Подземный барометр в действии

Большая часть территории Украины в сейсмическом плане – безопасная и спокойная, в связи с чем вопрос построения на таких участках региональных сейсмических станций не стоял на повестке дня. Но сегодня днепропетровские геофизики убеждены, что назрела необходимость приступить к более тщательному изучению процессов, которые имеют место быть в недрах  сейсмически слабо активных регионов, и в каждый из них  оборудовать ели не полноценной сейсмической станцией, то по крайней мере контрольным пунктом, оборудованным высокочувствительным измерительным оборудованием. Измерения будут вестись с помощью сети глубинных скважин – тех, что имеются на данный момент и пробуренных специально для данного проекта.

По словам начальника днепропетровской геофизической экспедиции Владимира Свистуна, в целом структура геологического распределения по Украине очень неравномерная. Она прямо испещрена тектоническими разломами и трещинами, что является причиной возникновения геологических явлений различного рода, в числе которых могут быть и локальные землетрясения.

Но в, то же время, деятельность человека со счетов сбрасывать никак нельзя. Имеется в виду добыча железной руды и угля, которые сопряжены с перемещением огромных количеств грунта и породы. И получается, что в тех местах, где земля как бы привыкла к тяжелым породам, образуются пустоты и котлованы, и наоборот, в других местах возникает дополнительная нагрузка в виде огромных гор различных отходов, которые оказывают на землю дополнительное локальное давление, что приводит к изменениям внутренне6го поведения ее в полном соответствии с возросшей нагрузкой.

О том, что такие выводы действительно имеют объективную основу, подтверждает статистика по землетрясениям в Приднепровье – количество таких событий с каждым годом увеличивается. К примеру, в окрестностях городов, где достаточно сильно развита горнорудная промышленность – Павлограде и Кривом Роге – в двадцатом веке землетрясения магнитудой 3-3.7 баллов по шкале Рихтера случались один раз в 8-10 лет, а в течение последних десяти лет произошло три толчка мощностью от 3.2 до 4 баллов.

Точно сказать, какова причина этих землетрясений, на данный момент нельзя по целому ряду причин. И главная из них – отсутствие пунктов наблюдения, которые бы позволили на постоянной основе отслеживали ситуацию, возникающую в недрах земной коры.

Сотрудники геофизической экспедиции «Днепрогеофизика» уже три года по собственной инициативе проводят наблюдения за поведением воды в имеющейся контрольно-градуировочной скважине, которая в свое время была пробурена на собственной территории в инженерно-геологическом центре Днепропетровска. Замеры, производимые с помощью интеллектуальных датчиков фирмы MiniDiver, были сделаны скорее из любопытства и не отличались большой регулярностью. Но информация, полученная таким образом, оказалась столь любопытной, что геофизики решили начать постоянные исследования на более серьезном и глубоком уровне. Теперь для подобного рода исследований задействованы две скважины – вторая имеется в самом Кривом Роге.

Главный геофизик экспедиции Петр Пигулевский говорит, что полученные данные однозначно свидетельствуют в пользу того факта, что чем глубже скважина, тем больше информации можно в итоге получить. Приборы, которые установлены в скважину Кривого Рога на глубину 815 метров, дают возможность намного точнее определять такие показатели, как напряженность и деформацию подземной среды, получить более точные и четкие  характеристики гидродинамических процессов, происходящих в земных недрах. В данной скважине поверхность воды располагается на уровне 106 метров, приборы же устанавливаются на отметке 120 метров. Вторая скважина, которая находится в Днепропетровске, в глубину достигает 85 метров, а датчики установлены на 30-метровой глубине. И ученые заметили, что в этой скважине информация не отличается большой дифференциацией – приборы не могут зафиксировать все те изменения, которые в состоянии регистрировать приборы в криворожской скважине.

Информация, представленная в графическом виде о колебаниях уровней воды и ее давлении, которая получена за один и тот же период времени. Показывает, что процессы, происходящие в обеих скважинах, протекают более-менее синхронно. И если возникают некоторые расхождения в показаниях приборов, это может быть предвестником приближающегося сейсмического события. В большинстве случаев непосредственно перед землетрясением, независимо от его уровня (местного слабого или мощного 7-8-балльного, произошедшего за тысячи километров от данной местности), датчики регистрируют понижение давления и уровня воды. Ученые объясняют данный феномен раскрытием трещинного пространства в результате сейсмических процессов в земной коре, в результате чего вода как бы разбегается во все стороны, заполняя появившиеся микроразломы. Правда, такое случается не всегда.

Более полную информацию о взаимной зависимости данных процессов дадут наблюдения в течение длительного промежутка времени с применением высокоточных приборов, уверены специалисты экспедиции «Днепрогеофизика». Самый оптимальный выход – построить в каждой области 2-3 сейсмических станции. Тогда на основе полученных данных появится возможность выстраивать более точные логические цепочки и выявлять новые причинно-следственные связи между поверхностными и глубинными процессами, что может привести к улучшению точности прогнозирования землетрясений. 

Особенно важно для ученых найти взаимосвязь между слабыми землетрясениями локального характера (магнитудой до 2 баллов) и взрывами в угольных шахтах или горнорудных карьерах и другими промышленными техногенными нагрузками на локальных территориях.

Последнее местное землетрясение магнитудой 4 балла, произошедшее в Кривом Роге, было зарегистрировано сейсмическими станциями, установленными в Полтавской, Киевской, Львовской областей, в Симферополе и Европейской службой сейсмических наблюдений. Не обошли вниманием землетрясение и приборы, установленные в скважинах экспедиции «Днепрогеофизики».

Но полученные данные пока не могут указать на эпицентр будущего землетрясения, и, следовательно, выявить причину его возникновения. Криворожская станция не в состоянии определять задачи такого рода, а сейсмостанции за пределами области выдают погрешность в определении эпицентра на уровне 20-30 километров. Если бы в Кривом Роге была установлена сейсмическая станция, укомплектованная современным оборудованием, то погрешность при определении эпицентра землетрясения можно было бы снизить до уровня 1-2 километров.

Однако даже самые простейшие датчики «Днепрогеофизики» оказались в состоянии за 6 суток до землетрясения распознать его приближение. Сначала было зарегистрировано достаточно резкое повышение уровня давления в грунте на территории, принадлежащей  Центральному горно-обогатительному комбинату, после чего уровень воды в скважине упал на 7-8 сантиметров в течение 40 минут. А это уже явный признак приближающегося землетрясения.

Если обобщить сказанное, то целесообразность строительства сети сейсмических станций вполне очевидна. Но проблема, как всегда, с финансированием. Один импортный комплект для сейсмологической станции потянет на 100-200 тысяч долларов. Такие средства не в состоянии  выделить на руководство экспедиции, ни областной бюджет. Поэтому сотрудники «Днепрогеофизики» намерены приобрести отечественный комплект оборудования и оснастить им небольшую станцию слежения. Такой вариант обойдется значительно дешевле – в 20 тысяч гривень. Главное условие – чтобы приборы имели достаточную чувствительность и могли достаточно четко отображать любые нелинейные колебания, происходящие в земной коре. Первая такая станция будет установлена в Днепропетровске.

Петр Пигулевский убежден, что наличия трех подобных контрольных точек (в  Днепропетровске, Кривом Роге и Павлограде) будет достаточно для того, чтобы регистрировать все подземные толчки, происходящие на территории области, с максимальной точностью. Полученная таким  образом информация будет доступна не только специалистам. Ее планируется выкладывать в Интернет, в результате чего любой желающий сможет наблюдать за процессами, происходящими в недрах земли на территории области в онлайн режиме. Если же говорить о реакции городских территорий и горнорудных массивов на взрывы, происходящие в карьерах и шахтах, то с данным минимальным набором установленных контрольных точек можно будет отслеживать только наиболее мощные взрывы. Но если вдруг у владельцев предприятий или руководства области появится желание, установка еще одной контрольной точки в Кривом Роге даст возможность отслеживать буквально все взрывы, даже относительно маломощные. Это позволит намного более точно определять причины разрушений, выявленных в жилых или промышленных районах города.

Достаточно интересно выявить корреляционную зависимость между заграничными и локальными землетрясениями. Представители «Днепрогеофизики» показали график, составленный за период 11 марта: в нем отчетливо видно, что произошли качественные изменения в показаниях приборов за 2 часа до японского землетрясения – произошло опускание уровня воды на 2 сантиметра, после чего произошло мощное сжатие подземных пород, в результате чего уровень воды за 45 минут поднялся на целых 10 сантиметров, чего раньше никогда не отмечалось.

По материалам eutg.net