Николай Дорожкин
Строение поверхности Земли по теории тектонических плит: 1 – Североамериканская плита; 2 – плита «Кокос»; 3 – Карибская плита; 4 – Евроазиатская плита; 5 – Индо-австралийская плита; 6 – Филиппинская плита; 7 – Тихоокеанская плита; 8 – плита «Каска»; 9 – Ю
– Иосиф Липович, насколько я понимаю, человечество пока бессильно противостоять землетрясениям?
═
– В прошлом веке только сильнейшие землетрясения унесли не менее 2 миллионов жизней, из них около 500 тысяч человек – 27 июля 1976 года в Китае. История помнит и более страшные трагедии.
═
– Известно, что о тайфунах, цунами и других катастрофах можно узнать заранее и принять меры безопасности. А как в отношении землетрясений?
═
– Умение предсказать, как будет протекать во времени тот или иной процесс, означает, что данная область науки достигла такого уровня, когда можно по данным мониторинга понимать состояние объекта, описать процесс и предвидеть направление его течения. Геофизика и сейсмология этого пока не могут. Мы не умеем по данным мониторинга идентифицировать развитие процессов в геологической среде. Прогноз, если он и делался, носил эмпирический характер и основывался на похожести проявления различных полей на предыдущих землетрясениях.
═
– Как вы определите подлинный прогноз землетрясения?
═
– Это – четкая информация о его месте, времени и энергии. Место должно быть указано с точностью до 30–50 километров, время – за 2–3 суток. Что касается энергии, прогнозироваться должны только сильнейшие землетрясения. Только такой краткосрочный прогноз может быть приемлем. Нельзя ведь объявлять тревогу на месяцы или годы по территории с поперечником в 500–1000 километров.
═
– Наверное, для прогнозирования землетрясений нужно понимать их причину?
═
– Уже в начале ХХ века сформировалось очень, казалось бы, правильное понимание, что их причина – крупномасштабный магистральный разрыв. Но это оказало плохую услугу наукам о землетрясениях. Потому что далее развивались аналогии с физикой разрушения монолитных образцов в лабораторных условиях. В общепринятых моделях подготовки землетрясений черты этого процесса дословно «списывались» с процессов нагружения и разрушения лабораторного образца. Это придавало моделям физическую достоверность и убедительность. Перед разрушением лабораторного образца фиксировались деформации, изменения проводимости, акустическая эмиссия, электромагнитные поля. Аналогичные по смыслу поля контролировали и при исследовании землетрясений.
Но геофизика тем и отличается от многих наук, что изучаемые ею природные явления нельзя воспроизвести в лабораторном эксперименте с выполнением всех критериев подобия. На практике оказалось, что одни и те же возмущения различных полей в земной коре могут соответствовать совершенно разным лабораторным моделям. Основные проблемы возникли позже, когда фиксируемые возмущения стали называть предвестниками только потому, что они происходили перед землетрясениями. Это был основной критерий. Но постепенное накопление данных мониторинга земной коры вынуждало изменять взгляд на геологическую среду, которая ведет себя совсем не так, как лабораторный образец, а куда более сложным образом. Геофизика должна работать с природой.
═
– На что же геофизикам можно опираться в прогнозировании землетрясений?
═
– Первым, кто выступил с резкой критикой лабораторного подхода к проблеме прогноза землетрясений, был академик М.А. Садовский. К началу девяностых годов ХХ века было осознано, что при исследованиях сейсмичности и поисках предвестников сильных землетрясений данные мониторинга имеют фундаментальную значимость. Нужно выделить блоковое строение среды. Блоки испытывают самосогласованное движение относительно друг друга при сохранении целостности среды. Причем сильные землетрясения, происходя на границах блоков и плит, повторяются с определенной регулярностью в одном и том же месте. Подобные процессы невозможно представить в монолитном поликристаллическом образце.
И еще. Землетрясения, точнее крупномасштабные разрывы, не меняют свойств среды и снимают лишь малую часть фоновой упругой энергии. То есть геологическая среда все время находится в состоянии, предельном по устойчивости или энергонасыщенности. Выше границы Мохо, где происходят наиболее разрушительные магистральные разрывы, под давлением верхних толщ среда переходит в трещиноватое состояние и постоянно поддерживается в нем, в том числе и за счет действия флюида. Но это означает, что более высоких напряжений в среде достичь нельзя. В этом – парадокс сильных землетрясений.
═
– Насколько сильно воздействие тектонических движений плит?
═
– Характер изменений параметров среды в сейсмоактивных и асейсмичных регионах исключает существенное действие метаморфизма и весьма медленных тектонических движений плит. Действующий фактор должен быть планетарным.
═
– И что же это за фактор?
═
– Именно такой характер имеет дегазация Земли и прежде всего – процессы взаимодействия восходящих потоков водорода и гелия с твердой фазой. Дело в том, что подвижные восходящие потоки легких газов представляются основным переменным фактором, определяющим и поддерживающим текущую неустойчивость среды вблизи предельного уровня. Процессы внедрения этих газов в материалы и их выхода протекают при любых температурах, в том числе нормальных. Отсюда изменение свойств и обратимые структурные перестройки, происходящие с обратимым изменением объема. В такой ситуации сильным землетрясениям всегда было можно подобрать подходящее возмущение какого-либо параметра. Это и делалось при ретроспективном анализе ситуаций.
═
– Как может выделение газов провоцировать землетрясения?
═
– Сильные землетрясения происходят на границах движущихся относительно друг друга блоков. Чтобы возникла крупномасштабная структура разрушения, блоки должны на время затормозить свое перемещение. Только тогда будет накапливаться дополнительная упругая энергия на этой структуре. Торможение перемещения блоков возможно при активизации процессов дегазации, изменения объемов элементов в граничных структурах и формирования множества локальных механических зацеплений.
═
– Что нужно знать для прогноза места землетрясения?
═
– Нужна такая идентификация состояния среды, при которой может быть дан прогноз вероятного места сильного землетрясения. Это – первостепенная проблема. Здесь основным методом мониторинга была и остается сейсмика. Сейсмичность отражает изменения напряженного состояния среды, но работать с этими данными необходимо в рамках модели геологической среды, а не лабораторного образца. Причем медленность образования и эволюции крупномасштабных структур разрушения позволяют говорить о протекании в среднем детерминированного процесса, что оставляет возможность среднесрочного прогноза вероятного места сильного землетрясения. Из анализа сейсмичности должна следовать также оценка сейсмически безопасных периодов.
═
– А прогноз времени?
═
– Проблема краткосрочного прогноза времени сильных землетрясений остается более неопределенной. Наиболее перспективны ионосферные и космические средства мониторинга, но их успешное использование возможно лишь в прогнозируемых местах. Основанием для использования этих средств является то, что крупномасштабные структуры при их эволюции и распаде оказывают влияние на параметры волновода Земля-ионосфера. Это было показано еще в начале девяностых годов ХХ века, когда было осуществлено краткосрочное прогнозирование сильных землетрясений в региональном масштабе. Но необходимо предостеречь от попыток прогнозирования места и времени одним методом.
═
– А если не предсказывать землетрясения, а предотвращать?
═
– Вообще-то такая постановка вопроса кажется странной. Не умея делать прогноз места и времени сильных землетрясений, ставим проблему их предотвращения. Но основания для такой постановки вопроса есть. Во-первых, геологическая среда находится в предельном по энергонасыщенности состоянии. Во-вторых, известно, что в период испытаний атомного оружия в районе Семипалатинска и штата Невада в радиусе полутора-двух тысяч километров сильных землетрясений не было. Отсюда делается вывод, что на среду могут воздействовать слабые упругие поля. Но такие же воздействия оказывают и естественные поля: приливы, метеофакторы, отдаленная сейсмичность и др. Плотность энергии естественных или искусственных источников на многие порядки меньше энергии тепловых флуктуаций. Поэтому прямого воздействия на среду эти поля оказать не могут.
Однако возможно опосредованное действие этих источников через изменение кинетики восходящих потоков водорода и гелия. Но это не быстрые процессы, на их реализацию необходимо время. Не исключено, что естественные поля сами «работают» на предотвращение сильных землетрясений, способствуя фоновому сейсмическому режиму.
Появление экстремальных состояний среды по своей природе уникально. Однако воздействовать на это состояние уже бессмысленно, так как сильное событие раньше или позже обязательно произойдет. А вот дополнительное воздействие искусственными источниками на среду в месте нарушения фонового режима может оказаться продуктивным. Но решающее слово в этих работах принадлежит теории сейсмического процесса.
Дарья Гармоненко