Российские ученые разрабатывают методику изменения интенсивности техногенных землетрясений. Частота их возникновения возрастает по мере увеличения объемов добычи полезных ископаемых. В лабораторных условиях удалось снизить сейсмическую энергию землетрясения на 35%. В настоящее время разработка Института динамики геосфер РАН уже прошла стадию лабораторных испытаний и готовится к апробации в реальных условиях — ожидается, что это произойдет через два-три года. Внедрение технологии позволит избежать разрушительных последствий подземных толчков, а ее дальнейшее совершенствование может привести к созданию сейсмического оружия.
Взорвать и успокоить
Техногенные землетрясения, которые способны вызывать не менее масштабные разрушения, чем их природные аналоги, зачастую бывают спровоцированы растущими темпами добычи полезных ископаемых. К примеру, в результате Бачатского землетрясения 2013 года в Кемеровской области (его эпицентр находился в районе местного угольного карьера) пострадало около 5 тыс. домов.
Главная отличительная особенность техногенных землетрясений состоит в том, что очаги находятся не на большой глубине (как в случае с аналогичными природными катаклизмами), а достаточно близко к поверхности. Благодаря этому появляется возможность влиять на них с помощью современной техники. В настоящее время ученые Института динамики геосфер РАН (ИДГ РАН) разрабатывают метод воздействия на опасные геологические явления.
Кемеровская область. Последствия землетрясения в поселке Бачатском
Фото: ТАСС/Вячеслав Светличный
— На первом этапе работ по предотвращению техногенных землетрясений необходимо определить потенциально опасный район, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории деформационных процессов в земной коре ИДГ РАН Алексей Остапчук. — На втором — подробно изучить состав местных пород и состояние разлома, которое оценивается исходя из динамики сейсмической активности. Если в результате предварительных расчетов будет выявлена угроза разрушительного землетрясения, необходимо принять решение о направленном воздействии на разлом. Оно может быть реализовано различными способами — в зависимости от особенностей геологической ситуации.
Механизмы влияния
Один из таких способов предполагает бурение скважин глубиной несколько километров. В них будет заливаться специальная демпфирующая жидкость (можно использовать, например, кремнийорганические составы). Такая технология способна противостоять быстрым смещениям внутри горных пород, снижая интенсивность их разрушительного воздействия.
Альтернативный способ влияния на разлом состоит в проведении серии взрывов с определенной частотой между ними. Тем самым предполагается вызвать несколько «медленных», практически не ощутимых для человека землетрясений, которые должны постепенно снять накопленное напряжение на опасном участке.
По словам Алексея Остапчука, использование жидкости будет оправдано при возможности крупного землетрясения (его не получится в достаточной степени ослабить ударным воздействием), а взрывной подход целесообразнее применять при небольших угрозах.
— Однако в ряде случаев необходимо сочетание обоих методов. В частности, это может быть оправданным, когда в скважину уже закачена жидкость, а спрогнозированного сейсмологами землетрясения не происходит, — рассказал ученый. — Если такая ситуация будет продолжаться достаточно долго, то состав может полностью уйти из скважины, просочившись через окружающие породы (обычно это происходит в течение месяца). Чтобы не заливать дорогостоящую демпфирующую жидкость повторно, мы можем вызвать ожидаемое нами землетрясение искусственно, проведя серию взрывов.
Фото: Depositphotos
По словам главного геолога АО «Иркутскгеофизика» (входит в холдинг АО «Росгеология») Василия Молочного, увеличение частоты техногенных землетрясений — это закономерное следствие отработки приповерхностных месторождений и освоения более глубоких горизонтов. Данный процесс будет продолжаться и дальше, что делает особенно востребованным прогнозирование опасных геологических событий и разработку методов, позволяющих уменьшить их последствия.
— Особенно они пригодятся на стадии рекультивации отработанных горных выработок и приведения их в безопасное состояние, — считает эксперт.
Управляя энергией
В настоящее время проект ИДГ РАН уже прошел стадию лабораторных испытаний, в рамках которой методы воздействия отрабатывались на стандартных опытных моделях. Они представляют собой гранитные блоки, разделенные различными пластичными и сыпучими материалами (таким образом, в небольшом масштабе имитируется геологический разлом). За счет закачки жидкости в лабораторных условиях ученым удалось снизить сейсмическую энергию землетрясения на 35%. По словам экспертов, в дальнейшем эти результаты можно будет существенно улучшить за счет оптимизации свойств демпфирующего состава — например, изменив его вязкость.
Последствие землетрясения в одном из городов Японии. 2018 год
Фото: Global Look Press/Hitoshi Mochizuki
В рамках экспериментов ученым удалось увеличить энергию землетрясения в три раза. Таким образом, в будущем новый метод может стать основой для разработки сейсмического оружия, перспективы создания которого обсуждались еще в 1940-х годах.
Однако эксперты по этому поводу высказываются максимально сдержанно.
— Для того чтобы искусственно запустить разрушительное землетрясение, нужно точно знать, какие участки земной коры находятся в таком сильном напряжении, что даже небольшого воздействия будет достаточно для начала сейсмического события, — считает руководитель Лаборатории сейсмической опасности Института физики Земли РАН Алексей Завьялов. — Однако столь точные данные пока никто получать не умеет, и поэтому я бы не стал ожидать появления сейсмического оружия в ближайшем будущем.
Применение новых методов в тестовом режиме ученые предполагают начать в одном из малонаселенных сейсмоактивных регионов уже через два-три года.
