštrukturalizáciou čriev a zemského povrchu. Sopečné erupcie a sprievodné sopečné chvenie možno zároveň považovať za špeciálny druh zemetrasení v blízkosti povrchu, pri ktorých hypocentrum vzniká na zemskom povrchu. Energiu sopečných procesov, ako aj sprievodné zemetrasenia dodáva plynové dýchanie Zeme.

Predpoveď zemetrasení a sopečnej aktivácie

Metodika predpovedania zemetrasení a sopečnej činnosti je založená na súčasných seizmických pozorovaniach a nahromadených údajoch z predchádzajúcich štúdií. Zároveň zákony ustanovené v 19. storočí Alexisom Perretom o načasovaní zemetrasení (frekvencii ich prejavu) na nové a splny a o tom, že frekvencia zemetrasení sa zvyšuje s maximálnym priblížením Mesiaca k Mesiacu. Zem sa berie do úvahy.

Pri procese skúmania územného rozloženia epicentier zemetrasení a sopiek sa zistilo, že ich väčšina je obmedzená na relatívne úzke submeridské pásy seizmickej a vulkanickej činnosti: tichomorský, stredoatlantický a východoafrický, ako aj sublatitude Stredomoria, ktoré sa zhodujú so zónami hlbokých zlomov Zeme.

Práve v týchto zónach (okrem prebiehajúceho geofyzikálneho monitorovania seizmických porúch) sa vykonáva tepelný prieskum povrchu v infračervenom rozsahu pomocou prostriedkov diaľkového snímania, pričom sa pozoruje zníženie hĺbky hypocentier otrasov („vznik“ohnísk zemetrasenia), monitorovanie zmien hladiny a chemického zloženia sa vykonáva podzemná voda, činnosť termálnych prameňov a gejzírov, pozorovanie správania sa zvierat a rýb, katastrofické migrácie hadov a obojživelníkov, monitoruje sa objem radónových emanácií, hlukové a zvukové signály, elektromagnetické žiarenie, zmeny koncentrácie tepelných neutrónov na zemskom povrchu, pozorovania difúznej žiary a guľových bleskov. Súčasne sa vykonávajú pozorovania rozkladu povrchovej vrstvy litosféry, mesačného a slnečného prílivu a nárastu atmosférického tlaku3; vzostupné toky plynovej respirácie čriev, zmeny ukazovateľov sily, magnetického a elektrického poľa, zmeny fyzikálnochemických a fyzikálno -mechanických vlastností hornín.

Na základe zozbieraných údajov o zemetraseniach planéty za posledných 4, 5 tisíc rokov a sopečných erupciách za posledných 12 tisíc rokov AV Vikulin (2011) spolu s ďalšími autormi určili intervaly opakovania zemetrasení a čas migrácie ich ohnísk. Súčasne bolo vypočítané trvanie hlavného seizmického obdobia To, ktoré sa rovná 195 +/- 6 rokov, a viacnásobných období 388 +/- 4 roky (2 To) a 789 +/- 9 rokov (4 To) boli načrtnuté.

Zistilo sa, že obdobia sopečných erupcií s najväčšou amplitúdou majú trvanie 198 +/- 17 rokov, 376 +/- 12 a 762 +/- 17 rokov, ktoré sú blízke obdobiam zemetrasení7.

Vrchol seizmickej a vulkanickej aktivity planéty spadá do oblasti so súradnicami 120 ° E a 20–40 ° severnej šírky, ktorá sa zhoduje so zónou s maximálnym gradientom zmeny nadmorskej výšky geoidu (od + 60–75 m do –75 –90 m) … Územie druhého maxima (90 ° W a 10–20 ° S), ktoré je v činnosti nižšie, sa nachádza na druhej strane Zeme. Spadá do pásma najnižších gradientov výšok geoidov. Práve v tejto zóne došlo v 20. storočí k najsilnejšiemu čilskému (1960) zemetraseniu s magnitúdou 9, 5.

Prichádzajúca apoteóza seizmických senzorov

Je zaujímavé, že moderné zariadenie na seizmický prieskum, ktoré sa dnes efektívne používa pri vyhľadávaní a prieskume ropy, plynu a ďalších nerastov, bolo prvýkrát vytvorené a slúžilo iba na zaznamenávanie vibrácií čriev počas zemetrasení. Prvý seizmoskop írskeho inžiniera Roberta Malletta v roku 1846 zaznamenal vibrácie pôdy z výbuchu dávky čierneho prachu. Ďalšiu transformáciu mechanických vibrácií podložia na zaznamenaný signál elektromagnetického seizmografu dokončil v roku 1906 ruský vedec B. B. Golitsyn. Za 25 rokov fungovalo na svete 350 seizmických staníc. V dnešnej dobe sa ich počet meria na tisíce.

Seizmický prieskum, ktorý vznikol na základe praktickej aplikácie seizmických senzorov, sa stal účinnou geofyzikálnou metódou pri hľadaní nerastov. Dnes je iba jedna spoločnosť, GEOTECH Seismic Intelligence, vyzbrojená viac ako 80 seizmickými stanicami, desiatkami vibrátorov (nevýbušné zdroje seizmických signálov) a asi 300 tisíc seizmických prijímačov. Okrem tradičných káblových staníc pre operácie na pevnine i na mori sa uvádzajú do prevádzky aj pokročilejšie uzlové (bezkáblové) telemetrické systémy.

Používajú sa modernizované miniatúrne modely seizmických prijímačov so vstavanými ultracitlivými molekulárno-elektronickými senzormi, vybavené batériou a prijímačmi signálov z globálnych navigačných systémov (GLONASS, GPS, Beidou), vybavené systémom na zhromažďovanie a bezdrôtový prenos nahromadených informácií. dnes nielen v geologickom prieskume.

Existujúci komplex moderných geofyzikálnych metód (gravimetria, seizmické vyhľadávanie, magnetické vyhľadávanie a elektrické prieskumy) umožňuje získať podrobný objemový model sopky a dokonca určiť polohu podzemného solitónu plynu („plynovodu“) napájajúceho sopku alebo zemetrasenie. zdroj - jeden z hlavných zdrojov endogénnych procesov.

V tejto súvislosti si osobitnú pozornosť zaslúži ďalšie vylepšenie hardvéru na predpovedanie odplyňovania podložia vodíkom (protónom), počas ktorého sa výrazne zmení gravitačné pole Zeme (predpoveď zemetrasenia) a ozónová vrstva atmosféry sa radikálne zničí (predpoveď anomálií ozónu), ako aj vytvorenie a implementácia pokročilejších a cenovo dostupných seizmických senzorov.

Zónou celkového využívania prenosných seizmických senzorov v budúcnosti by mali byť všetky veľké chránené zariadenia ohrozujúce životné prostredie (JE, APES, GRES atď.), Mosty a priehrady, všetky bez výnimky objekty pozemných výškových budov, ako aj podzemné mestské zariadenia (nákupné centrá, priecestia, tunely, podchody, vodovody, systémy zásobovania teplom a kanalizáciou, komunikačné vedenia a elektrické káblové žľaby atď.). Je tiež vhodné použiť seizmické snímače pri vytváraní prísneho bezpečnostného perimetra na objektoch štátneho významu, na trasách plynovodov a ropovodov, v oblasti rafinérií, závodov na skvapalnený zemný plyn, plynových kompresorových staníc a veterných elektrární.

Vývoj hardvéru pre seizmické zariadenia nám umožňuje načrtnúť ďalšie možné oblasti jeho aplikácie. Vrátane pri vybavovaní ciest a vozidiel bez vodičov seizmickými snímačmi. Verím, že v zásade je možné použiť seizmické senzory v technológii vytvárania nielen seizmického kódu akéhokoľvek druhu zariadenia, ale aj osobného ľudského „seizmického portrétu“(seizmické zaznamenávanie krokov), ktorý je individuálny. a jedinečné ako odtlačky prstov.

Prebiehajúca technická revolúcia, digitalizácia informácií, efektívne zlepšovanie geofyzikálneho vybavenia a komunikačných liniek nám umožňujú urýchliť dosiahnutie prelomového úspechu pri predpovedaní, bohužiaľ, nevyhnutných prírodných katastrof.

Na záver je vhodné zdôrazniť, že splnenie úlohy záchrany ruského ľudu a súvisiace opatrenia na ochranu priaznivého životného prostredia, ktoré stanovuje Stratégia národnej bezpečnosti Ruskej federácie11, si vyžadujú aktívnejšie vytváranie systému pre efektívne predpovedanie negatívnych procesov, ktorých nebezpečenstvo sa dnes nezmenšilo. V roku 2020 podľa US Geological Survey (USGS) nastalo na svete 13 654 zemetrasení s magnitúdou viac ako 4. V tomto roku sa erupcie Etny v Taliansku nezastavia, Stromboli sa prebudil, sopky na Kamčatke a Kuriles v Indonézii, na Islande, na ostrove Costa Riquet, v Konžskej republike a na Filipínach. Zemetrasenia a sopky zostávajú pre modernú civilizáciu relatívne nezodpovedanou výzvou.

Odporúča: