ПОЛИГОН
16-19 сентября 2003 года в новосибирском Академгородке прошла
международная конференция «Проблемы сейсмологии 3-го
тысячелетия», организованная Институтом геофизики СО РАН и
Геофизической службой РАН.
Дмитрий Федорцев,
«НВС»
Программа мероприятия была весьма насыщенной — за 4 дня работы
было заслушано около 90-та различных докладов и сообщений, прошли
общие дискуссии и рабочее заседание руководителей
Сейсмологической службы России и начальников структурных
подразделений Геофизической службы РАН и СО РАН. Но, пожалуй,
самым интересным, в плане наглядности и живого общения, оказался
последний день конференции, согласно плану которого гости
посетили Быстровский вибросейсмический полигон.
…Само хозяйство, расположенное у села Быстровка, примерно в 80
километрах от Новосибирска, на первый взгляд непосвященного
производит впечатление отнюдь не полигона, а скорее просто летней
базы отдыха, чему весьма способствует окружающая живописная
местность на берегу Обского водохранилища. К тому же день
19 сентября с утра выдался солнечным и по летнему жарким — сибирское
«бабье лето» поистине проявило себя во всей красе.
Тем не менее, вопреки первому, слегка расслабляющему впечатлению,
буквально через несколько минут становится ясно, что исследования
здесь ведутся весьма серьезные.
Наш основной «гид», главный инженер Алтае-Саянской
опытно-методической сейсмологической экспедиции СО РАН Владимир
Кашун, неторопливо и обстоятельно демонстрирует все местные
достопримечательности — установки и приборы, попутно давая
необходимые пояснения и рассказывая о работе в целом. По ходу
дела общаемся и с другими участниками конференции, в частности — с директором
Геофизической службы СО РАН д.г-м.н. Виктором
Селезневым, заместителем начальника по науке Алтае-Саянской
опытно-методической сейсмологической экспедиции к.г-м.н. Виктором
Соловьевым, ученым секретарем Института вычислительной математики
и математической геофизики СО РАН к.т.н. Валерием Ковалевским.
Всего из гостей конференции, желающих «прокатиться» в Быстровку,
совместив полезное с приятным, набралось около 30 человек.
 |
Участники конференции на Быстровском полигоне рядом с
центробежным вибратором ЦВ-100.
Фото В.Селезнева, Геофизическая служба СО РАН. |
После экскурсии по полигону — «завтрак на траве», точнее,
небольшой фуршет в одном из уютных, дачного типа, домиков отдыха,
где за аппетитной ярко-алой горкой вареных раков, подкрепленных
соответствующим напитком, общая (и частная) беседа заметно
оживляется, становясь и вовсе «неформальной»… В общем, для
меня, начавшего знакомство с темами конференции в ее последний
день, с самим полигоном и здешними исследованиями, картина
постепенно проясняется.
Если кратко — большинство работ сводится к актуальнейшей во все
времена теме предсказания землетрясений. О том, сколь страшны
бывают последствия землетрясений, всем хорошо известно. Их жертвы
неисчислимы, достаточно вспомнить несколько тому примеров. Так,
в 1766 году в Португалии жертвами землетрясения стали 60 тысяч
человек, в 1923, в Японии — 100 тысяч, в Китае,
в 1230 году — 300 тысяч, а в 1556 — более 800 тысяч человек…
По последним
данным ЮНЕСКО, только за ХХ век произошло более тысячи
разрушительных землетрясений, жертвами которых стали около 2
миллионов человек. О чисто материальных убытках на таком фоне
как-то и говорить неловко, ясно, что они колоссальны. Но все же,
корректнее будет сказать, что «земные судороги» страшны не
столько последствиями, сколько своей внезапностью. И задача их
прогноза, это, действительно — сверхзадача.
 |
 |
В зале заседаний.
Фото В. Новикова.
|
Сложность здесь состоит в основном в том, что очаги землетрясений
скрыты на недоступных глубинах в десятки километров, где горные
породы «пропечены» температурами в сотни градусов и стиснуты
чудовищным давлением. Причины же землетрясений лежат еще глубже.
Там идут почти не изученные пока процессы, ведущие к медленному
движению материковых плит. В таких условиях неизбежно растут
упругие деформации земной коры, и когда они достигают некоего
предела — внезапно возникают трещины, разломы и смещения.
Энергия сжатия переходит в энергию движения сотен кубокилометров
горных пород. Это порождает сейсмические волны, бегущие с почти
космическими скоростями к поверхности и вызывая разрушения.
Совершенно очевидно, что в данном случае процесс следует
наблюдать и предсказывать до того как он примет катастрофические
последствия. А для этого требуется точная и чувствительная
исследовательская аппаратура самого различного профиля.
Давно подмечено, что перед землетрясением многие дикие и домашние
животные проявляют беспокойство без всяких, казалось бы, видимых
причин. Более того, в некоторых странах Востока, например, в
Китае и Японии, где часты подземные толчки, издавна в домах
специально держали маленьких рыбок, которые за несколько часов до
катаклизма начинали испуганно метаться… Видимо животные
воспринимают нечто недоступное нашим чувствам. Однако, в принципе
нет такого физического параметра, который не был бы доступен для
фиксирования и измерения соответствующими приборами. В конкретном
случае — позволяющими следить за «шалостями» земных недр.
Некоторые признаки накопления энергии в глубинах, опять-таки
известны давно. Например, нарастание сейсмического шума,
выделение радона из скважин, небольшие деформации поверхности,
изменения электропроводности грунта и электрической напряженности
в атмосфере. Всего на сегодня известно более ста подобных
косвенных признаков. Но в столь серьезном деле, в дополнение к
косвенным, необходимы и прямые способы узнать, что варится в
адской кухне земных глубин.
Один из наиболее действенных и распространенных способов
исследования недр — это использование искусственно возбужденных
сейсмических волн. Они проникают вглубь, отражаются от
неоднородностей, преломляются, рассеиваются, но в итоге
возвращаются к поверхности, где и фиксируются приборами. В
сущности, это зондирование, своего рода «просвечивание» земли,
пока является основным методом в изучении земных глубин и поиске
полезных ископаемых.
Долгое время практически все данные здесь получались с помощью
взрывных волн. Но взрывная технология создания сейсмоволн
совершенно непригодна для изучения очагов землетрясений, так как
необходимо излучать волны с ювелирно точно повторяющимися
свойствами, из одного места и продолжительное время. По этому,
уже более полувека применяется вибрационный метод — специальными
машинами в земле создают гармонические колебания. Излучаемые при
этом волны конечно гораздо слабее взрывных, но прогресс не стоит
на месте и специальная компьютерная обработка позволяет их
регистрировать и расшифровывать, извлекая нужную информацию.
Такие сейсмовибраторы давно и вполне успешно применяются в
геологоразведке. Для достижения больших глубин необходимо прямо
пропорционально наращивать их мощность.
На полигоне в Быстровке работают два типа таких вибраторов — гидрорезонансные
и центробежные.
Гидрорезонансный вибратор представляет собой наполненную водой
цистерну с воздушной полостью в нижней части. Водная масса
совершает колебания на упругой воздушной подушке, с помощью
раскачивающего ее несложного устройства. О принципе работы
установки говорит само название — ведь все знают, что можно
буквально одним пальцем постепенно раскачать тяжелые качели до
головокружительного размаха. В Быстровке такой вибратор ГРВ-50
работает уже 13 лет. Он сооружен из старой железнодорожной
цистерны, вмещает 70 тонн воды при весе металлоконструкций
в 15 тонн.
Другой тип вибратора — центробежный, тоже, как и следует из его
наименования, использует центробежную силу. Устроен он также не
особо хитро. В жесткой стальной раме размещены массивные
вращающиеся валы со смещенным центром тяжести. Самый крупный из
Быстровских центробежных вибраторов — ЦВ-100 имеет массу 120
тонн и оснащен двумя электродвигателями постоянного тока. Он
позволяет получать добротные сейсмограммы на расстоянии свыше
300 километров.
Оба типа вибраторов разработаны в Сибирском отделении РАН.
Кроме вышеназванных, стационарных, существуют и передвижные
вибраторы, аналогичные по устройству, но гораздо меньшие по
габаритам и массе. На Быстровском полигоне этот тип представлен
40-тонным центробежным вибратором, перемещаемым по системе
«демонтаж-монтаж», успешно прошедшим испытания на Алтае и в
Магаданской области.
Естественно, всерьез говорить о стопроцентном предсказании
землетрясений пока рано. Для наблюдения за их очагами нынешним
приборам не хватает точности. Необходимо разрабатывать
специальную аппаратуру и методику обработки данных,
словом — поднять технологию зондирования и обработки до нужного уровня.
Пока это — дело будущего. Хотя, очевидно, уже и не столь
отдаленного. Во всяком случае, нет сомнений, что
экспериментальные системы на Быстровском полигоне неуклонно
совершенствуются, медленно, но верно приближая то время, когда
землетрясения лишатся наконец своего самого убийственного
фактора — внезапности.
стр. 4
|
