На чтение: ≈ 12 мин.Поиск ученых продолжается. Сейчас они учатся… управлять надвигающимся землетрясением, пытаясь вызывать его в запланированное время или смещать эпицентр в безопасное для людей место.
Все чудеса и тайны – на необычном, единственном в мире исследовательском комплексе вуза. Он расположился в одном из самых опасных в сейсмологическом отношении регионов России – на Северном Кавказе. Место рядом с городком Горячий Ключ Краснодарского края оказалось на редкость удачным: рядом молодые Кавказские горы, неподалеку Черное море, буквально в нескольких километрах от полигона сходятся под землей два нефтяных месторождения. А в толщах Кубани затаились 16 основных разломов разных уровней – от планетарного глубиной до земной мантии до региональных. Известно, что трясет обычно вдоль этих мест: чем длиннее и глубже разлом, тем сильнее толчки.
Здесь, на просторной поляне в окружении пожелтевших лесов предгорий, установлены две внушительные металлические конструкции – стотонные вибросейсмоисточники. Разработанные СКБ прикладной геофизики Новосибирска и изготовленные на сибирских оборонных заводах, пятнадцать лет назад они проделали долгий и тяжелый путь, сразу сделав местный геофизический полигон уникальным. Два других из изготовленных тогда необычных модуля поставили по одному под Новосибирском и в Бурятии.
В конце 70-х в СССР и в США начали применять виброисточники для изучения глубинной структуры Земли. Возбуждаемая ими волна доходит до ядра Земли и, отражаясь, несет на поверхность ценную информацию о ее строении.
Однако с наращиванием их мощности выяснилось, что до 80 процентов ее тратится не на сигнал, уходящий в глубь Земли, а на образование паразитных поверхностных волн, названных по фамилии открывшего их ученого “волнами Релея”.
Американцы посчитали дальнейшие работы неэффективными и остановились на вибросейсмических семнадцатитонниках.
У нас исследования были продолжены на уникальных стотонниках. Вскоре ученые КубГУ и НИИ механики и прикладной математики Ростовского госуниверситета получили новые данные о сложных волновых явлениях в структурах с неоднородностями.
А академики Иосиф Ворович, Иван Образцов и Владимир Бабешко сделали важное научное открытие, полностью изменившее взгляд на перспективы их применения.
Так, оказалось, что волны Релея можно гасить, если несколько тяжелых виброисточников работают в определенных режимах. Более того, подбирая параметры вибрации, ученые смогли посылать волну в нужном им направлении – создавать так называемые направленные сейсмические антенны.
На заседании президиума РАН в начале этого года, посвященном проблемам сейсмичности, ректор Кубанского госуниверситета академик Владимир Бабешко рассказал и о результатах углубленных исследований поведения сред с неоднородностями. Выяснилось, что в условиях вибрации определенные сочетания неоднородностей в толще Земли формируются в объекты, обладающие уникальными свойствами удержания энергии – подобно резонаторам в акустике или в теории электромагнитных волн. Эти объекты получили название “вирусов вибропрочности”. Именно они ответственны за нарастающий гул, предшествующий землетрясению. Перед землетрясением сейсмическая напряженность литосферных плит возрастает. Воздействуя на “вирусы вибропрочности”, можно добиться ее ослабления. Проще говоря, можно вызвать землетрясение в запланированное время. Это значит, что больше не надо с фатальной неизбежностью дожидаться приближающегося непредсказуемого землетрясения. Можно вызвать его в определенное время, чтобы никого не застало врасплох, и напряжение в земной коре надолго снимется. А ученые поставили новую цель – научиться смещать эпицентр землетрясения в безопасное для людей место. В этом направлении и ведутся сейчас теоретические и экспериментальные исследования.
Впрочем, и нынешние результаты поражают воображение.
– Пара тяжелых вибросейсмоисточников позволяет посылать сигнал в заданном направлении на тысячи километров, – объясняет Владимир Бабешко. – Можно исследовать поведение макетов зданий и сооружений в условиях реальной вибрации грунта: три балла колебаний для макета здания, выполненного в определенном масштабе, соответствуют девяти баллам настоящего землетрясения для реального здания. Можно исследовать прохождение сигнала через толщу и вдоль литосферных плит. Ведь что такое землетрясение? Это результат взаимодействия литосферных плит, которые либо отходят друг от друга, либо, наоборот, “наползают”. Напряжение в наползающих краях нарастает, они могут даже обломиться – и это вызовет сейсмический сигнал, волну. Толща Земли неоднородна. Там, где плотность выше, сигнал идет быстрее. Где ниже – соответственно медленнее. Если сигнал изо дня в день посылают в Краснодаре и регистрируют, скажем, в Турции, то по его изменениям можно судить о степени напряженности литосферных плит, через которые он проходит. И вовремя заметить, когда эта напряженность становится критической. То есть, по сути, можно прогнозировать землетрясение. Анализируя эти данные, можно также оценить состояние неоднородностей в толще Земли – к примеру, вероятные залежи полезных ископаемых. При достаточно большом количестве точек наблюдения можно получить довольно точную информацию.
– Эти исследования тоже имеют практический результат?
– Да, еще одной областью применения тяжелых вибросейсмоисточников стала интенсификация нефтеотдачи. Обычная технология добычи нефти до пятидесяти-шестидесяти ее процентов, а то и больше, извлечь на поверхность не позволяет. Но нефть можно “подкачать” к скважинам, используя вибрацию. Теоретические работы в этой области опубликованы, на очереди – практика. Недалеко от полигона КубГУ есть нефтяные скважины, уже запланированы совместные работы ученых и нефтяников.
– Как вам удается содержать в рабочем состоянии, а главное, развивать такой мощный и дорогостоящий комплекс?
– Действительно, в России сейсмические станции входят в структуру РАН и находятся в очень бедственном состоянии. А вот в Америке, например, сейсмостанции содержатся университетами. Опыт шестидесяти университетов, входящих в Ассоциацию институтов сейсмологии США, и опыт нашего университета, в котором тоже есть своя сейсмостанция, показывает, что это ненакладно. В работе университетских станций участвуют студенты, преподаватели, и такая система обходится гораздо дешевле, чем существующая российская. Думается, было бы целесообразно учесть заокеанский опыт.
А сегодня все больше ученых из разных стран мира с интересом изучают опыт кубанского вуза. Кубанский государственный университет – первый и единственный вуз России, избранный членом Ассоциации институтов сейсмологии США. Вторым, после МГУ, подключен к российско – американской сети сверхбыстрого Интернета – Mir Net – для обмена сейсмологической информацией с университетом Тенесси, с которым он ведет совместные исследования. В мае этого года на базе КубГУ состоялось Первое международное совещание представителей сейсмологических, сейсмостроительных учреждений и организаций по ликвидации последствий стихийных бедствий одиннадцати стран Черноморского экономического сотрудничества – Азербайджана, Армении, Болгарии, Греции и других. Участники совещания побывали на полигоне, испытали на себе воздействие искусственного землетрясения. И единогласно приняли решение о создании Ассоциации сейсмической защиты стран ЧЭС. С большим энтузиазмом была воспринята информация российской делегации о возможности совместных исследований на базе вибросейсмического комплекса Кубанского государственного университета.
В прошлом году КубГУ совместно с Ростовским и Таганрогским университетами выиграл грант Американского фонда гражданских исследований и развития и Правительства Российской Федерации. В программе гранта исследованиям сейсмичности уделяется значительное внимание. Работы кубанских сейсмологов поддержаны также грантами РФФИ, Минобразования. Есть заказы от нефтяников и геологов, соглашение с Агентством МЧС России по мониторингу и прогнозированию ЧС. Губернатор Краснодарского края Николай Кондратенко и председатель Законодательного собрания Владимир Бекетов тоже побывали на университетском полигоне, вместе с депутатами детально ознакомились с исследованиями, после чего в краевом бюджете появилась строка об их финансовой поддержке.
– Здесь ведь важны не только фундаментальные результаты, – подчеркивает академик Владимир Бабешко. – Работы на исследовательском комплексе КубГУ высоко эффективны на региональном уровне, поскольку позволят с высокой точностью определить наличие и запасы полезных ископаемых в крае. В интересах всего Северного Кавказа поддерживает эти исследования региональная программа Минобразования РФ и региона “Образование, наука и культура Северного Кавказа и Причерноморья”. Работы на сейсмическом комплексе КубГУ поддержаны также соответствующими решениями Ассоциации Юга России. На мой взгляд, все это показывает, что Россия уже на новых принципах, пусть медленно, но все же возвращает себе звание ведущей научной державы, уверенно готовящей базу для технологического прорыва в будущее.
Любовь СУСЛОВА
Краснодар
Выбор читателей
Комментарии