Ученые юга России утверждают: предсказание так называемых стартовых землетрясений — вещь вполне реальная и, возможно, дело ближайшего будущего. О новых подходах к решению сейсмологических задач с «Поиском» беседует директор НИЦ прогнозирования и предупреждения геоэкологических и техногенных катастроф Кубанского госуниверситета, академик РАН Владимир БАБЕШКО.
— Владимир Андреевич, недавняя сейсмическая катастрофа в Турции вновь озвучила вопрос общества к науке: когда, наконец, станет возможным предсказывать разрушительные землетрясения? Если ли у них предвестники, зная которые, можно загодя эвакуировать население из опасных районов?
— Забегая чуть вперед, отвечу: предсказывать, в принципе, можно. Такая технология есть. Правда, она еще не заработала в полной мере. К тому же ей «подчинены» не все землетрясения, а лишь часть из них.
— И какая же именно часть?
— Ответ на этот вопрос я бы хотел начать с экскурса в теорию, в суть нашей работы, которая привела к довольно неожиданным результатам. Кубанский госуниверситет и Южный научный центр РАН при поддержке РФФИ обнаружили новый тип землетрясений, который раньше не был описан. Мы его назвали стартовым. Что это такое?
Нашу планету я бы сравнил с моделью круто сваренного яйца, которое мы сдавили, но треснувшую скорлупу не сняли. Ее части — это фрагменты земной коры — литосферные плиты — континентальные и морские. Они движутся по целому ряду причин. Главная среди них — вращение Земли вокруг оси, а также пусть небольшая, но чувствительная для поверхностных неровностей вязкость атмосферы. Именно это в экваториальной зоне вызывает наибольшее провоцирование подвижек, порождая их и вне этой зоны. Когда плиты сталкиваются и начинают давить друг на друга, в земной коре возникает напряжение, которое сбрасывается через землетрясения. При этом одна плита идет вверх, а вторая «ныряет» вниз. Это классическая теория, общепринятая точка зрения.
Однако в реальности все не совсем так, и механизм возникновения сейсмической активности намного сложнее и интереснее. Во-первых, надо помнить, что континентальные литосферные плиты имеют толщину до 40 километров, из которой примерно треть верхней части состоит из гранита, остальная, более прочная, часть — из базальта. Они контактируют по границе Конрада. Практика сильных землетрясений показывает, что их эпицентры имеют глубины порядка 5-12 километров, то есть в гранитной зоне, или на границе Конрада. Разогретый до 600 градусов гранит движется по поверхности скачками, то есть скользит, а затем слипается с основанием. Следует добавить, что в ряде прибрежных зон наблюдаются явления субдукции, состоящие во втягивание Землей в свои глубины гранитных литосферных плит из моря или океана. Этим компенсируются вулканические выбросы на континентах и в океанах.
Можно продолжать до бесконечности рассказывать о многом из истории и физики сейсмологии. Но главное, что следует отметить, — это прозорливое высказывание выдающихся отечественных геофизиков академиков Григория Александровича Гамбурцева и Михаила Александровича Садовского, в свое время — директоров Института физики Земли АН СССР. Оба считали, что без применения методов механики прочности и разрушения разработать методы прогнозирования землетрясений не удастся. Именно методы контактных задач о встречном движении гранитных литосферных плит по границе Конрада были нами рассмотрены строго математически. В результате математика показала, что в зоне сближения литосферных плит до того, как они начнут взаимодействовать, контактные напряжения становятся бесконечными, что означает разрушение плит и землетрясение.
Так был обнаружен новый тип землетрясений, возникающий до того, как плиты начнут торцами давить друг на друга. Поэтому он и назван «стартовым». Самым важным является то, что математика позволяет теоретически вычислить подвижки грунта на поверхности земли над эпицентром.
В результате был получен ответ на стоявший перед сейсмологами многолетний вопрос: почему в зоне эпицентра имеют место разной формы перемещения, разрывы или каньоны? Стартовые землетрясения объяснили, что все зависит от взаимного движения литосферных плит при землетрясении: схождение, расхождение, параллельное скольжение и т. д. Все совпало с реальными картинами над эпицентрами, в частности, над Спитакским. Таким образом, для прогноза землетрясений необходимо уловить подвижки берегов разлома, рассчитать время их сближения и предупредить об опасности.
К слову, стартовое землетрясение вовсе не обязательно должно быть самым сильным в ряду последующих за ним. Когда плиты уже столкнутся, может начаться коровое (от слова «кора») землетрясение. Вот там все может быть намного печальнее.
Этот наш научный результат уже признан во всем мире, публикации выполнены в журналах высшей категории Q1. Сделаны пленарные доклады на конгрессах и конференциях в Японии (дважды), Риме, Ванкувере. Сорвался из-за ковида в Сеуле.
Правда, землетрясения могут вызывать не только движение литосферных плит. Жидкая часть земного ядра — это около 3 тысяч километров глубины — время от времени выбрасывает так называемые плюмы. Поднимаясь вверх, они подходят к коре Земли и чаще всего выталкивают все, что встречают на своем пути, через вулканы. Это также приводит к сильным землетрясениям. К сожалению, это намного более сложная проблема, и о предсказаниях тут говорить пока не приходится. Иногда сообщают, что произошло землетрясение, например, на глубине 60 километров. Наши физики во главе с академиком Анатолием Леонидовичем Бучаченко дали объяснение и глубинным землетрясениям. Вовлекаемые плюмами из жидкой активной зоны ядра материалы могут, соединившись при высоком давлении, привести к ядерному взрыву разной природы.
А теперь хорошая новость. Очень важно, что основная часть землетрясений на нашей планете начиналась именно со стартовых толчков, которые предсказуемы.
— Звучит обнадеживающе. Осталось только реализовать все это на практике. Но возможно ли засечь сближение литосферных плит еще до их столкновения? Есть ли на этот счет технологии?
— Да, есть. Сближение плит можно определить с помощью ГЛОНАСС-приемников, выпуск которых в России уже налажен. Они устанавливаются на разных сторонах литосферного разлома. Каждый такой высокоточный прибор, установленный на треноге, связан с пятью орбитальными спутниками. Это необходимо для максимально точной локации: если ошибется один спутник, то другой выдаст более детальную картину. В итоге удается регистрировать смещение плит по горизонтали и вертикали с точностью до 5 сантиметров. На нашем Черноморском побережье уже стоят 11 таких устройств: в Сочи, Адлере, Туапсе, Геленджике, Тамани, Темрюке, Красной Поляне, Керчи и Севастополе.
В общем, если приборы покажут, что литосферные плиты монотонно и неуклонно сближаются, то уже можно говорить о приближающемся землетрясении.
Важно отметить, что прогресс в решении данной проблемы стал следствием разработки нового математического метода моделирования — метода блочного элемента. Он был разработан в КубГУ и Южном научном центре РАН.
— По прямой от Краснодара, где вы живете и работаете, до побережья Турции не так уж далеко. Не дошла ли до вас волна от заморского землетрясения?
— Отголоски турецких подземных толчков почувствовали в основном жители Сочи. Речь идет о колебаниях магнитудой порядка 3,5 балла. У нас же все было тихо. А вообще небольшие толчки в нашем регионе происходят регулярно — это привычное явление. От Турции к нам всегда идет большое количество афтершоков — повторных толчков, которые идут по затухающей. Кстати, Турция подключена к европейской системе сейсмической безопасности. И сейсмолог из Нидерландов предупреждал турецких коллег за несколько дней, что будет землетрясение, но его проигнорировали.
— Если говорить о нашей части Черного моря, то о каких разломах может идти речь?
— На территории юга России такие разломы напрямую на поверхность земли не выходят, они уже засыпаны. Мы эти разломы, в принципе, знаем. Проблема в том, что их протяженность большая, в сотни километров. И нужно очень много таких ГЛОНАСС-приемников, чтобы за всеми уследить. Стартовое землетрясение — на сегодня единственное, которое можно прогнозировать и о нем предупредить. Но оно и достаточно частое, судя по подвижкам в эпицентрах, поэтому так важно развивать это направление.
— Так в чем же проблема?
— Нужны серьезные инвестиции и поддержка научных фондов для того, чтобы на основе этих научных достижений обеспечить полную безопасность нашего Черноморского побережья, Краснодарского края, да и всей России. А пока у нас нет даже средств для автоматизированного съема информации с ГЛОНАСС-приемников. Наш сотрудник вынужден объезжать их со своим ноутбуком. В общем, эта служба находится еще в зачаточном состоянии. Ситуацию мог бы улучшить Кубанский научный фонд, открытый в нашем крае благодаря поддержке губернатора. Однако там пока не ввели проблему сейсмологии края в число приоритетных, и это не радует. Как тут вновь не вспомнить о десятках тысяч жертв землетрясений в Турции и колоссальном материальном ущербе. Как говорится, скупому придется платить дважды. А в этом случае в сотни раз больше того, что сейчас удается сэкономить на науке.
Кстати, наши методы начинают все шире использовать — с помощью установленных на морском дне станций те же американцы. Нам тоже давно пора делать это. Это очень важный вопрос, ведь у России тоже очень большая морская территория. У нас хватает районов потенциальной сейсмической опасности, много разломов, за состоянием которых нужно постоянно следить.
Геннадий Белоцерковский
Нет комментариев