Menu

Проблемы регулирования сейсмического процесса

Выше отмечалось, что наблюдаемые особенности вариаций ОНС, связанные с изменением объема различных элементов среды, исключают действие метаморфизма или крупномасштабных тектонических деформаций. Основным переменным фактором, определяющим и поддерживающим текущую нестабильность среды вблизи предельного уровня, может быть восходящий поток легких газов [Гуфельд и др., 1993, 1998; Gufeld et al, 1997]. Следствием взаимодействия восходящих переменных потоков легких газов с твердой фазой являются вариации объемов элементов среды и нарушение их аккомодации между собой и блоками. Сейсмичность различного ранга связывается с восстановлением аккомодации, т.е. разрушением связанных состояний (механических зацеплений). Имеются основания говорить о неустойчивости сейсмического процесса, т.к. на среду, находящуюся в предельном состоянии, действуют постоянно фоновые геофизические поля (приливы, метеофакторы, отдаленная сейсмичность, тектоническая деформация, изменения скорости вращения Земли и т.д.) и непрерывно меняются параметры контактного взаимодействия элементов за счет имплантации и выхода их структур легких газов.

Можно ли воздействовать на параметры сейсмического процесса таким образом, чтобы сильное землетрясение заменить крипом, роем более слабых землетрясений или не дать возможностей образоваться крупномасштабным структурам разрушения? Очевидно, что уменьшить постоянно поддерживаемую предельную энергонасыщенность среды принципиально невозможно. Воздействие же на связанное состояние блоков естественных и искусственных источников с энергией ДЕ<<кТ, как уже отмечалось, не может носить механического или триггерного характера, т.е. вызвать рой слабых землетрясений, разрушая тем самым локальные связанные состояния. В реальных геологических условиях конкуренцию термическим флуктуациям могут составить процессы взаимодействия легких газов с твердой фазой литосферы, контролирующие слабые вариации ОНС среды.

Приведем дополнительные аргументы. Кинетика изменений объемов элементов твердого тела и соответствующие вариации ОНС среды будут зависеть от парциального давления легких газов во флюиде и твердой фазе. Во флюиде растворена смесь газов, включающая H2, He, N2, CO, CO2, CH4 и многие другие. Наибольшую вероятность перейти в твердый раствор имеют водород и гелий, включая водород из его соединений с углеродом и кислородом. Изменения парциального давления легких газов обусловлены как вариациями их потоков (из мантии), так и вариациями концентрации других растворенных во флюиде газов. Это может сдвигать реакции от большей имплантации легких газов в твердую ^ 134 ^ фазу к большему выходу их из твердой фазы, что будет отражаться на вариациях ОНС среды. Поэтому на их кинетику могут оказать влияние весьма слабые источники вибрации и электромагнитных полей с ДЕ<<кТ. Например, хорошо известно влияние естественных электромагнитных полей на кинетику ряда химических реакций.

В качестве иллюстрации можно привести результаты исследований влияния парциальных давлений газов в окружающей среде на структурные параметры ряда горных материалов [Gufeld et al., 1997]. Вакуумирование образцов кварцита привело к деформации структуры примерно на 0,5% (Таблица 4.4). Аналогичные результаты получены для оливина и пироксена. Другой пример. Кристаллическая структура монокристаллов оливина была искажена имплантацией гелия или водорода. Лауэграммы отражали ярко выраженную текстуру деформации. При последующем хранении образцов в нормальных условиях (сухой азот, 20°С) структура монокристалла восстанавливалась, причем скорость этого процесса при хранении в вакууме существенно увеличивалась [Гуфельд и др., 1998]. Представляет интерес еще один эксперимент. Если кристалл оливина, прошедший предварительную дегазацию при температуре 1300°С поместить в среду гелия (1 бар, 20°С), то через 7-10 суток получим лауэграмму текстурированного вещества. Причем концентрация гелия в кристалле не превышает соответствующую концентрацию в горных материалах. Можно также полагать, что тот же эффект на существенно больших временах вызовет водород.

На условия аккомодации элементов в блоках и граничных структурах, связанные с их взаимодействием с восходящими потоками легких газов, оказывают существенное влияние постоянно действующие приливные перепады напряжений [Авсюк, 1996] и комплекс «коррозионных» процессов, т.е. эффекты Иоффе и Ребиндера. Однако действие этих факторов, а также метеоусловий, отдаленной сейсмичности, магнитных бурь, изменений скорости вращения Земли, медленной тектонической деформации, препятствует образованию в определенных пределах крупномасштабных связанных состояний блоков, т.е. очагов сильных землетрясений. Именно поэтому можно говорить о том, что слабые силовые поля индуцируют фоновый сейсмический процесс [Гусев и Гуфельд, 2003, 2006]. Причем действие этих полей, как долговременных, более эффективно, чем кратковременных искусственных.

Таким образом, принципиально возможно влияние на процессы формирования и распада крупномасштабных структур разрушения. Причем, судя по сейсмологическим данным [Ребецкий, 2007], это влияние необходимо оказывать не на всю крупномасштабную структуру, а только на ее отдельные части, которые препятствуют взаимному смещению блоков. В рамках физико-химической модели сейсмотектонического процесса этого можно достичь путем воздействий источниками естественной природы и источниками искусственного вибровоздействия на пространственно связанную блочную структуру, влияя тем самым на параметры восходящих потоков легких газов [Гуфельд и др.2005; Гуфельд и Собисевич, 2006; Гуфельд, 2006], ускоряя естественный процесс разблокировки границ (или не допуская появления крупномасштабных связанных структур), уменьшая одновременно пространственный масштаб связанной структуры и переводя тем самым развитие процесса ко второму сценарию (см. главу 5). Основанием для такой постановки вопроса являются также данные по изменению сейсмического режима в локальной зоне при сбросе воды гидроэлектростанциями [Сейсмологические.., 1987]. Распределенная по элементарным связям в локальной зоне энергия была порядка тепловой [Гуфельд и др.,2005], что обеспечивало быструю релаксацию возникающих внутренних напряжений в граничных и блоковых структурах. Для быстрого влияния на сейсмический режим в зонах ответственных объектов необходимо воздействие, как минимум, на локальную блочную структуру, включающую несколько блоков. Здесь энергия, распределенная в зоне на каждую элементарную межатомную связь, может быть порядка 10-5 -10-2 kT, где к - постоянная Больцмана, Т- температура Оценки показывают, что вводимая в среду плотность энергии должна быть порядка 10-3 - 1 Дж/м3 и воздействие должно осуществляться в течение недель или месяцев. В тоже время методология воздействий и мониторинга реакции среды должны учитывать ее нелинейные свойства [Гусев и Гуфельд, 2003], ритмичность воздействий геофизических полей и процессов дегазации, а также пространственный масштаб зоны эндогенного возбуждения литосферы.

Иллюстрацией подобных эффектов, обусловленных процессами дегазации образцов или среды, могут быть инкубационные периоды проявления АЭ и слабой сейсмичности после соответствующих силовых воздействий [Богомолов и др., 2001; Ружич и др., 1999; Ильячев и др., 2003]. Известно также влияние сильных землетрясений на активизацию слабой сейсмичности в пределах сотен или тысяч километров от эпицентра [Николаев и Верещагина, 1991]. Отмечено также, что инициирующие сейсмический процесс землетрясения происходят, как правило, на фоне усиления отдаленной сейсмичности, предшествующей ему за 10-15 суток. То есть, можно говорить о группировании зон сейсмичности за счет их взаимодействия друг с другом [Николаев, 1999]. Природа взаимодействия этих зон не может носить динамического характера за такое короткое время и на таких больших расстояниях. Изменение ОНС могло быть обусловлено активизацией динамики потоков легких газов в канале твердое тело-флюид, вызванной прохождением слабых упругих волн сейсмических источников или электромагнитного импульса от МГД-Г, однако только в ближней зоне источников (Авагимов с колл.). Энергия, необходимая для запуска этих процессов, как было показано выше, может быть весьма небольшой ДЕ ~ 10-5 кТ или еще меньше. Отражением этих процессов, возможно, является снижение максимальной сейсмической активности в течение периода подземных ядерных взрывов на расстоянии до 1500 км. Однако роль периодических и непериодических деформаций полей естественных источников еще должна быть изучена [Авсюк, 1996].

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:4891 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:8080 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:4927 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Спостереження за горизонтальними зсувами…

Горизонтальні зсуви споруд або їхніх окремих елементів вимірюють різними способами, основними з яких є: лінійно-кутовий, створний і стереофотограметричний. Застосовують також прямі й зворотні схили. Лінійно-кутові побудови застосовують у випадку, коли величини...

30-05-2011 Просмотров:4400 Інженерна геодезія

Текстуры и структурные элементы метаморф…

В метаморфических породах, кроме новообразованных текстурных и структурных признаков, могут сохраняться и первичные. Степень сохранности первичных признаков осадочного или магматического происхождения зависит от интенсивности метаморфических и структурных преобразований. Текстурно-структурные признаки...

14-10-2010 Просмотров:5988 Геологическое картирование, структурная геология

Определение напряжений по подошве жестки…

Ниже отдельно рассматривается весьма часто встречающийся на практике частный случай, когда деформируемость сооружений настолько мала по сравнению с деформируемостью основания, что при определении контактных напряжений сооружения могут приниматься абсолютно жесткими...

25-08-2013 Просмотров:6754 Грунты и основания гидротехнических сооружений