Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и ФИЦ «Единая геофизическая служба Российской академии наук» раскрыли удивительную взаимосвязь между подземными толчками и состоянием вечной мерзлоты в горах Алтая. Оказалось, что многолетняя мерзлота не просто статичный ледяной пласт, а динамичная система, которая буквально «дышит» в ответ на сейсмическую активность, меняя свои свойства на десятки процентов.
Это открытие стало результатом более чем 20-летних наблюдений в долине реки Чаган, в эпицентре разрушительного Чуйского землетрясения 2003 года магнитудой 7,2. С тех пор регион переживает длительный период повторных толчков – афтершоков, которые то затихают, то вновь активизируются. Исследователи решили проверить, как эти подземные бури влияют на вечную мерзлоту, которая является основой для почв, экосистем и инфраструктуры в этой обжитой горной долине.
Для этого они использовали геоэлектрические методы – своеобразное «УЗИ» земли. Ученые пропускали через грунт электрический ток и измеряли сопротивление пород. Замерзший грунт, как лед, очень плохо проводит ток и имеет высокое электрическое сопротивление, а талый – гораздо лучше. Регулярно выполняя такие замеры в одних и тех же точках, ученые смогли отследить, как мощность и состояние мерзлого слоя меняются с течением времени.
Результаты оказались поразительными. В периоды сейсмического затишья мерзлота как бы «крепчала» – ее мощность и электрическое сопротивление увеличивались. Но стоило произойти новой серии подземных толчков, как мерзлый слой начинал деградировать – его сопротивление резко падало, иногда на 50-80%. Это означает, что в породах появлялось больше талой воды, а сам слой, вероятно, становился тоньше.
Ученые видят причину в том, что сейсмические волны растрескивают горные породы, создают новые пути для миграции подземных вод. Теплые воды из глубин по этим новым «трещинам» поднимаются к мерзлому слою и подтаивают его. Чуйская впадина – это артезианский бассейн, богатый подземными водами, которые и становятся главным инструментом воздействия землетрясений на мерзлоту.
Это открытие имеет огромное практическое значение. В горных районах Алтая, где вечная мерзлота залегает островами, живут люди, ведется сельское хозяйство, построены дороги и дома. Понимание того, что мерзлота нестабильна и особенно уязвима во время землетрясений, позволяет лучше прогнозировать риски: усиление оползней, обвалов, просадок грунта и разрушение фундаментов. Исследование доказывает, что относительно недорогие и неразрушающие геоэлектрические методы могут стать эффективным инструментом для постоянного мониторинга "здоровья" мерзлоты в сейсмически активных и освоенных человеком регионах, помогая предупредить опасные последствия и для природы, и для человека.
Исследование опубликовано в журнале «Литосфера».
Изображение: автор Джеймс Сент-Джон / commons.wikimedia.org
