Menu

О реакции геологической среды

О доказательствах реакции геологической среды на действие слабых искусственных и естественных полей

 

Реакцию геологической среды на действие искусственных и естественных источников связывают с активизацией режима слабой сейсмичности. При этом постулируется, что активизация слабой сейсмичности должна приводить к разрядке накапливаемых упругих напряжений в больших объемах или уменьшению энергии возможного сильного землетрясения [Тарасов и Тарасова, 1995; Тарасов и др., 1999; Соболев и др., 2002; Соболев и Закржевская, 2002; Тарасов, 2003; Сычева и др., 2003]. Для оказания быстрого влияния на среду энергия воздействия должна быть как минимум порядка тепловой энергии, т.е. ДЕ « kT.

В таблице 6.1 приведены оценки ДЕ для различных способов воздействий на среду (подземные ядерные взрывы, МГД-Генератор, магнитные бури и ЭРГУ - электроразведочное генераторное устройство). Для всех способов воздействий ДЕ << кТ. Причем приведенные значения ДЕ относятся непосредственно к локальной зоне диполя (МГД-Г и ЭРГУ) или имеют место для любой точки региона (МБ). Необходимо отметить также вклад других источников, реальное действие которых не может учитываться в рамках «прямолинейного» статистического анализа: лунные приливы, ДЕ ~ 10-(26+27> Дж; скачки атмосферного давления ДЕ « 10-29 Дж (100 мбар); молниевые разряды с энергией 108-109 Дж; вариации скоростей вращения Земли.

Таблица 6.1.

Характеристики источников воздействий на среду и оценки энергий, вводимых в среду.

№№

Источник

Полигон

Период

Энергия источника

ДЕ Дж

1.

ПЯВ

Гарм

1965-1982

5.0-6.2 Мв

10-38

2.

МГД-Г

Гарм

1976-1978

107 Дж

10-28

3.

МГД-Г

Бишкек

1983-1989

3-107 Дж

10-27

4.

ЭРГУ

Бишкек

2000-2002

108-109 Дж

10-26 - 10-25

5.

МБ

Бишкек

1975-1996

10-3 Дж/м3 сутки

10-30

6.

МБ

Кавказ

1963-1990

10-3 Дж/м3сутки

10-30

Обобщим известные результаты анализов воздействий МГД-Г, ЭРГУ и МБ на среду. При анализе действия на среду МГД-Г и МБ рассматривались пространственно-временные изменения сейсмичности, а при действии ЭРГУ - временные вариации сейсмичности во всем регионе (Бишкекский полигон, 40-44° с.ш., 72-79° в.д.). Влияние воздействий МБ рассматривалось на примере Кавказа, МГД-Г и ПЯВ - Гармского полигона. Несмотря на существенно различные масштабы действия источников, результаты статистического анализа оказались с одной стороны, похожими, а с другой - противоречащими основной идее эксперимента.

Во-первых. При воздействии на среду МГД-Г и МБ обнаруживаются зоны, в которых слабая сейсмичность возросла, уменьшилась или не изменялась (анализировались кумулятивные данные для всех актов воздействий). При рассмотрении каждого акта воздействий (ЭРГУ) рассматривалась реакция всего региона: 61% случаев увеличение сейсмической активности, 39% - уменьшение активности (К=6.5-10). При аналогичной методологии анализа в 35 суточном интервале (±17 суток относительно условных суток воздействий) в 1996 и 1999 гг., когда эксперименты с искусственным воздействием не проводились, прирост сейсмичности после «условного» воздействия наблюдался в 45% случаев.

Во-вторых. Области, чувствительные к внешним воздействиям, оказываются неизменными на протяжении нескольких (МГД-Г) или даже десятков (МБ) лет(?). При анализе действия МБ показана смена знака реакции среды в одних и тех же областях, т.е. активизация сменялась затишьем и наоборот. При воздействии МГД-Г наибольшее возрастание сейсмичности наблюдалось на расстоянии 370км от источника, вблизи же источника было затишье {?}[Тарасов, 2003], хотя энергия воздействия диполя на среду существенно уменьшается с расстоянием.

В третьих. Показана задержка реакции среды на воздействие от 2 до 7 суток, а при воздействии ЭРГУ - до 17 суток.

Безусловно, этот анализ отражает реальную ситуацию, но он не подтверждает влияние внешних полей на слабую сейсмичность, хотя и имеются совпадения в некоторые периоды времени для некоторых локальных мест или в некоторые периоды времени по всей территории полигона [рис.8, Сычева и др., 2003]. Очевидно, учитывая опыт работ с предвестниками землетрясений, что если случайным образом на ось времени выбросить анализируемые периоды (±17 суток, с условными сутками воздействий), то будут получены аналогичные результаты с другими группами сейсмических событий. Это был бы анализ на не случайность (см., например, [Gufeld, 1992]), чего, к сожалению, не было сделано. Кроме того, как известно, наблюдается колебательный режим слабой сейсмичности в отдельных локальных зонах, периоды которого различны. Реально всегда, как и при поисках предвестников землетрясений, можно подобрать подходящий период активизации или затишья сейсмичности в контролируемом регионе большой площади, совпадающий с периодом того или иного воздействия различной природы [Лукк и Юнга, 1994; Лукк и др., 1996]. Именно поэтому доказательства, построенные на анализе данных со случайным каталогом сейсмических событий, удовлетворяющем только закону повторяемости, не могут быть достаточными. Напомним также, что получали высокие коэффициенты корреляции между временем предвестника и магнитудой события [Соболев, 1993] только потому, что за "предвестник" принимали любое возмущение любого параметра, произошедшее в нужное время на расстоянии до 1000 км [Трапезников, 1993].

Вернемся к вопросу, касающемуся энергии действующих источников. Электрическая энергия, вводимая в земную кору, по порядку величины соответствует волновой сейсмической энергии слабых землетрясений. Тогда возникает вопрос, почему каждое слабое сейсмическое событие, происходящих в пределах рассматриваемых территорий не может играть роль "спускового крючка"? Ведь в цикле работ [Тарасов и Тарасова, 1995] оценивается влияние сейсмической энергии ПЯВ в зоне Гармского полигона (расстояние более 1400 км). Суммарная удельная плотность энергии всех ПЯВ оценивается на расстоянии 1000км величиной порядка 10-5 Дж/м3 [Кедров и Кедров, 2002]. Таким образом, эксперименты и анализ воздействий на среду полей МГД-Г, ЭРГУ и МБ не дают доказательства причинно-следственной связи с изменением режима слабой сейсмичности на больших территориях.

В то же время не обращалось внимания на исследования сильных воздействий на среду. Речь идет о сейсмическом режиме в зонах водохранилищ. [Сейсмологические.., 1987; Возбужденная.., 1987]. В зоне Нурекской ГЭС изучалось влияние двух основных факторов: изменения уровня воды и возбуждения в среде "вибраций", обусловленных энергией сброшенных вод и контролируемых по уровню микросейсм. Заполнение водохранилища привело к более упорядоченному и равномерному высвобождению сейсмической энергии, к ее общему уменьшению, а число слабых землетрясений увеличилось почти вдвое. Была показана четкая зависимость уменьшения числа и энергии землетрясений с увеличением уровня "вибраций". При максимальном уровне «вибрации» (максимальный уровень микросейсм) события с К>11 не наблюдались. Отмечено, что для этой зоны существует пороговый уровень «вибраций», соответствующий вводимой в среду энергии порядка 1014 Дж/сутки, превышение которого приводит к изменению сейсмического режима за достаточно короткий промежуток времени. Полагали, что "вибрация" активизирует пластическую деформацию, которая приводит к снятию накопленных тектонических напряжений.

Энергия сброшенной воды в максимуме оценивается величиной 1015 Дж/сутки [Сейсмологические.., 1987]. Отсюда следует, что энергия, приходящаяся на один элементарный объем, составит ДЕ « (0,01-3^5) 1<Т для объема среды от 25 до 1 кубического километра.

Таким образом, в цитируемых выше работах не учитывался еще один фактор, на фоне которого изучалось влияние рассматриваемых воздействий. Это действующие гидроэлектростанции. Зоны "изменения" сейсмического режима, выделенные при "воздействиях" МГД-Г, ПЯВ и МБ, находятся вблизи ГЭС: Гармский полигон - Нурекская ГЭС (100 км), Бишкекский полигон - Токтогульская ГЭС (300 км), Кавказ - Чиркейская ГЭС (100-200 км). Можно полагать, что воздействие на среду в зоне сброса воды (ДЕ « 1Т) будет инициировать изменение сейсмического режима в окружающей ее области.

Рассматривая в настоящее время обоснованность идей о предотвращении сильных землетрясений, выдвинутых в начале 80-х годов прошлого века, можно сказать следующее. Очевидным является невозможность переноса данных лабораторного моделирования на условия земной коры. В лабораторных условиях реализуется воздействие на весь образец с ДЕ<<1 Т. При действии МГД-Г и ЭРГУ осуществляется локальное воздействие, но рассматривается реакция окружающей среды. Окружающее пространство отличается неоднородностью строения, широким спектром размеров блоков и субблоков, множественностью границ, значительной разориентировкой направлений тектонической деформации. Поэтому о существовании большой корреляционной длины действия источника речи не может идти. К этому необходимо добавить, что площадь анализа действия МГД-Г и ЭРГУ существенно больше площади зоны, реакция которой обнаружена при воздействиях "вибраций" от падающей воды (4°х6° против 0,3°х0,4°). Энергия воздействий на среду в зоне водохранилищ также на много порядков выше. При чем в зоне водохранилищ происходит в течение многих суток непрерывная накачка среды дополнительной волновой энергией со скоростью 1011-1012 Дж/мин. При МГД-Г и ЭРГУ воздействиях в среду вводится энергия 108-109 Дж в течение 5-10 сек в сутки. Несовместимость энергий возбуждения среды очевидна. На самом деле воспринимаемая средой энергия МГД-Г и ЭРГУ еще меньше. Коэффициент преобразования электромагнитной энергии в волновую сейсмическую существенно меньше единицы (Запуск МГД-Г сопровождается шумовой сейсмической компонентой с энергией порядка 104 Дж, это оценки Л.М. Богомолова). Кроме того, необходимо учитывать сильное затухание полей электромагнитных источников с расстоянием, о чем ничего не говорится.

Изменения сейсмического режима при сбросах воды в зоне Нурекской ГЭС дают основание для оценки по порядку величины энергии, которую необходимо вводить в среду: ДЕ « (10-5-10-2) кТ. Отсюда следует, что источник должен обеспечивать ввод энергии в среду достаточно продолжительное время (сутки, несколько суток, первые недели?) со скоростью 10п~1012 Дж/мин. Эти скорости накачки среды волновой сейсмической энергией существенно выше возможностей искусственных источников. Отметим также, что необходимо учитывать долговременное действие лунных приливов с ДЕ « (10-5-10-6}kT которые возможно играют наиболее существенную роль в характере сейсмического процесса, но это постоянно действующий фактор.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:3971 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7160 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4141 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Закріплення осей споруд

Для закріплення, а також для зручності використання в процесі будівництва осі виносять на обноску. Обноска являє собою дошку, закріплену горизонтально на стовпах на висоті 400 - 600мм від землі. Застосовують...

30-05-2011 Просмотров:6153 Інженерна геодезія

3.3. В поисках главного

Мы определились: на территории, описать которую мы хотим, нам надо найти некие «главные» черты – доминанты – которые бы концентрировали позднее на себе все второстепенные черты места. Где же искать...

03-03-2011 Просмотров:3557 Комплексные географические характеристики

Аэрокосмические съемки.

12.1 Приборы аэрокосмической съемки Съемка больших территорий в настоящее время осуществляется методами фотограмметрии, изучающей способы и технологию определения форм, размеров, положения в пространстве, количественные и качественные характеристики объектов по их...

13-08-2010 Просмотров:17009 Инженерная геодезия. Часть 2.