Сейсмические явления

Землетрясения — кратковременные толчки и сотрясения земной поверхности, вызванные перемещением масс земной коры. Виды землетрясений:

1. тектонические. Предполагается, что за счет медленных тек­тонических перемещений, идущих в недрах земли, происходит на­копление напряжений в жестких блоках земной коры, которое время от времени приводит к мгновенным смещениям, сопровож­дающимся ударом и землетрясением на поверхности;
2. наведенные (искусственно вызванные). Это тектонические зем­летрясения, вызванные деятельностью человека. Считается, что сейсмическая активность повышается на площадях интенсивной добычи нефти и газа, а вблизи крупных горных водохранилищ общая сейсмическая активность возрастает на 1 балл. Беспокойство вызывают огромные (выше 100 м) горы отходов, строительного и бытового мусора, грунта. Их масса больше массы сооружений. Не хотелось бы, чтобы вызванное ими перераспределение напря­жений в земной коре когда-либо привело к усилению сейсмической активности или появлению ее там, где раньше не было;
3. вулканические. Случаются вблизи вулканов, во время их из­вержений;
4. обвальные. Это сотрясения за счет ударов масс грунта при па­дении со склонов;
5. искусственные. Происходят при взрывах или при прохож­дении тяжелого транспорта.

Землетрясения, названные в п. 3—5, не бывают сильными и про­являются на незначительных площадях.

Схема землетрясения

Гипоцентр — подземный очаг землетрясения — точка, в которой происходят удар и смещение. Эпицентр — проекция гипоцентра на поверхность земли.

Возможная глубина расположения гипоцентра — от 10 до 800 км, но в большинстве случаев она не превышает 50—60 км. Чем глубже очаг землетрясения, тем на большей площади оно проявляет себя. Ежегодно на земле регистрируется аппаратурой несколько сотен тысяч землетрясений, из них около 1 тыс. сопровождается разруше­ниями, сильных землетрясений с гибелью людей случаются еди­ницы. Известны случаи, когда количество людей, погибших при землетрясении, достигало многих десятков тысяч.

Приборы для оценки силы землетрясений называются сейсмографами и сейсмо­метрами, их принципиальные схемы приведены ниже.

Схемы сейсмометра и сейсмографа

а — сейсмометр; б — сейсмограф

Эти приборы имеют пишущий элемент с массивным грузом на пружинном креплении, который остается неподвижным, и пленку, на которой ведется запись. Пленка закрепляется так, чтобы на нее передавались движения при землетрясении. Сейсмо­графы относятся к приборам типа точной механики, сложны в кон­струкции и ремонте, нуждаются в регулярной проверке и на­стройке. Современные ученые работают над созданием сейсмо­графов, использующих другие принципы работы, не обладающих данными недостатками. При землетрясении измеряется смещение записывающей стрелки и ускорение, которое испытывает поверх­ность земли. Вычисляется энергия землетрясения, оцениваются визуальные наблюдения и происшедшие разрушения. По совокуп­ности всех параметров оценивается сила землетрясения в баллах.

Землетрясения силой 1—4 балла являются практически незамет­ными, землетрясения силой 5 баллов заметны, но почти не влекут разрушений, землетрясения силой 6 баллов считаются сильными и разрушительными, а соответствующие им территории называются сейсмичными. Сейсмичность территории всегда принимается во вни­мание строителями и инженерами-геологами. Строители изменяют и усиливают конструкцию фундаментов и самих сооружений.

Главная задача геологов — оценить возможную максимальную балльность землетрясений. Для этого на территории России и быв­шего СССР создана и действует сеть сейсмических станций. Ис­пользуются также исторические источники, сообщающие о земле­трясениях, произошедших в прошлом. В итоге строятся карты сей­смического, детального и микросейсмического районирования, отличающиеся масштабом. Во-первых, карта сейсмического райо­нирования показывает сейсмическую и асейсмическую зоны. Далее с шагом в 1 балл сейсмическая зона подразделяется на пощади с возможной максимальной силой землетрясения в 6, 7, 8, 9 и 10 баллов. В 1978 г. была составлена карта сейсмического райони­рования территории СССР, однако в последующие 20 лет во многих местах произошли землетрясения, превысившие по силе указанные на той карте. В середине 1990-х гг.

карта была составлена заново. В настоящее время ведутся работы над картой, составленной на ве­роятностной основе, показывающей силу землетрясений много­летней повторяемости.

Карты микросейсмического районирования составляются в крупных масштабах только для территорий населенных пунктов. При этом учитываются локальные обстоятельства, усиливающие или ослабляющие сейсмический толчок. Это в основном грун­товые, гидрогеологические, геокриологические и геоморфологи­ческие условия.

Строительные нормы и правила СНиП II-7—81 принимают в качестве эталонных инженерно-геологические условия на плотной глинистой толще, тогда ожидаемую балльность на скальных поро­дах можно уменьшить, а на рыхлых водонасыщенных грунтах уве­личить на единицу. Разные авторы предлагают свои схемы пересчета балльности с большими диапазонами приращения и уменьшения.

Если землетрясение происходит в населенном пункте, то по­мимо измерений аппаратурой изучаются площади разрушенной и неразрушенной застройки, анализируется характер разрушений, что также служит материалом для составления карты микросейсми­ческого районирования. Рекомендуется с осторожностью отно­ситься к площадям, на которых произошли максимальные разру­шения, и в дальнейшем по возможности меньше использовать их для многоэтажного строительства. Приведем пример использо­вания карты микросейсмического районирования.

Населенный пункт расположен в зоне сейсмической активности с балльностью Б. Планируется продлить Центральный проспект со строительством домов № 61, 63 по нечетной и домов № 60, 62, 64 по четной сторонам. После проведенных изысканий выяснилось, что строительная площадка дома № 61 имеет благоприятные грунто­вые условия и балльность в ее пределах можно уменьшить, т.е. при­нять равной Б — 1. Площадки домов № 62 и 64 имеют неблагопри­ятные условия, балльность на них принимается равной Б + 1.

Пример карты микросейсмического районирования

а — балльность всей территории Б без учета дополнительных условий; б — выпол­нено микросейсмическое районирование. Территория разделена на площади с балльностью Б-1;Б и Б + 1

Сейсмические толчки могут стать причиной цунами, обвалов, лавин, селей, активизировать оползневой и осыпной процессы. Сильные землетрясения приводят к образованию трещин и изме­нениям рельефа земли.

Цунами — высокая волна большой разрушительной силы, вы­званная землетрясением на дне моря.

Прогноз землетрясений бывает долговременным и кратковре­менным.

Реально удается только долговременный прогноз — это принципи­альное указание на то, что на данной территории ожидается земле­трясение. По сути отнесение территории к сейсмической зоне — уже есть прогноз землетрясения. Сейсмологи ведут наблюдения за различными параметрами геологической среды, резкие изме­нения в которых нередко происходят незадолго перед землетрясе­нием. К таким параметрам относятся рост напряжений и ультра­звуковые волны, изменения наклона пластов в скальных породах, перемещения поверхности земли, изменения химического состава подземных вод, особенно резкие изменения концентрации раство­ренных микрокомпонентов и газов. Неизвестно всегда, долго ли еще будет происходить рост параметра.

Кратковременный прогноз (за несколько часов или суток перед землетрясением) не получается.

Известны только случаи (и то не каждый раз) аномального поведения животных непосредственно перед землетрясением. Из нор выскакивают мыши и выползают змеи, рыбки мечутся в аквариумах, кошки выпрыгивают в окна, со­баки хватают хозяев за одежду и тянут на улицу.

Самым надежным действием в борьбе с землетрясениями счита­ется сейсмостойкое строительство. Разработаны специальные кон­струкции сооружений и методы их проектирования, промышлен­ность выпускает высококачественные материалы повышенной прочности. Желательно снижать этажность сооружений, повышать устойчивость объектов водного, транспортного и энергетического хозяйства. В постоянной готовности должны находиться аварий­ные, спасательные и противопожарные службы, соответствующее обучение должно проходить население.

Сейсмические явления | Новости в строительстве

Сейсмические явления -это особый вид движения земной коры и астеносферы.Они выражаются в волновых упругих колебаниях и вызывают устойчивые деформации земной коры.

По своей природе землетрясения могут быть денудационными, вулканическими, тектоническими и техногенными.Денудационные землетрясения возникают в результате толчка из-за обрушения массива горной породы. Чаще всего такие обрушения происходят на некоторой глубине от земной поверхности и связаны с разрушением природных сводов в подземных пустотах при разрастании последних до очень больших размеров.

Денудационные землетрясения характерны для карстовых районов, почему их иногда называют карстовыми землетрясениями.Однако большие обвалы могут возникнуть и на поверхности земли, поэтому название «денудационные» является более общим. Денудационные землетрясения вызываются толчками малой мощности, а возникающие при этом колебательные движения земной коры незначительны и распространяются на небольшие расстояния.

Вулканические землетрясения могут возникать при извержениях вулкана.причиной таких землетрясений могут быть обрушения кровли и стенок больших пустот, образующихся под вулканами вследствие источения больших количеств лавы. В этой форме вулканические землетрясения по своему действию аналогичны денудационным, кроме того, вулканические землетрясения могут быть вызваны взрывом магматических газов в недрах вулкана.

Интенсивность этих землетрясений значительно больше, чем денудационных, однако вулканические землетрясения, так же как и денудационные, распространяются на сравнительно небольших территориях.

Тектонические землетрясения являются следствием тектонических процессов происходящих в толщах земной коры. Их воздействие распространяется на громадные территории и вызывает разрушительные последствия как в земной коре, так и в различных зданиях и сооружениях, построенных на ее поверхности.

Тектонические землетрясения рассматриваются как основной вид землетрясений. Кроме природных причин землетрясения могут вызываться инженерной деятельностью людей.Ядерные и обычные подземные взрывы, быстрое заполнение горных ущелий водой при создании глубоких водохранилищ-все это может стать причиной землетрясения.

Землетрясения, возникающие в результате инженерной деятельности людей, называют инженерными или техногенными. В. Д.  Ломтадзе отмечает, что обводнение массивов горных пород, вызванное строительством плотин, резко повышает сейсмическую активность территорий. Повышение сейсмической активности в связи с обводнением зависит от состава горных пород и строения их толщи.

В недрах Земли всегда можно установить очаг, в котором произошел разрыв, вызвавший землетрясение.Такой очаг называют гипоцентром землетрясения. Глубина залегания гипоцентров землетрясений различна и достигает 700 км.В зависимости от глубины гипоцентра различают землетрясения поверхностные при глубине гипоцентра до 50 км, промежуточные-от 50 до 300 км и глубинные-с глубиной гипоцентра более 300 км.

Если через гипоцентр провести земной радиус , то точку пересечения этого радиуса с земной поверхностью называют эпицентром землетрясения.очевидно, эпицентр является проекцией гипоцентра на земную поверхность.В тех случаях, когда эпицентр землетрясения оказывается не на поверхности суши, а на дне моря, землетрясение называют моретрясением.

Получили широкую известность громадные морские волнения -цунами, возникающие в Тихом океане, как следствие моретрясения. При землетрясениях в литосфере от одного и того же толчка возникает два вида движения: сотрясательные и колебательные.

Рисунок-1. Схема выходов сейсмических лучей от гипоцентра землетрясения на поверхность земли

Допустим, что точка Г на рисунке-1 соответствует гипоцентру землетрясения, точка Э-эпицентру, а точки А, Б и В лежат на земной поверхности .Прямые соединяющие точки земной поверхности с гипоцентром, называют сейсмическими лучами. Расстояние ГЭ ( рисунок-1) является кратчайшим от гипоцентра до земной поверхности. Поэтому в эпицентре тектонический толчок будет воспринят как прямой удар снизу вверх, вызывающий сотрясение, иногда сопровождаемое вращением.

В других точках земной поверхности тектонический толчок будет ощущаться как боковой и несколько позднее. При этом чем дальше точка расположена от гипоцентра, тем больше заметен переход сотрясательного движения в смешанное сотрясательно-колебательное и далее в колебательное. Характер этого перехода определяется расстоянием от гипоцентра до точек земной поверхности или, что то же самое, углом α между сейсмическим лучем и земной поверхностью.Угол α называют углом выхода удара. Из рисунка -1 видно, что чем глубже находится гипоцентр, тем на больших расстояниях ощущается землетрясение.

Читай далее статью

Природа сейсмических колебаний

Вследствие освобождения энергии в гипоцентре землетрясения создается давление на окружающие горные породы.Это давление вызывает два вида колебаний: продольные и поперечные. Поперечные сейсмические волны проходят только через твердую среду , обладающую упругостью формы. Через жидкую и газообразную они не проходят.

Продольные волны распространяются во всех трех фазовых состояниях вещества(жидких, газообразных и твердых). На границе раздела двух разнородных сред они преломляются и частично отражаются ( исключение из этого правила составляют волны, возникающие на свободной поверхности жидкости или на границе двух несмешивающихся жидкостей, при этом они совершают продольные колебания.

Скорость и направление упругих колебаний находятся в функциональной зависимости от свойств той среды, в которой они распространяются, то есть от свойств тех веществ, которые слагают Землю.Если бы Земля состояла из одного и того же вещества, то сейсмические волны не изменяли бы своего направления и скорости ( смотри статью Строение Земли, рисунок-4). Состояние масс, слагающих ядро Земли, таково, что дошедшие до них сейсмические лучи отражаются .

Отраженные лучи, подобно прямым, достигают земной земной поверхности, но уже в других точках.Прямые и отраженные сейсмические лучи, достигнув земной поверхности, также отражаются от нее, образуя вторичные лучи. Сейсмический луч, многократно отраженный от земной поверхности и ядра, постепенно теряет свою силу и затухает.Образование отраженных лучей служит причиной возникновения сейсмических явлений в точках земной поверхности, весьма удаленных от гипоцентра землетрясения( смотри рисунок-2).В оболочках Земли лучи колебаний имеют вид дуг, а позади ядра они концентрируются.

Рисунок-2. Распространение упругих колебаний в теле Земли

Эпицентр землетрясения следует рассматривать не только, как некоторое геометрическое понятие.Сейсмические волны, достигнув эпицентра, возбуждают новые поперечные волны, называемые длинными или поверхностными. Поверхностные волны обладают только поперечными колебаниями, скорость их распространения значительно меньше, чем у внутренних волн, и равна 3,5 км/с. С. А. Яковлев очень образно сравнивает поверхностные сейсмические волны с волнами, образующимися на поверхности воды от брошенного камня.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях! *****

Ученые опровергли версию о сейсмической природе бедствия на Халактырском пляже

06 октября 2020 16:04
фото Василия Гуменюка, РАИ «КАМЧАТКА-ИНФОРМ»

Геодинамические явления не могли стать причиной бедствия в Авачинском заливе на Камчатке. Об этом заявил директор Камчатского филиала ФИЦ Единой геофизической службы РАН, кандидат физико-математических наук Данила Чебров, передает агентство «КАМЧАТКА-ИНФОРМ».

Как сообщалось ранее, о том, что токсины в океанской воде у побережья Камчатки могут быть вулканического и сейсмического происхождения, на днях заявил губернатор Камчатского края Владимир Солодов, озвучивая возможные версии происходящего на Халактырском пляже.

Как заявил сегодня Данила Чебров, сценарий геодинамического явления в этом случае представляется крайне маловероятным. «Выдвигаются три основные версии причины загрязнения: сейсмическая активность, извержение подводного вулкана, выброс вредных веществ из своеобразной «геологической ловушки» или другое геодинамическое явление неизвестной природы, — сказал ученый. — Заметных землетрясений в последнее время не происходило, подводных вулканов в Авачинском заливе нет, новые точно не образовывались, незаметные извержения планетарного масштаба не происходили, газогидраты не выбрасывались».

Чебров отметил, что в мировой практике нет примеров массовых отравлений после землетрясений, даже в эпицентральной зоне самых сильных событий. «Сами по себе сейсмические явления не приводят к выбросам в атмосферу (или в гидросферу) каких-либо веществ. Или, если совсем строго говорить, каких-либо веществ в заметной концентрации, сказал он. — В нашем же случае все вообще просто. За последнее время сейсмичность Камчатки не демонстрирует выдающихся показателей. И в Авачинском заливе также не происходило чего-то заметного, только слабые события. Кроме того, как и положено в этом районе, землетрясения происходили довольно глубоко, на глубине в несколько десятков километров. Основная сейсмичность на Камчатке сосредоточена в океанической плите, которая наклонно погружается под полуостров. Коровые, поверхностные землетрясения происходят гораздо реже. Таким образом, влияние сейсмичности на выбросы вредных веществ можно полностью исключить. Также можно исключить версию о влиянии сильных далеких землетрясений. Сотрясения в Петропавловске-Камчатском с начала лета по настоящее время не превышали 3 балла. Такие события не могли бы стать триггером какого-то процесса».

В Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН также считают, что причины экологического происшествия на побережье Тихого океана скорее техногенного характера. «Однозначно можно говорить о том, что причиной произошедшего не могут быть последствия сейсмической или вулканической деятельности. Это не природное явление, а скорее техногенное», — сказал директор ИВиС Алексей Озеров.

Информация о том, что вода у побережья Халактырского пляжа изменила цвет и имеет необычный запах, поступила в конце сентября. Местные серферы жаловались на проблемы со зрением, першение в горле, ухудшение самочувствия. Подтверждены случаи гибели тюленей, зафиксированы случаи гибели осьминогов, морских ежей и других придонных животных. В районе Халактырского пляжа, у бухты Малой Лагерной и в акватории Авачинской бухты специалисты взяли пробы, которые показали превышения ПДК по фенолам и нефтепродуктам. Причины случившегося выясняются.

16302C

2.2 Сейсмические явления

Землетрясения

Сейсмические явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры и происходят почти непрерывно.

Мощное проявление внутренних сил Земли, выраженное колебаниями земной по­верхности при прохождении сейсмических волн от подземного источника энергии, назы­вают землетрясением.

Видеофильм 38 мин. 24 сек.

Для улавливания и регистрации упругих волн пользуются специальными приборами — сейсмографами (рисунок 2.4)

Рисунок 2.4 — Сейсмограф с вертикальным маятником: 1 – маятник; 2 – пишущий рычаг; 3 – барабан с бумагой; 4 – часы.

Очаг зарождения сейсмических волн называют гипоцентром (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Гипоцентр (Г), эпицентр (Э) и сейсмические волны: 1 – продольные; 2 – поперечные; 3 – поверхностные

Область Земли, где внезапно, взрывоподобно выделяется потенциальная энергия, на­зывают гипоцентром, а его проекция на поверхность Земли — эпицентром. Вокруг эпи­центра располагается область наибольших разрушений — плейстосейстовая область. Ли­нии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний (в баллах), называют изосейстами (рисунок 2.6).

Расстояние между гипоцентром и эпицентром есть глубина сейсмического очага. По глубине сейсмического очага землетрясения делят на поверхностные (до 10 км), нормаль­ные (10-75 км), глубокие (75-300 км) и очень глубокие (300-700 км).

Гипоцентр может смещаться по глубине при повторении землетрясений.

Гипоцентр называют центром как точкой землетрясения чисто условно, т. к. это чаще всего разрыв по трещине и в зависимости от энергии разрыва величина и наклон такой трещины разные.

От гипоцентра сейсмические волны, постепенно затухая, расходятся на расстояния до нескольких тысяч километров. Дальность распространения во многом зависит от геологического строения района. В горных областях волны затухают значительно быстрее, чем на равни­не. При Ашхабадском землетрясении 1948 г. ударные волны распространились в сторону Западно-Сибирской низменности до 2500 км.

Существуют три типа сейсмических волн:

— Продольные волны. Они сжимают и растягивают породу, создавая в ней напряже­ние в направлении распространения волн. Они проходят через твердые, жидкие и газообразные среды. Имеют скорость в 1,7 раза большую, чем поперечные.

— Поперечные волны — сдвигают частицы вещества в стороны под прямым углом к направлению движения волны со скоростью около 4,5 км/сек. Они распространя­ются только в твердых средах.

— Поверхностные волны имеют период колебания больше, чем волны продольные и поперечные. Их называют волнами тяжести.

Скорость распространения сейсмических волн зависит от упругости и плотности по­роды. Переходя из более плотной упругой среды в менее плотную и упругую или наобо­рот, сейсмические волны испытывают отражение и преломление, что записывается на сейсмограмме и позволяет обозначать границы слоев пород разных по составу, плотности, влажности, а затем, используя эталоны, построить геологический разрез.

В зависимости от причин землетрясений их подразделяют на эндогенные (тектониче­ские), экзогенные (обвальные), вулканические и антропогенные, связанные с деятельностью человека — взрывы, подземные испытания, аварии на крупных ГЭС и др. Наиболее опасными являются тектонические, т. к. их энергия, выделяемая при землетрясении, очень значительна.

Оценка силы землетрясений производится по шкалам магнитуд (М) и бальности (J).

По шкале магнитуд, известной под названием шкалы Рихтера, магнитуда любого землетрясения определяется как десятичный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (выраженной в микронах), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра.

Известные максимальные значения магнитуд М = 8,5-9 . Магнитуда — расчетная величина, относительная характеристика сейсмического очага, используется для оценки общей энергии, выделявшейся в очаге (установлена функциональная зависимость между магнитудой и энергией).

Магнитуда самых больших землетрясений соответствует выделению энергии 1017-1018 Дж.

Интенсивность проявления землетрясений на поверхности земли (сотрясаемость поверхности) определяется по шкалам сейсмической интенсивности и оценивается в условных единицах – баллах. В России, как и в большинстве стран мира, используется 12- балльная Международная сейсмическая шкала MSK – 64.

В учебнике В. П. Ананьева, А. Д. Потапова (2006 г.) приведена формула расчета  бальности:

Бальность (J) является функцией магнитуды (М), глубины очага (h) и расстояния от рассматриваемой точки до эпицентра (L).

Магнитуда определяется по сейсмограмме. При оценке разрушительного воздействия сейсмической волны большое значение имеет угол, под которым она приходит из гипо­центра к поверхности Земли. Результирующая сейсмической волны разлагается на две со­ставляющие — нормальную и горизонтальную (рисунок 2.7). В эпицентре сооружение будет ис­пытывать лишь вертикальные удары. Наибольшие разрушения возникают под действием горизонтальной составляющей сейсмической волны, что следует учитывать при оценке разрушительности землетрясения.

Рисунок 2.7 — Механизм землетрясения: Г – гипоцентр; Э – эпицентр; 1 – вертикальная составляющая сейсмической волны; 2 – горизонтальная составляющая сейсмической волны; I — колебания частиц при продольных; II – колебания частиц при поперечных волнах.

Для всей территории страны в зависимости от геологического строения и тектоники выделены районы сейсмической опасности разной бальности: сейсмические, асейсмические и пенесейсмические.

К сейсмическим относят районы, приуроченные к горным системам: Крым, Средняя Азия, Дальний Восток, Камчатка, Сахалин, Монголия и др. В асейсмических районах землетрясений не бывает – Русская равнина, Западная и Северная Сибирь. В пенесейсмических районах землетрясения происходят сравнительно редко и бывают небольшой силы.

На сейсмической карте обозначены области и зоны, для каждой из которых указана возможная потенциальная сейсмическая опасность в баллах. Она установлена для средних геологических условий, которые могут быть различными. Поэтому на застраиваемых территориях в сейсмически опасных районах вводится микросейсморайонирование. Интенсивность землетрясения в баллах, указанных на карте сейсмического райони­рования, в этом случае может быть скорректирована на ± (1-2) балла в зависимости от мест­ных тектонических условий, геоморфологии, грунтовых и гидрогеологических условий, а также от типа сооружений.

Строительство в сейсмически опасных районах ведется с учетом требований строи­тельных норм и правил, утвержденных для этих районов. Следует иметь в виду, что при землетрясениях возможны крупные сходы селей, возникновение сейсмических оползней и обвалов, явления разжижения мелкозернистых и тонкозернистых водонасыщенных пес­ков, переход их в плывунное состояние.

При возникновении землетрясений на морском дне (моретрясение) образуются ги­гантские волны, которые, обрушиваясь на берег, наносят большие разрушения.

Как землетрясения в Казахстане повлияют на Южный Урал

По мнению экспертов, сейсмические явления на юге Урала и в Казахстане напоминают подземные толчки на перевале Дятлова.

Несколько землетрясений на прошлой неделе произошло в Казахстане рядом с границей Челябинской области. Толчки средней мощности зафиксированы 14 мая рядом с поселком Коктерек: по данным Казахстанского национального центра данных, магнитуда составила 5,4 балла. А в ночь на 17 мая в 04:28 землетрясение зарегистрировали и в 20 километрах от города Жезказган. Магнитуда была уже меньше — 3,7 балла.

Как написал на своей странице в Facebook южноуральский геолог, эксперт ОГУ «Особо охраняемые природные территории» Александр Лагунов, на Южном Урале в последние годы сейсмическая активность нарастает.

«Температура горных пород повышается настолько, что придонные слои воды в наших глубоководных озерах ощутимо прогреваются, — отметил эксперт. — Обнаружив это, гидробиологи и озероведы первоначально связывали это явление с процессами глобального повышения климата, но сегодня они все более склоняются к версии глубинного прогрева горных пластов на Южном Урале. Я считаю, сегодня надо срочно увеличить число геофизических станций по всему ареалу наблюдаемых процессов, без новых точных данных невозможно сделать какие-либо прогнозы. Речь может идти о безопасности целого региона».

С этим мнением в целом согласны и сейсмологи Уральского отделения Российской академии наук.

«Сейсмическая активность на стыке Урало-Сибирской и Восточно-Европейской литосферных плит наблюдается последние три года, — отметил заведующий обсерваторией АРТИ института геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН (Екатеринбург) кандидат геолого-минералогических наук Олег Кусонский. — Возможно, из-за того, что повышается температура горных пород, меняется и температура в водоемах Челябинской области, происходят аномалии магнитного поля, глубинные разломы. На Урале землетрясения довольно редки, но они все же случаются. В Челябинской области они в последнее время участились, особенно в горнозаводской зоне.

Подземные толчки случаются и на севере Урала. По одной из версий, высказанных сейсмологами, необычное поведение студентов, в середине прошлого века трагически погибших на перевале Дятлова, возможно, связано с такими сейсмическими явлениями. Они сопровождаются не только «дрожью земли», но и выбросами радона, свечением, всплесками магнитного поля и вполне могут сказаться на психике людей и привести к их гибели.

По мнению ученого, сегодняшние сейсмические события на юге Урала и в Казахстане во многом напоминают «дятловские» землетрясения. Они тоже не обходятся без разломов пород, радоновых выбросов, свечения газа и других необычных сопутствующих явлений. В условиях пандемии они вполне могут восприниматься людьми со слабой психикой как нечто сверхъестественное, даже как некие «знаки апокалипсиса», но на самом деле ничего необычного в них нет, они могут получить научное объяснение.

К примеру, считает эксперт, в какой-то мере повышение сейсмической активности может быть связано с деятельностью человека: стрельбами на Чебаркульском танковом полигоне или взрывами на Сафакулевском в Курганской области, где проводит бомбометание авиация. На границе с Южным Уралом, в Костанайской области Казахстана, добывают железную руду, а около Жезказгана — медную. Но это воздействие мизерное и не должно вызвать серьезных сейсмических последствий.

Напомним, в сентябре 2018 года землетрясения произошли в Катав-Ивановске, Трехгорном, Аше. Подземные толчки в эпицентре под Катав-Ивановском оценили в 5,5 балла. А в январе 2020 года под Челябинском произошло мини-землетрясение в 2 балла.

ИЗК СО РАН — Институт земной коры СО РАН

«ПАЛЕОСЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД В СЕЙСМОГЕОЛОГИИ»

 

Член-корреспондент АН СССР, доктор геолого-минералогических наук, профессор Виктор Прокопьевич Солоненко – основатель и признанный лидер глубокого научного поиска на стыке геологии и сейсмологии. Он сформировался как исследователь широкого профиля под руководством видных профессоров Иркутского госуниверситета А.В. Львова и С.В. Обручева.

В 1958 г. В.П. Солоненко возглавил организованную им Советско-Монгольскую экспедицию по изучению условий возникновения и макросейсмических последствий двенадцатибалльного Гоби-Алтайского землетрясения. Монография “Гоби-Алтайское землетрясение” (1963), написанная по результатам этих исследований, явилась образцом творческого содружества советских и монгольских ученых. Вышедшая из печати в нашей стране, она сразу же была переиздана за рубежом (в Англии и США). В дальнейшем Виктор Прокопьевич был научным руководителем многочисленных экспедиций, проводивших исследования в различных сейсмоактивных регионах нашей страны и за рубежом.

Работая над решением специальных задач, В.П. Солоненко постоянно расширял круг исследований в области динамической и инженерной геологии, геокриологии и сейсмического районирования. При этом особое внимание он уделял изучению закономерностей развития физико-геологических процессов и явлений в связи с неотектоникой, сейсмичностью и геокриологией. Существенное место в своих исследованиях он отводил изучению таких явлений, как отседание склонов, скальные и снежные обвалы, оползни, солифлюкция, карст, сель в условиях повышенной сейсмичности. Монография В.П. Солоненко «Очерки по инженерной геологии Восточной Сибири», написанная еще в 1947 г., была первым обобщающим трудом по региональной инженерной геологии и инженерно-геологическому районированию и являлась справочным и нормативным документом для проектировщиков и изыскателей. Понимание генетических особенностей физико-геологических процессов легло в основу выделения самостоятельных направлений в сейсмогеологии – инженерной сейсмогеологии и сейсмогеокриологии.

В.П. Солоненко проводил обширный комплекс работ по оценке сейсмической опасности и сейсмическому районированию Восточной Сибири. Для этого он, одним из первых, предлагал использовать не только сейсмостатистические данные, но и геологические материалы. Основываясь именно на таком подходе, Виктор Прокопьевич, совместно с Николаем Александровичем Флоренсовым, дал прогноз высокой потенциальной сейсмичности Прибайкалья. Этот прогноз получил подтверждение произошедшими здесь сильными Мондинским (1950 г.), Муйским (1957 г.) и Среднебайкальским (1959 г.) землетрясениями интенсивностью 9–10 баллов.

Карты сейсмического районирования Восточной Сибири, составленные В.П. Солоненко в 1947, 1953, 1956 и 1957 гг., наглядно демонстрируют комплексный подход к обоснованию сейсмической опасности. Использование теоретических разработок по неотектонике и нового фактического материала по сейсмостатистике способствовало постановке прогнозных задач для целей сейсмического районирования. Последнее давало возможность показать действительную сейсмическую опасность для районов, по которым сейсмостатистические материалы либо совсем отсутствуют, либо не отражают потенциальной сейсмоактивности неотектонических структур. С накоплением фактических данных методика сейсмического районирования непрерывно совершенствовалась.

Серия монографий: «Живая тектоника, вулканы и сейсмичность Станового нагорья» (1966), «Сейсмотектоника и сейсмичность рифтовой системы Прибайкалья» (1968), «Сейсмотектоника и сейсмичность юго-восточной части Восточного Саяна» (1975), «Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы» (1977), «Сейсмогеология и детальное сейсмическое районирование Прибайкалья» (1981), ответственным редактором и основным автором которых является В. П. Солоненко, освещает строгую последовательность внедрения сейсмогеологических методов в сейсмологию и совершенствование способов и приемов сейсмического районирования и детального сейсмического районирования.

Представления о связи землетрясений с движениями блоков земной коры и образовании на земной поверхности сейсмодислокаций оформились в новый метод, названный Н.А. Флоренсовым палеосейсмогеологическим. Виктор Прокопьевич и Николай Александрович по праву являются основателями этого метода, в дальнейшем нашедшего широкое применение в различных сейсмоактивных регионах СССР и за рубежом. С его помощью появилась возможность объективной оценки максимальной силы ожидаемых землетрясений, то есть определения высшей степени сейсмической активности конкретных локальных районов, что позволяет быстро и экономически эффективно проводить сейсмическое районирование. Особую научную ценность палеосейсмогеологический метод имеет в сфере выявления эволюции неотектонических и сейсмических процессов, а практическую – при инженерно-геологической оценке и сейсмическом районировании ранее не изученных или слабоизученных территорий.

Сейсмогеология в трудах В.П. Солоненко является одним из главных направлений. Особо следует отметить разработанные им разделы “Инженерная сейсмогеология“ и “Сейсмогеокриология“. Их основные научные положения были признаны на международных конгрессах и симпозиумах. В докладах “Сейсмогенное разрушение горных склонов“, “Оползни и обвалы в сейсмических зонах и их прогноз“, “Уникальный инженерно-сейсмогеологический эксперимент в экономической зоне Байкало-Амурской железной дороги“, “Сейсмичность криолитозоны и проблемы сейсмогеокриологии“ излагаются основные принципы инженерно-сейсмогеологической и сейсмогеокриологической концепций В.П. Солоненко.

Многолетние исследования в плейстосейстовых областях досейсмостатистических и современных землетрясений способствовали накоплению материалов, послуживших основой для построения “шкалы балльности по сейсмодислокациям“, которая наряду с другими шкалами вошла в проект “Усовершенствованной сейсмической шкалы и системы измерений интенсивности землетрясений». В ее создании немалая заслуга принадлежит В.П. Солоненко как одному из пионеров применения палеосейсмогеологического метода в различных сейсмоактивных зонах СССР.

В.П. Солоненко является одним из тех, кто впервые использовал геологические данные при сейсмическом микрорайонировании отдельных территорий (в частности, г. Иркутска в 1947 г.). Им и его соратниками была доказана возможность применения палеосейсмогеологического метода прогноза места и силы будущих землетрясений в иных, нежели Байкальская рифтовая зона, геодинамических условиях. Были проведены палеосейсмогеологические исследования и оценка сейсмической опасности в сейсмоактивных регионах: на Дальнем Востоке, Кавказе, в Средней Азии, Алтае-Саянской области, Северной Корее и Монголии. В коллективных монографиях «Палеосейсмогеология Большого Кавказа» (1979), «Сейсмогеология Монголо-Охотского линеамента» (1979) и др., где В.П. Солоненко являлся ответственным редактором и основным автором, указывается, что палеосейсмогеологические данные позволили в ряде регионов уточнить сейсмический потенциал. Произошедшие там впоследствии сильные землетрясения подтвердили правильность сделанных выводов, а такие землетрясения, как Спитакское (1988 г.) в Армении, Рачинское (1991 г.) в Грузии и др., сами сопровождались образованием сейсмодислокаций.

Большая эрудиция, широкий кругозор и огромное трудолюбие В.П. Солоненко способствовали публикации более 400 научных работ, в том числе 30 монографий. За разработку фундаментальных научных направлений в сейсмогеологии, сейсмическом районировании, инженерной сейсмологии и сейсмогеокриологии В.П. Солоненко в 1966 г. был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР. Под его руководством в стенах Иркутского госуниверситета и Института земной коры СО АН СССР подготовлено большое количество специалистов-геологов, ученых – кандидатов и докторов наук.

По своим интеллектуальным и психологическим качествам В.П. Солоненко был бесспорным лидером. После катастрофического Гоби-Алтайского землетрясения 4 декабря 1958 г. возникла необходимость организации экспедиции по изучению макросейсмических последствий этого события. Виктор Прокопьевич был гениальным организатором: вложив личные сбережения (до поступления государственных субсидий), организовал экспедицию которую удалось начать в сентябре 1958 г., а закончить в приемлемые для выживания ее участников сроки – к 18 ноября, когда уже лежал снег, начинались ураганные ветры, а морозы достигали –25 ^оС.

В Советском Союзе в 60-е годы это был прорыв в области сейсмогеологии и сейсморайонирования. Для него понадобились три необходимых условия: сильнейшая сейсмическая катастрофа, идея и незаурядный лидер-организатор, способный протаранить консервативное мышление многих коллег, сложившиеся традиции и мнения авторитетов. В 60-е годы школа сибирских сейсмогеологов приобрела серьезный авторитет и многих последователей, период расцвета ее деятельности пришелся на 70–80-е годы ХХ века.

Таким образом, создание палеосейсмогеологического метода было несомненным успехом и сопровождалось признанием уже сформировавшейся школы сейсмогеологов Сибири на уровне международных научных завоеваний.

В Сибири раскопки сейсмодислокаций начали проводиться в 1980 г. в районе Муйского землетрясения, а в 1985 г. – в зоне Хангайских сейсмодислокаций, но до датирования вскрытых вещественных свидетельств методом С14 дело в те годы не дошло. Об успехах американских сейсмогеологов нам тогда еще было известно очень мало. Лишь в самом конце 80-х годов, когда в Иркутск приехал Дж. Мак-Кэлпин (благодаря энтузиазму В.С. Хромовских, ученика и преемника В.П. Солоненко), метод “тренчинга” был освоен досконально, и с тех пор он используется и совершенствуется сибирскими специалистами.

Отдельный этап исследований – проведение экспедиционных работ на Кавказе, где в полной мере был использован разработанный метод изучения палеосейсмодислокаций. В 1988 г., после катастрофического Спитакского землетрясения стали очевидными допущенные ранее просчеты в оценке исходной балльности. К предупреждениям сибирских сейсмогеологов о явном занижении уровня сейсмической опасности в этом регионе в 80-е годы далеко не все отнеслись с должным пониманием и доверием.

Успехи сибирской школы сейсмогеологов связаны с тем, что она возводилась на прочном «геологическом фундаменте», поскольку сейсмические явления порождаются геологическими процессами. Такой подход полностью себя оправдал. Было достигнуто существенное преимущество перед теми специалистами, которые опирались на короткие ряды сейсмологических наблюдений и результаты их статистической обработки. Недооценка потенциальной сейсмической опасности была нередкой и трагической. Достаточно вспомнить хотя бы Нефтегорскую трагедию 1995 г. на Сахалине.

Научные школы, как социальное творение, живут своей жизнью, проходя при этом путь от зарождения до угасания. Их жизнь зависит от ряда условий: научного и человеческого авторитета Учителя, значимости и глубины исповедуемых идей и методов, достигнутого уровня знания. Наступившая пора зрелости сибирской школы сейсмогеологии совпала с уходом Учителя и началом перестройки в стране, со временем борьбы за выживание и преодоления сложностей ее развития. Проходит время, меняются научные парадигмы, в формирующемся обновленном обществе возникают новые задачи и требования. Сейчас в число востребованных задач в сейсмогеологии включены не только принципиально иные методы сейсморайонирования, но и различные виды прогноза землетрясений, разработка методических подходов к предупреждению сейсмических катастроф и снижению ущерба от их негативных последствий. От успешных решений таких задач, прямого и эффективного участия в них будет во многом зависеть и благополучие школы. Но независимо от всех современных жизненных коллизий, переживаемых сибирской научной школой сейсмогеологии, Виктор Прокопьевич Солоненко как ее основатель и идейный вдохновитель, как Учитель, просто как замечательный человек останется в числе наиболее почитаемых и достойных представителей отечественной и зарубежной науки.

Научная, организаторская и педагогическая деятельность В.П. Солоненко оценена двумя орденами Трудового Красного Знамени, орденом Знак Почета, четырьмя медалями. Крупный вклад В.П. Солоненко в изучение условий строительства БАМа отмечен премией Совета Министров СССР. 

Для молодых научных сотрудников наших дней В.П. Солоненко остается как уникальный нравственный ориентир Ученого и Учителя.

Толчок, еще толчок. Почему в Приангарье растет сейсмическая активность

На прошлой неделе Приангарье снова тряхнуло — 6 и 10 сентября. Эпицентр находился на юге Нижнеудинского района в Тофаларии — в первый раз там был толчок силой в 7,6 балла, иркутяне почувствовали лишь 3−4, во второй — интенсивностью 3,5 балла.

По словам учёных, сейчас в Байкальском регионе наблюдается период повышенной сейсмической активности. Стоит ли переживать по этому поводу, рассказали Специалисты Института земной коры СО РАН.

Мощных толчков стало больше.

— С 2017 года в Иркутске наблюдалась тихая, стабильная сейсмическая ситуация, — говорит директор Байкальского филиала Единой геофизической службы РАН Елена Кобелева. — 22 сентября 2020 года на юге Байкала в 21 км от посёлка Култук случилось Быстринское землетрясение, магнитуда которого (величина, характеризующая выделившуюся энергию) составила 5,5. По статистике, землетрясения такой мощности бывают раз в 7−8 лет.

10 декабря в середине Байкала, примерно в районе впадения в него Селенги, произошло Кударинское землетрясение. В Иркутске оно ощущалось слабее, но магнитуда колебаний составила также 5,5.

Затем в январе 2021 года активизировался очаг землетрясений в районе озера Хубсугул в Монголии. Оно находится рядом с российской границей, в 230 км от Байкала.

— Это очень редкое событие для нашего региона, — говорит Елена Кобелева. — Магнитуда Хубсугульского землетрясения составила 6,8. Оно отличалось очень большим количеством афтершоков (повторных толчков). Если после Быстринского землетрясения афтершоки наблюдались две недели, то в Монголии за первые три месяца наша станция в Мондах зарегистрировала 18 тысяч событий, и активность там продолжается до сих пор.

В феврале зафиксировали несколько землетрясений на севере Забайкалья в районе посёлка Новая Чара. Магнитуда событий была небольшая, но из-за близости эпицентра к населённому пункту люди ощущали его на 4−5 баллов. И там тоже до сих пор наблюдаются повторные толчки.

— В происходящем нет ничего экстраординарного, — считает Елена Кобелева, — но количество мощных толчков действительно выросло. Обычно в год происходит примерно 170 сейсмических событий, о которых геофизическая служба должна уведомлять МЧС, а за первое полугодие 2021 года мы зарегистрировали их уже более 300.

Не паниковать, а развивать сеть станций.

Что касается причин происходящего, то не забывайте, что мы живём в Байкальской рифтовой зоне, то есть в зоне разлома в земной коре, который тянется более чем на 2 тыс. км, — говорити.о. замдиректора Института земной коры по научной работе Владимир Саньков. — Амурская литосферная плита отодвигается от Евразийской плиты на юго-восток и при этом поворачивается. Это создаёт растяжение в районе Байкала, сдвиг и напряжение в Становом нагорье (горная система, которая начинается на севере Байкала). А с юго-запада на нас наползает Индостанская литосферная плита. Её давление создало горные складки от Саян до Гималаев. С этими двумя факторами и связана сейсмическая активность региона.

Почему землетрясения участились именно сейчас, есть разные теории. Одна из них объясняется 11-летним солнечным циклом. Анализ данных с 1960-х годов показывает, что мощные толчки чаще происходят, когда активность светила минимальна и не так сильно мешает космическому излучению достигать Земли. Вторая идея состоит в том, что сильные сейсмические события создают новые участки напряжения. Именно так было в 1905 году, когда в Монголии с разницей в месяц случились Цэцэрлэгское и Болнайское землетрясения.

— Недавнее Тофаларское землетрясение также могло стать откликом на сейсмические события в районе озера Хубсугул, — предполагает Владимир Саньков. — Но однозначно сказать сложно. Сегодня для таких выводов у нас не хватает данных.

Иркутянам из-за роста сейсмической активности переживать не стоит, считают учёные. Столица Приангарья стоит на толстой литосферной плите, поэтому ближе 70−80 км от города эпицентр землетрясения вряд ли возникнет.

По мнению директора Института земной коры, профессора РАН Дмитрия Гладкочуба, региону необходимо развивать сеть сейсмических станций. В феврале этого года в Приангарье приняли региональную программу сейсмобезопасности, но есть сложности с финансированием.

— Сейсмостанций сегодня мало, и не получается детально зафиксировать даже происходящие землетрясения, — говорит Дмитрий Гладкочуб. — В Байкальском регионе у нас всего 26 широкополосных сейсмостанций, на всю Россию — 354. Для сравнения, в Японии их 2000.

Чтобы улучшить оповещение о землетрясении, нужно минимум пять станций по области и 6−8 на территории Иркутска. Но денег на это ни у города, ни у региона нет. Иркутская область подавала заявку на финансирование за счёт нацпроекта «Экология», однако федеральный центр отказал.

Учёные просят жителей после любого землетрясения, даже если оно было несильным, обязательно заполнять специальную анкету на сайте Байкальского филиала геофизической службы РАН.

Анкета содержит вопросы о том, где и когда произошло землетрясение, как долго продолжалось и к каким последствиям привело.

Эти сведения помогут специалистам лучше понимать сейсмические явления, а когда-нибудь и предсказывать их.

Магнитуда землетрясения составляет от 1 до 10 и показывает, сколько энергии выделилось при колебаниях земли. Не следует путать магнитуду с интенсивностью — её измеряют по 12-балльной шкале, и она характеризует последствия землетрясения.

Сейсмические явления – обзор

5 Сейсмологический отдел IPG Парижа

Этот раздел был представлен Жан-Полем Монтанье, Департамент сейсмологии, IPG Париж. Департамент сейсмологии (далее именуемый SeismoLab) является одним из научных отделов IPG (Парижского института физики земного шара), связанного с CNRS (Национальным научно-исследовательским центром) и Парижским университетом VII — Дени Дидро. . Его основная деятельность связана с исследованием природных систем Земли с использованием сейсмических явлений.SeismoLab охватывает весь спектр сейсмологических исследований, от наблюдательной сейсмологии до сейсмологии, применяемой при разведке нефти, а также теоретической геофизики. Две области передового опыта SeismoLab касаются исследования структур Земли во всех масштабах и на всех глубинах (томографические исследования от центра Земли до земной коры) и понимания природных процессов, таких как землетрясения и извержения вулканов. В связи со сложностью изучаемых природных явлений наша кафедра тесно взаимодействует с другими лабораториями ИПГ, в частности, с тектоникой, геодезией и геодинамикой, а также с геохимией, геомагнетизмом, гидромеханикой, акустикой и физикой минералов.

IPG в Париже имеет давние традиции в области приборостроения, полевых экспериментов, обслуживания обсерваторий, а также теоретического и численного моделирования земных процессов. По примеру астрономических обсерваторий в 1921 г. были созданы Институты физики Земли. В то время ИПГ ведали атмосферным, геомагнитным, сейсмическим и вулканическим мониторингом французских территорий. IPG-Paris постепенно отказалась от своей деятельности во внешней геофизике, и теперь большая часть ее научной деятельности посвящена внутренней Земле. Новые лаборатории (геохимия, морская геофизика, затем тектоника, геоматериалы) присоединились к IPG, чтобы усилить свою научную деятельность и проследить глубокую эволюцию наук о Земле, где признавалось разнообразие и сложность природных явлений.

В 1991 году IPG Парижа стала независимым институтом с тремя основными обязанностями: фундаментальные исследования в области наук о Земле, образование и распространение знаний, а также мониторинг сейсмической, магнитной и вулканической активности через глобальные или региональные обсерватории.В настоящее время он разделен на пять научных отделов (сейсмология, геохимия, геомагнетизм, физика полезных ископаемых и тектоника) и три сквозных отдела, отвечающих за объекты исследований и мониторинга, чтобы упростить взаимодействие между исследовательскими лабораториями: (1) SeismoLab активно участвует в сквозных отделах IPG, (2) отделе обсерваторий (Глобальная сейсмологическая сеть GEOSCOPE; обсерватории сейсмического и деформационного мониторинга Антильских островов, острова Реюньон и Джибути) и (3) отделе пространственных исследований. (марсианская сейсморазведка, сейсмометр VBB, Netlander), отдел численного моделирования и имитации природных явлений, сейсмотектоническая группа (сеть GPS-измерений, интерферограммы РСА).

SeismoLab также участвует в более конкретных научных программах, связанных с землетрясениями и вулканическими процессами, пониманием и моделированием распространения сейсмических волн в сложных средах и их применением для томографических изображений и структурных исследований. Среди различных областей геофизики сейсмология, вероятно, является наиболее эффективной областью для получения количественной информации о внутреннем строении Земли и о наиболее ярких проявлениях ее динамики: землетрясениях и извержениях вулканов.

Основная деятельность SeismoLab связана с исследованием природных систем Земли с использованием сейсмических явлений. Сейсмологическая лаборатория имеет матричную структуру, в которой научная деятельность организована вокруг пяти научно-исследовательских лабораторий, в которых собираются исследователи в соответствии с их тематической направленностью: (1) Экспериментальная сейсмология (руководитель: Альфред Хирн), (2) Глобальная сейсмология и планетология (руководитель: Жан-Поль Монтанье), (3) сейсмогенез (руководитель: Паскаль Бернар), (4) механика горных пород (руководитель: Франсуа Корне) и (5) томография и геофизическое моделирование (руководитель: Жан-Пьер Вилотт).

SeismoLab также отвечает за разработку и обслуживание глобальной сейсмической обсерватории GEOSCOPE, а также за геофизический мониторинг нескольких европейских вулканов (сейсмичность, измерения деформации грунта с помощью InSAR и GPS). SeismoLab отвечает за несколько французских, европейских и международных научных программ и сотрудничает со многими исследовательскими и академическими учреждениями по всему миру.

В полном отчете на компакт-диске Handbook перечислены только основные недавние и текущие проекты в каждой из этих исследовательских лабораторий, а читатель отсылается к списку публикаций.Научная деятельность SeismoLab в настоящее время сосредоточена на инструментальных разработках (широкополосные сейсмометры, датчики напряжения, многопараметрические донные станции и обсерватории, спутниковый мониторинг и космические миссии), понимании земных процессов путем проведения полевых экспериментов, теоретического и численного моделирования и моделирование в мультимасштабном и мультидисциплинарном подходе.

Актуальную информацию об Институте физики земного шара в Париже можно найти на его веб-сайте по адресу: http://www.ipgp.jussieu.fr/.

Обнаружено новое сейсмическое явление, названное штормовыми землетрясениями

Под грохотом проезжающих машин, щебетанием птиц и шелестом листьев Земля постоянно гудит. Эта геологическая симфония управляется постоянно выплескивающимися океанами, покрывающими почти три четверти нашей планеты, но отследить отдельные припевы этого водного оркестра уже давно представляет собой сложную задачу.

Исследователи сделали именно это, выделив ранее неизвестное сейсмическое явление, которое они назвали штормовыми землетрясениями.Эти события, описанные на этой неделе в Письмах о геофизических исследованиях, , представляют собой импульсы сейсмических волн, рожденных свирепой энергией массивных штормов, и они могут распространяться на тысячи миль через континенты. (Узнайте о другой странной сейсмической волне, прокатившейся по всему миру. )

«Я был удивлен тем, что они увидели, — говорит Йоран Экстрем, сейсмолог из Колумбийского университета, специализирующийся на необычных землетрясениях. Считается, что сильные штормы производят продолжительный беспорядок грохота, который исходит от береговой линии.Но в новом исследовании команда определила дискретный «всплеск покачиваний» от каждого штормового землетрясения, который они могут проследить до его происхождения на берегу.

Ураганы 101

Ураганы — самые сильные штормы, известные человечеству. Узнайте, когда наступает пик сезона ураганов, как формируются штормы и какую удивительную роль они играют в более крупной глобальной экосистеме.

Находка присоединяется к ряду недавних исследований, в которых применяются новые методы для сортировки шума, регистрируемого растущей мировой сетью сейсмометров.Эти сигналы могут помочь ученым лучше понять мир вокруг нас, от расшифровки внутренней структуры нашей планеты до отслеживания динамики океана или льда и даже наблюдения за изменением климата. (Читайте о том, как новаторский каталог землетрясений, возможно, разрешил сейсмическую загадку.)

Большая часть этой информации ранее отбрасывалась как шум в наших сейсмических данных, но теперь ученые видят, как этот «шум» может предоставлять полезные записи экологические события, говорит руководитель исследования Вэньюань Фань, сейсмолог из Университета штата Флорида.

« Мы просто не знали, где искать и что искать», — говорит он.

Сейсморазведка

Подобно многим научным достижениям, штормовые землетрясения были обнаружены случайно. Летом 2018 года Фан и его коллеги разрабатывали метод изучения так называемых очень низкочастотных землетрясений. Это не те внезапные сильные толчки, о которых мы обычно думаем, когда землетрясение расстегивает молнию на поверхности нашей планеты. Вместо этого эти толчки сотрясают поверхность в виде низкочастотных трелей из стороны в сторону с интенсивностью ниже той, которую люди могут обнаружить без приборов.Геологи могут идентифицировать эти события по генерируемым ими сейсмическим волнам, регистрируемым чувствительными приборами, известными как сейсмометры.

«Сейсмометры в основном похожи на маленькие уши, прижатые к земле», — объясняет Венди Бохон, геолог по землетрясениям из Объединенного исследовательского института сейсмологии, которая не входила в исследовательскую группу. Устройства могут улавливать все виды вибраций, от шумных прыжков спортивных болельщиков и пролетающих над головой самолетов до далеких землетрясений, сотрясающих землю.

Землетрясения с очень низкой частотой, однако, трудно отследить на больших расстояниях, поскольку колебания от этих событий не всегда выглядят одинаково от одного сейсмометра к другому, говорит Фан. Поэтому он и его команда разработали метод их отслеживания, собирая воедино сигналы от меньших регионов, как сейсмическую головоломку. Но во время этого процесса возник необычный ряд событий, которые были похожи, но не совсем похожи на землетрясения, за которыми гнался Фан.

Этот документ закладывает основу для создания новой информации о том, как устроен мир.

ByWendy BohonIncorporated Research Institutions for Seismology

Удивительно, но события были сезонными и никогда не происходили в период с мая по август. Однако землетрясения, которые высвобождают энергию из движущейся земной коры, обычно безразличны к смене времен года. Более того, любопытные землетрясения исходили как от восточного, так и от западного побережья Северной Америки. Землетрясения обычны на западе, они грохочут, когда земля смещается вдоль паутинной сети разломов на поверхности, но на восточном побережье в значительной степени отсутствуют эти вызывающие землетрясения особенности.

Сбитые с толку, Фан и его команда обратились к моделям, чтобы выяснить, что происходит, и именно тогда они поняли связь: многие из этих толчков совпадали с мощными штормами или даже полноценными ураганами. Изучая данные в основном из USArray компании EarthScope, серии из сотен сейсмометров, временно размещенных по всей стране, команда обнаружила 14 077 таких землетрясений в период с 2006 по 2015 год. (Подробнее о земном гуле.)

Не каждая сильная буря, какой бы страшной она ни была, может вызвать штормовое землетрясение.Например, сигналы явно отсутствовали во время урагана «Сэнди», даже когда его порывы ветра в некоторых местах превышали 90 миль в час. Вместо этого кажется, что для возникновения шторма требуется определенная глубинная геология.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 10

1 / 10

Космический аппарат НАСА «Юнона» запечатлел эти потрясающие вихри облаков с высоты 7 578 миль над Юпитером. Орбитальный аппарат начал исследование газового гиганта в 2016 году, предоставив исследователям возможность заглянуть в бурлящую атмосферу планеты, полную клубящихся облаков и вращающихся бурь.

Космический аппарат НАСА «Юнона» запечатлел эти потрясающие вихри облаков с высоты 7 578 миль над Юпитером. Орбитальный аппарат начал исследовать газового гиганта в 2016 году, предоставив исследователям беспрецедентную возможность заглянуть в бурлящую атмосферу планеты, которая наполнена бурлящими полосами облаков и вращающимися штормами.

Фотография NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Matt Brealey/Gustavo BC

Во-первых, землетрясения произошли из регионов с широким континентальным шельфом, подводной частью континента недалеко от относительно мелководного побережья. Это, вероятно, позволяет волнам от штормовых землетрясений накапливаться, объясняет Фан. Большинство переносимых ветром океанских волн генерируют сигналы с частотой выше, чем 20–50-секундный цикл штормового землетрясения. Но широкая полка дает волнам время для взаимодействия друг с другом, возможно, растягиваясь в более длинную волну с более низкой частотой.

Бурные земные толчки, похоже, также возникают только у океанских берегов. Эти сглаженные подводные холмы могут концентрировать энергию так, что давление волн передается на землю, создавая равномерный всплеск покачиваний — подобно удару молота в океане, — говорит Фан.

Однако требуется дополнительная работа, чтобы точно распутать механизм этих дискретных импульсов энергии, говорит Экстрем, который был одним из рецензентов исследования.

Глядя за пределы покачивания

Фан и его коллеги надеются продолжить охоту за механизмом, стоящим за любопытными темблами.И теперь, когда исследование опубликовано в мире, Бохон взволнован тем, что ученые из других областей могут добавить к находке.

«Эта статья закладывает основу для получения новой информации о том, как устроен мир», — говорит она.

Фан и его коллеги надеются, что штормовые землетрясения помогут будущим исследователям лучше понять динамику океана или даже структуру Земли. Ученые уже могут использовать более традиционные методы землетрясений, такие как планетарное рентгеновское излучение, отслеживая сейсмические волны, чтобы визуализировать внутренности Земли.(Узнайте, как сильные землетрясения помогли ученым найти суровые «горы» глубоко под землей.)

Низкочастотные волны, подобные тем, которые возникают при штормовых землетрясениях, не дают наиболее четкого сигнала изнутри планеты, отмечает геофизик Джонатан Бергер из Института Скриппса. Океанография. Но эти события могут помочь заполнить некоторые пробелы в истории таких областей, как Новая Англия, где землетрясений мало.

Возможно, есть и другие области применения, которые еще предстоит вообразить: «Ученые — творческие люди по своей природе, — говорит Бохон.«Кто знает, для чего некоторые вдохновленные молодые студенты смогут их использовать».

Взаимозависимость сейсмических и вулканических явлений: некоторые пространственно-временные соотношения в сейсмичности и вулканизме

Blot, C., 1964, Origine profonde des séismes superficiels et des éruptions volcaniques . Опубл. B.C.I.S., сер. А, Трав. наук, фаш. 23, с. 103–121.

Google ученый

Блот С., 1965a, Связи между глубокими землетрясениями и вулканическими извержениями в Японии. Bulletin Volcanologique, Том XXVIII, с. 25–64.

Артикул Google ученый

, 1965b, Извержение вулкана Таал в Лусон-Филиппины-ду 28 сентября 1965 года. Происхождение и причины . ОРСТОМ, Нумеа, неопубликованный отчет, 4 октября 1965 г., 7 стр., Рисунки.

Google ученый

, 1965c, Извержение вулкана в Иль-Рауле (Кермадек) 20 ноября 1964 года . ОРСТОМ, Нумеа, неопубликованный отчет, 18 октября 1965 г., 2 стр., Рисунки.

Google ученый

—— and Grover, J.C., 1966, Недавние прогнозы вулканических извержений в юго-западной части Тихого океана . Сообщение представлено Тихоокеанскому научному конгрессу, Симпозиум по вулканологии и сейсмологии, Токио, 31 августа 1966 г.; добавлено в сентябре 1966 г., 7 стр., рис.

Хедервари, П., 1963, Об энергии и силе вулканических извержений . Bulletin Volcanologique, Том XXV, с. 373–386.

Артикул Google ученый

, 1968, Вулканофизические исследования по энергетике минойского извержения вулкана Санторин . Bulletin Volcanologique, том XXXII, с. 439–461.

Google ученый

Исакс, Б., Оливер, Дж. и Сайкс, Л.Р., 1968, Сейсмология и новая глобальная тектоника . Журнал геофизических исследований, Vol. 73, № 18, с. 5855–2153.

Артикул Google ученый

Latter, J.H., 1968, Действующие вулканы и фумарольные поля мира на перфокартах (с их извержениями с января 1963 г.) . Bulletin Volcanologique, том XXXII, с. 299–300.

Артикул Google ученый

Рихтер, К.Ф., 1958, Элементарная сейсмология . WH & Co., Сан-Франциско, 768 стр.

Google ученый

Robson, G.R., B399, K.G. и Luna, L.C., 1968, Отказ при растяжении: механизм землетрясения . Природа, Том. 218, № 5136, с. 28–32.

Артикул Google ученый

Shimozuru, D., 1968, Обсуждение распределения энергии вулканического извержения . Bulletin Volcanologique, Том XXXII, стр. 383–394.

Google ученый

Stevens, AE и Hodgson, JH, 1968, Исследование P-узловых решений (1922–1962) в каталоге Wickens-Hodgson . Бюллетень сейсмологического общества Америки, Vol. 58, № 3, стр. 1071–1082.

Google ученый

Тейлор, Г.A., 1958, Извержение вулкана Ламингтон в 1951 году, Папуа . Бюро минеральных ресурсов, Австралия, Бюллетень 38, 117 стр.

Trembly, L.D. andBerg, J.W. 1966, Амплитуды и энергии первичных сейсмических волн вблизи ядерных взрывов Hardhat, Haymaker и Shoal . бюллетень Сейсмологического общества Америки, Vol. 56, № 3, стр. 643–654.

Google ученый

Уффен, Р.J. and Jessop, A.M., 1963, . Гипотеза снятия напряжения при формировании магина . Bulletin Volcanologique, Том XXVI, с. 57–66.

Артикул Google ученый

Yokoyama, I., 1956, Энергетика действующих вулканов, 1-я статья. (Деятельность вулкана Михара, остров Оосима, в период 1953–1954 гг.) . Бюллетень Научно-исследовательского института землетрясений, Vol. 34, № 14, с. 185–195.

Google ученый

Обнаружен новый геофизический сейсмический феномен, названный штормовыми землетрясениями

Вы слышали о бурях и землетрясениях, но слышали ли вы когда-нибудь о штормовых землетрясениях? До сих пор этот последний термин еще не был изобретен.

Исследователи из Университета штата Флорида ввели новый геофизический термин, обнаружив, что массивные энергетические штормы создают в океане огромные волны, которые, ударяясь о океанские берега, вызывают реакции, подобные сейсмическим.

Это называется «штормовые толчки».

СВЯЗАННЫЕ: НАСА И УЧЕНЫЕ CALTECH АНАЛИЗИРУЮТ КАЛИФОРНСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ

Анализ 10-летней сейсмической активности

Группа исследователей из Университета штата Флорида под руководством доктора Вэньюаня Фэна проанализировала сейсмическую активность за десять лет . деятельность вблизи океанских берегов или континентальных шельфов.

Д-р Фан описал штормовые землетрясения следующим образом: «Это включает в себя [] соединение атмосферы-океана и твердой Земли. Во время сезона штормов ураганы или северо-восток передают энергию океану в виде сильных океанских волн, твердая земля, производящая интенсивную сейсмическую активность».

Во время своего исследования команда обнаружила более 10 000 штормовых землетрясений с 2006 по 2019 год у берегов Новой Англии, Флориды и в Мексиканском заливе, а также в Новой Шотландии, Ньюфаундленде и Британской Колумбии.

Доктор Вэньюань Фань из Университета штата Флорида. Источник: Университет штата Флорида

«У нас могут быть сейсмические источники в океане, точно так же, как землетрясения в земной коре. Захватывающая часть заключается в том, что сейсмические источники, вызванные ураганами, могут длиться от нескольких часов до нескольких дней», — сказал доктор Фан.

Как команда отслеживала свои выводы?

Чтобы гарантировать, что они действительно исследуют и локализуют штормовые землетрясения, команда должна была иметь очень точные условия.

Естественно, день должен был быть очень ненастным, и нужно было исключить любое потенциальное землетрясение.

Исследователи указали на Закон об ураганах 2009 года как на прекрасный пример источника шторма.

Источник урагана находился в восточной части Атлантического океана и перерос в ураган категории 4, прежде чем превратиться в тропический шторм, обрушившись на побережье канадского Ньюфаундленда. Затем он превратился в ураган категории 1, когда приблизился к побережью Новой Англии.

Когда ураган обрушился на сушу, у берегов Новой Шотландии и Новой Англии произошел ряд сейсмических явлений.

Другими примерами штормовых землетрясений являются ураган Айк 2011 года, вызвавший некоторую сейсмическую активность в Мексиканском заливе, и ураган Айрин в 2011 году, вызвавший аналогичную активность у берегов Литтл Багама Бэнк во Флориде.

Однако следует отметить, что не все ураганы приводят к штормам.

Согласно исследованию, штормовые землетрясения, по-видимому, возникают только в очень специфических местах, разбросанных по всей Северной Америке.

«Это говорит о том, что на штормовые землетрясения сильно влияют местные океанографические особенности и топография морского дна», — сказал доктор.Вентилятор.

«Мы даже не знали о существовании природного явления. Оно действительно подчеркивает богатство поля сейсмических волн и предполагает, что мы выходим на новый уровень понимания сейсмических волн. » https://t.co/7vsGUaazHc

— MotherNatureNetwork (@MotherNatureNet) 19 октября 2019 г.

Штормовые землетрясения — это совершенно новое открытие, хотя, скорее всего, они происходят уже много лет. О них еще многое предстоит узнать.

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters .

Природа явлений, предшествующих землетрясению, и их влияние на живые организмы

Реферат

Простое резюме

Землетрясениям всегда предшествует период возрастания напряжений в недрах Земли. Похоже, что животные способны чувствовать надвигающиеся сейсмические события. Во время накопления напряжения электронные носители заряда активируются глубоко внизу, называемые положительными дырками. Положительные дыры обладают необычными свойствами: они могут быстро и далеко проникать в окружающие скалы и проходить сквозь них.Когда они текут, они генерируют сверхнизкочастотные электромагнитные волны. Когда они достигают поверхности Земли, они могут ионизировать воздух. Попадая в воду, они окисляют ее до перекиси водорода. Все эти физические и химические процессы могут оказывать заметное воздействие на животных.

Abstract

Землетрясения происходят, когда тектонические напряжения накапливаются в недрах Земли перед катастрофическим разрывом. При накоплении напряжения процессы, происходящие в породах земной коры, приводят к активации высокоподвижных электронных носителей заряда.Эти носители заряда способны вытекать из напряжённого объёма породы в окружающие породы. Такой поток представляет собой электрический ток, который генерирует электромагнитные (ЭМ) сигналы. Если истечение происходит пачками, это приведет к коротким ЭМ-импульсам. Если отток непрерывный, токи могут колебаться, генерируя ЭМ-излучение в широком диапазоне частот. Только сверхнизкочастотные и сверхнизкочастотные (ULF/ELF) волны проходят сквозь горные породы и могут достичь поверхности Земли. Вытекающие носители заряда (i) положительно заряжены и (ii) сильно окисляются.Когда они достигают поверхности Земли снизу, они создают микроскопические электрические поля, достаточно сильные, чтобы ионизовать молекулы воздуха полем. В результате воздух над эпицентральной областью надвигающегося сильного землетрясения часто становится насыщенным положительными ионами в воздухе. Медицинские исследования уже давно показали, что положительные ионы в воздухе вызывают изменения уровня гормонов стресса у животных и людей. В дополнение к излучениям ULF/ELF положительные ионы в воздухе могут вызывать необычные реакции у животных. Когда носители заряда попадают в воду, они окисляют воду до перекиси водорода.Это, а также окисление органических соединений может вызвать изменения в поведении водных животных.

Ключевые слова: предземлетрясительные явления, положительные дыры, УНЧ волны, КНЧ волны, ионизация воздуха, окисление воды, перекись водорода, физиологические эффекты

1. Введение

Землетрясения вызываются накоплением тектонических напряжений. Когда горные породы достигают критического предела, происходит катастрофическое разрушение, приводящее к распространению разрыва, иногда на расстояния в сотни километров, с типичными скоростями в диапазоне 2. 2–3 км/с — сверхзвуковая по отношению к скорости звука в воздухе. Разрыв генерирует ударные волны в Земле, которые распространяются со скоростью около 6 км/с для волн сжатия (P) и около 3,4 км/с для более разрушительных поперечных (S) волн. Землетрясение магнитудой 7 высвобождает энергию, эквивалентную энергии более чем 2000 атомных бомб класса Хиросима. Поскольку масштаб магнитуды экспоненциальный, энергия, высвобождаемая землетрясением магнитудой 9, эквивалентна более чем 2 000 000 атомных бомб.

Основная сейсмология, как она практикуется в настоящее время, фокусируется на понимании землетрясений с механистической точки зрения, используя информацию, собранную в результате анализа прошлых землетрясений, для прогнозирования будущих землетрясений [1,2,3].К сожалению, даже если база данных о прошлых событиях очень велика, насчитывая тысячи и даже десятки тысяч, предсказание любого отдельного землетрясения в будущем связано с большой неопределенностью, которая является неизбежным следствием статистики малых чисел. По этой причине модели сейсмологического прогнозирования обычно задаются с окнами неопределенности порядка десятилетий и даже столетий. Лишь в очень немногих случаях предпринимались попытки прогнозирования с указанными окнами неопределенности всего в несколько лет [3,4].Сейсмологи, конечно, знают об этих статистических ограничениях. Вот почему их большинство считает, что землетрясения по своей природе непредсказуемы [5,6].

Ввиду чрезвычайно большого количества механической энергии, высвобождаемой крупными сейсмическими событиями, однако, с точки зрения физики немыслимо, чтобы Земля не производила некоторые идентифицируемые несейсмические и немеханические сигналы до таких больших… масштабные катастрофические события. Другой вопрос, надежны ли предварительные сигналы и в какой степени.

Существовало бесчисленное множество предварительных сигналов, слишком много, чтобы перечислять их здесь. Они охватывают ошеломляющее разнообразие явлений, начиная от рассказов о необычном поведении животных на суше, в воздухе и в воде и заканчивая испусканием электромагнитного излучения во многих порядках частотного пространства и отчетливыми изменениями в распределении электронов на нижней границе спектра. ионосфера на высоте 100–300 км над поверхностью Земли и многие другие.

Проблема, стоящая перед прогнозированием землетрясений, заключается не в том, что не было сообщений о явлениях, предшествовавших землетрясению (до землетрясения).Настоящая проблема заключается в непонимании того, что означают различные типы описанных явлений до EQ и как они могут быть вызваны.

Также предпринимались бесчисленные попытки интерпретировать сигналы, предшествующие землетрясению, и связывать их с известными физическими процессами, которые могли происходить в земной коре в ответ на нарастание тектонических напряжений. Проблема в том, что сообщаемые феномены до EQ настолько разнообразны и попадают в сферу компетенции столь многих различных научных дисциплин, что до сих пор не было возможности достичь какого-либо консенсуса.

Если возникает такая ситуация, а именно, что ученые из разных дисциплин не могут договориться о научном объяснении ряда природных явлений, таких как явления до землетрясения, есть вероятность, что физическая подоплека процессов в земной коре во время построения действия тектонических напряжений еще недостаточно изучены. Это особенно актуально для спорного вопроса о необычном поведении животных до EQ, о котором сообщалось в научной и ненаучной литературе.

1.1. Подготовка сцены

О землетрясениях обычно сообщают с точки зрения местоположения их эпицентра, силы и глубины. Гипоцентр определяется как точка на глубине, где начинается разрыв. Эпицентр — точка на поверхности Земли прямо над гипоцентром.

Большинство крупных землетрясений земной коры происходят в диапазоне глубин 7–35 км. На этой глубине изостатическая перегрузка значительна и колеблется примерно от 2000 кг/см ² до 10 000 кг/см ² , 2–10 метрических тонн на каждый квадратный сантиметр.В этих условиях весьма сомнительно, могут ли на самом деле иметь место два процесса, которые широко упоминаются в контексте сигналов перед землетрясением: (i) микротрещиноватость и (ii) электрокинетический эффект.

Микротрещиноватость была введена в конце 1960-х годов как часть «теории дилатансии» [7,8], которая началась с наблюдения того, что при одноосном напряжении цилиндры породы выпячиваются и их общий объем увеличивается [9, 10,11,12]. В нестесненных горных цилиндрах такое увеличение объема происходит за счет раскрытия внутренних трещин в результате приложенного напряжения.Однако в глубине земной коры, при изостатической нагрузке десятков километров горных пород, раскрытие трещин или микротрещин маловероятно, так как сопутствующее увеличение объема должно совершать работу с очень большими перегрузками.

Породы в верховьях земной коры, от нуля до примерно 5–7 км, имеют ненулевую пористость. Поры заполнены водой или рассолом. Они часто сообщаются, позволяя флюидам течь по градиенту напряжения. Такое течение жидкости приводит к разделению зарядов, так как катионы имеют тенденцию задерживаться на стенках пор и узких каналов, а анионы увлекаются потоком.Это электрокинетический эффект. Результирующий потенциал, «потенциал потока», создает сигналы напряжения, которые использовались для объяснения геоэлектрических и электромагнитных сигналов, зарегистрированных до крупных землетрясений [13,14,15,16]. Однако потоковые потенциалы могут возникать только в самой мелкой коре, где породы пористые, но где землетрясения обычно не происходят.

Тем не менее микротрещиноватость и электрокинетический эффект упоминались в контексте необычного поведения животных до EQ.

Третий процесс, часто упоминаемый в контексте явлений, предшествующих землетрясению, — это выделение газа радона из-под земли. Радиоактивный ²²² Rn, который имеет период полураспада 2,8 дня и распадается с испусканием альфа-частицы с энергией 507 МэВ в полоний ²¹⁸ Po, является продуктом уран-радиевой цепочки распада. Об изменениях эманации радона до EQ сообщалось давно [17,18,19]. Каждая испускаемая при распаде радона альфа-частица создает на своем пути около 10 ⁵ электронно-ионных пар, образуя в воздухе узкий плазменный канал длиной около 1 см.Небольшая часть этих электронно-ионных пар избегает рекомбинации и, следовательно, приводит к увеличению проводимости воздуха. Утверждается, что это увеличение проводимости воздуха отвечает за ряд явлений, предшествующих EQ, включая поведение животных [20]. Идея состоит в том, что, если изменения в излучении радона вызваны микротрещиноватостью, животные могут обладать необычными способностями обнаруживать слабые вибрации от микротрещиноватости в приповерхностной среде.

Многое из того, что было сказано и написано о явлениях до землетрясений, восходит к сейсмологии и ее опоре на механические концепции.

Микротрещиноватость, например, основана на предположении, что напряжения перед землетрясением могут передаваться латерально от эпицентра на большие расстояния, определяемые как «зона подготовки землетрясения», где радиус r определяется соотношением r = 10 ^0,43M , M величина и r расстояние в километрах [21]. Для землетрясения магнитудой 7 r будет равно 1000 км. Такие большие зоны подготовки EQ и предполагаемая передача поперечного напряжения не согласуются с другими сообщениями о том, что изменения напряжения перед EQ редко обнаруживаются даже с помощью самых чувствительных тензодатчиков [22,23,24,25,26].

Электрокинетический эффект также основан на концепции механики, а именно на том, что градиенты напряжений создают движущую силу для течения жидкости через пористые породы, что, в свою очередь, генерирует электрические сигналы. Ожидается, что колебания скорости потока приведут к низкочастотным электромагнитным излучениям [14].

Многие другие попытки найти объяснение явлениям, о которых сообщалось до землетрясения, также опираются на механические концепции, унаследованные от сейсмологии.

1.2. Изменение парадигмы

Практически незаметная для основного геолого-геофизического сообщества работа последних 3,5 десятилетий привела к важному пониманию несейсмических сигналов до землетрясений.Первоначальная цель этой работы состояла в том, чтобы охарактеризовать незаметные дефекты в минералах: пары анионов кислорода, которые изменили свою валентность с обычной степени окисления 2- на более окисленную степень 1-. Эти так называемые пероксидные дефекты возникают в матрице силикатных минералов в изверженных и высокосортных метаморфических породах — породах, составляющих основную часть земной коры в сейсмогенном диапазоне глубин [27, 28].

Примерами пероксидных дефектов являются связи O ₃ Si-OO-SiO ₃ , замещающие связи Si-O-Si в минеральных структурах. Пероксидные связи вводятся путем растворения небольшого количества «воды» в минералах, которые кристаллизуются из магмы или перекристаллизовываются в глубоких высокотемпературных средах. Молекулы H ₂ O, переходящие в твердое состояние, превращаются в «примесные» гидроксилы, O ₃ Si-OH:

O ₃ Si-O-SiO ₃ + H ₂ O ⬄ O ₃ Si-OH HO-SiO ₃

(1)

При охлаждении, термодинамических процессах

равновесие больше не может поддерживаться, пары O ₃ Si-OH подвергаются окислительно-восстановительному превращению:

O ₃ Si-OH HO-SiO ₃ ⬄ O ₃ Si-OO-SiO ₃ + H ₂

(2)

5 9 Это необычное, только окислительно-восстановительное превращение в том смысле, что перенос электрона включает гидроксильные атомы кислорода, отдающие электрон своим протонам, восстанавливая их до H.Два H объединяются в H ₂ , в то время как атомы кислорода, теперь окисленные до валентного состояния 1-, объединяются с образованием перокси.

Связь O ⁻ –O ⁻ в O ₃ Si-OO-SiO ₃ очень короткая, всего 1,5 Å, примерно половина расстояния между нормальными соседними анионами O ²⁻ . Краткость делает пероксидные связи восприимчивыми к возмущениям, таким как малейшее скольжение минеральных зерен во время накопления напряжения, что приводит к разрыву связей O ₃ Si-OO-SiO ₃ .Разорванные перокси-связи отщепляют электронные носители заряда, химически O ^— в матрице O ^2- , физически дефектные электроны в подрешетке O ^2- , известные как положительные дырки и обозначаемые h ^• .

H ^• обладают высокой подвижностью и способны вытекать из нагруженного объема породы глубоко в земной коре, где вскоре может произойти разрыв породы. Вода h ^• вытекает в окружающие скалы. Они путешествуют быстро и далеко, десятки километров, возможно, сотни километров до сильных землетрясений. Они формируют электрические токи в земной коре, иногда силой в сотни тысяч ампер [29]. Когда эти токи колеблются, они испускают электромагнитное (ЭМ) излучение. Ультранизкочастотные (УНЧ) компоненты этих электромагнитных волн могут передаваться через десятки километров горных пород и обнаруживаться на поверхности Земли. Точно так же слабо затухание УНЧ и КНЧ волн в океанской воде. Следовательно, обсуждаемые здесь эффекты также применимы к случаям, когда землетрясения происходят в открытом море.

Когда носители заряда h ^• достигают поверхности Земли или переходят из твердой Земли в воду, они вызывают различные реакции, физические и химические.То, как эти реакции проявляются в поверхностной среде, представляет интерес в контексте реакции животных и темы этого отчета.

2. Предземлетрясительные процессы и биосфера

Сообщения о необычном поведении животных перед сильными землетрясениями бесчисленны, некоторые относятся к древности. Поскольку так мало известно о природе физических или химических признаков, на которые, по-видимому, реагируют животные, в некоторых научных кругах существует сильная тенденция отвергать сообщения и называть их «анекдотичными». Однако, если подобные наблюдения, часто поразительно похожие, сообщались на протяжении веков людьми, живущими на разных континентах, в разных сейсмоактивных регионах, можно привести разумный аргумент, что эти сообщения не просто «анекдотичны». Поскольку они подтверждаются многочисленными независимыми наблюдениями, они предполагают наличие в окружающей среде физических и/или химических раздражителей, на которые реагируют животные. Для землетрясений от умеренных до сильных Земля, по-видимому, производит эти стимулы во временном окне от двух недель до одного дня, иногда всего за несколько часов до события.Для землетрясений силой 9 баллов временное окно может быть шире.

2.1. Влияние электромагнитных волн на физиологию организма

Воздействие электромагнитных волн может оказывать физиологическое воздействие на самые разные организмы [30]. Важно отметить, что физиологические эффекты могут быть вызваны воздействием уровня электромагнитной энергии в тепловом шуме, что помогает объяснить проблему аналитического обнаружения предвестников землетрясений в электромагнитном спектре. Например, один из самых поразительных эффектов электромагнитного осциллирующего поля чрезвычайно малой амплитуды, даже когда магнитный поток такого поля ниже теплового шума ( i.е. , поле наноТесла), заключается в изменении прецессии электрона или спина в универсально консервативных биохимических реакциях, которые координируют экспрессию генома для поддержания циркадного ритма. Криптохромные белки, которые поддерживают циркадный ритм, также демонстрируют высокое сходство последовательностей с универсально консервативными белками, которые поддерживают целостность генома путем репарации ДНК, поврежденной окислением [31]. Было показано, что такие слабые электромагнитные поля, настроенные по частоте на скорость вращения электрона (, т.е. , МГц), вызывают аберрантный рост клеток и дезориентацию по отношению к магнитным и гравитационным векторам у различных организмов, включая растения и животных [32]. .Следовательно, универсальной времязадающей основой инвариантных биохимических реакций может быть ЭМ поле в тепловом шуме.

Кроме того, за несколько десятилетий было проведено множество исследований, сообщающих о значительных физических, биологических и связанных со здоровьем последствиях, связанных с изменениями солнечной и геомагнитной активности. Изменения солнечной и геомагнитной активности приводят к изменению окружающего поля крайне низких частот (КНЧ) и ультранизких частот (УНЧ) у поверхности Земли, а именно к погружению приповерхностной среды Земли в широкополосное ЭМ поле (0.1–50 Гц), что может быть причинной связью между этими изменениями окружающего поля КНЧ как в предземлетрясении, так и во время геомагнитных бурь [33], и различными эффектами, отмечаемыми в биосфере.

Однако, несмотря на десятилетия исследований по изучению воздействия неионизирующего электромагнитного излучения на физиологию организма, в том числе у человека, результаты часто кажутся противоречивыми или трудными для интерпретации. Например, некоторые экспериментальные исследования заявляют о прямом влиянии КНЧ на метаболизм [30], в то время как теоретические исследования оспаривают возможность такого воздействия, исходя из первых принципов [34]. Кроме того, международные рекомендации по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических и магнитных полей в низкочастотном диапазоне считают электромагнитные поля УНЧ и КНЧ биологически значимыми только в том случае, если их амплитуды превышают окружающее поле примерно в 40 пТл не менее чем на 10 ^{. 9} раза (, т.е. , при превышении плотности магнитного потока 0,01 Тл) [35]. Как можно примирить это несоответствие в эмпирических данных, не отказываясь от потенциальной важности модулирования физиологии организма с помощью электромагнитных полей, оставаясь при этом в соответствии с физическими принципами?

Важно признать, что электромагнитные волны являются явлением, зависящим от времени, и их воздействие на организованные во времени биохимические циклы в живых клетках, такие как восстановительно-окислительный цикл, может вызывать прямо противоположные эффекты в зависимости от их фазовых соотношений.Окислительно-восстановительный цикл, также называемый метаболическим циклом, представляет собой фундаментальный биохимический процесс, который контролирует время всех биохимических реакций в живых клетках, включая производство энергии, транскрипцию РНК и репликацию ДНК. Благодаря временной координации удается избежать химического конфликта между восстановительными и окислительными реакциями, в то же время обеспечивается когерентная или мешающая передача энергии между окружающим естественным электромагнитным (ЭМ) полем и живыми клетками. Взаимодействие между ЭМ волнами и транспортом электронов в окислительно-восстановительных реакциях явно зависит от фазового соотношения между колебательными системами.

Следовательно, независимо от того, способны ли окружающие неионизирующие электромагнитные поля влиять на биологические процессы в организмах, может быть очень чувствителен к резонансу, который возникает, когда физиология организма способна передавать энергию от окружающего электромагнитного поля в соответствии с электродвижущей силой через мембраны. Надлежащим экспериментальным подходом к согласованию несоответствий в эффектах ЭМ поля на физиологию организма является определение точки резонанса между временной основой окружающих ЭМ волн в окружающей среде и фазой биохимического окислительно-восстановительного цикла в транспорте электронов. цепь (ETC) in vivo .

Очевидно, что животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать его для навигации во время миграции [36]. Например, у веретенника с длинным хвостом одна из самых длинных безостановочных миграций среди всех видов, до 10 200 км (6 300 миль). Магнитное восприятие также может объяснить поведение коров и диких оленей, которые склонны ориентировать свое тело в направлении север-юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, которые генерируют электромагнитные поля СНЧ, которые нарушают магнитное выравнивание жвачных животных. [37,38].Хотя геомагнитное поле слабое и обычно считается, что оно маскируется тепловыми флуктуациями и другими шумами, предлагаемый биофизический механизм магнитовосприятия основан на когерентных квантовых эффектах чрезвычайно слабых магнитных полей на спин электрона в каждой из радикальных промежуточных пар. молекул в окислительно-восстановительных реакциях [32]. В зависимости от спинового состояния электрона образуются разные продукты реакции и с разной скоростью. Переключение между продуктами окислительно-восстановительных реакций смещается окружающим ЭМ полем, что может влиять на поведение организма [32].

Эти результаты показывают, что скорость и направление реакций переноса электрона — скорость, с которой электрон может двигаться или переходить от одного химического вещества (называемого донором электрона) к другому (называемому акцептором электрона) — зависят от окружающего электромагнитного поля. влияет. Этот процесс переноса электронов in vivo является фундаментальным для всех организмов, поскольку он биохимически связан с переносом ионов H ⁺ (протонов) через мембрану. Полученный электрохимический протонный градиент используется для выработки химической энергии в форме аденозинтрифосфата ( АТФ ).Важно отметить, что универсальный ЭТЦ изготавливается из компонентов (таких как оксиды железа, например, гем) с сильным магнитным моментом, который усиливает действие слабого окружающего ЭМ поля [32].

Интересно, что частота вращения молекулярного фермента-мотора, называемого АТФ-синтазой, который синтезирует АТФ, также колеблется на уровне КНЧ (10–70 Гц) [39]. Следовательно, возможна термодинамическая связь посредством ЭМ-резонанса между окружающим ЭМ-полем и наиболее фундаментальным биохимическим процессом жизни. Хотя энергия и геометрический масштаб внешних ЭМ-волн и энергия и размеры фермента-мотора АТФ-синтазы различаются как минимум на 12 порядков, следует отметить, что из-за квантово-механической делокализации электронных волновых функций АТФ-синтаза имеет возможность извлекать ЭМ энергию из объема, намного большего, чем объем, который он сам занимает [40,41].Это удивительное физическое явление позволяет системам превысить — за счет атермических механизмов — предел электромагнитного излучения с интенсивностью менее 10 мВт/см ² , которая, как считается, вряд ли существенно повлияет на физиологию. Кроме того, важно отметить, что приостановка вращения АТФ-синтазы или изменение направления ее вращения приводит к продукции активных форм кислорода (АФК) и к истощению АТФ соответственно. Оба биохимических события приводят к метаболическому стрессу in vivo (e.g., окислительный стресс), который предположительно может объяснить аномальное поведение животных.

Таким образом, организмы, вероятно, способны обнаруживать вызванные землетрясением изменения в окружающем электромагнитном поле, поскольку электромагнитные возмущения могут влиять на установление времени в физической основе известного универсального биохимического порядка в живых клетках [42].

2.2. Поверхностные/подповерхностные заряды, ионизация воздуха и коронный разряд

Положительные дырки являются носителями положительного заряда. Когда h ^• путешествуют по скалам, они отталкиваются друг от друга и «пытаются уйти друг от друга» как можно дальше.Поверхность Земли — это самое большое расстояние, на которое они могут уйти. h ^• захватываются на поверхности, образуя подповерхностный слой заряда толщиной d, где d обычно составляет всего несколько десятков нанометров. Этот заряженный слой характеризуется поверхностным потенциалом V, обычно порядка 2–3 В [43].

По мере того, как скалы становятся все более напряженными тектоническими силами глубоко под ними, генерируется больше h ^• носителей заряда. Чем больше h ^• носителей заряда попадает на поверхность, тем больше они сжимают подповерхностный слой заряда, так что d уменьшается.

Электрическое поле E определяется как потенциал V, деленный на толщину d, E = V/d. Если V равно, скажем, 2 В, а толщина подповерхностного зарядового слоя h ^• равна 40 нм (4 × 10 ⁻⁷ см), то поле Е на поверхности будет порядка 5 000 000 В/см . Как показывают лабораторные эксперименты, молекулы воздуха, предположительно O ₂ , могут стать ионизированными полем в этих условиях, а это означает, что они становятся настолько сильно поляризованными при контакте с землей, что теряют электрон на поверхности:

О ⁻ | _{поверхность} + O ₂ | _воздух => O ²⁻ | _{поверхность} + O ₂ ⁺ | _воздух

(3)

Когда начинается этот процесс, приповерхностный воздух становится насыщенным положительными ионами в воздухе.

Экспериментально было показано, что, когда блок скалы подвергается механическому напряжению на одном конце, воздух на другом конце действительно становится положительно ионизированным [43]. Число положительных ионов может достигать значений порядка 10 ⁶ см ^-2 с ^-1 . Это намного выше, чем содержание ионов «хорошей погоды» в обычном воздухе [44]. Полевые данные, зарегистрированные датчиками ионизации воздуха, совмещенными с магнитометрами поисковых катушек ULF станций QuakeFinder вдоль системы разлома Сан-Андреас в Калифорнии и вдоль зоны субдукции на юге Перу, подтвердили массивную положительную ионизацию воздуха до EQ и совпадающие электромагнитные импульсы. [45,46].

Важно отметить, что все ионы, генерируемые механизмом, описанным уравнением (3), являются положительными. Давно известно, что положительные ионы в воздухе оказывают сильное физиологическое воздействие на животных и человека [47,48]. Поэтому не должно вызывать удивления тот факт, что животные в земле, на земле и в воздухе реагируют на высокие концентрации положительных ионов в воздухе в окружающей их среде.

Когда напряжения продолжают расти, напряжения, связанные с поверхностным/подповерхностным слоем заряда, еще больше увеличиваются, а d еще больше снижается.Если напряжение V достигнет, скажем, 3 В, а толщина станет 6 нм, поле Е достигнет значений порядка 50 000 000 В/см. Этого достаточно, чтобы разогнать электроны в воздухе, которые всегда присутствуют из-за космических лучей и других событий ионизации, до таких высоких значений, что они начинают ударно-ионизировать нейтральные молекулы воздуха, вызывая крошечные коронные разряды. Важно отметить, что эти коронные разряды производят лавины электронов и положительных ионов в воздухе. Свободные электроны быстро присоединяются к нейтральным молекулам воздуха, таким как N ₂ , образуя отрицательные ионы в воздухе, такие как N ₂ ^– .Кроме того, коронные разряды производят крошечные световые вспышки с широким спектром излучения в видимой и ультрафиолетовой областях [43]. Можно ожидать, что УФ-компонент этих вспышек будет производить озон, O ₃ и другие химически активные газы, такие как оксиды азота, на которые могут реагировать животные [49].

2.3. Окисление воды до пероксида водорода на границе раздела порода-вода

С точки зрения физики h ^• являются носителями заряда, т.е. к радикалам •O и сильно окисляющим.Когда h ^• пересекают границу раздела порода-вода, они окисляют H ₂ O до H ₂ O ₂ :

О ⁻ | _{поверхность} + H ₂ O| _{жидкость} => OH ⁻ | _{поверхность} + •OH| _{жидкость}

(4)

Два •ОН объединяются в H ₂ O ₂ . Реакция стехиометрическая [50].

Образование H ₂ O ₂ на границе раздела порода-вода, предположительно также на границе раздела вода-грязь, за счет поступления носителей заряда h ^• , стекающих по градиенту напряжений перед не слишком — можно ожидать, что отдаленное землетрясение окажет некоторое влияние на животных, живущих в воде.

В ходе многолетнего изучения весеннего брачного поведения европейской жабы Bufo bufo в озере Сан-Руффино, центральная Италия, примерно в 75 км от Л’Акуилы, было отмечено, что жабы исчезли после их спаривания и нереста землетрясение началось примерно за 5 дней до землетрясения в Аквиле силой 6,3 балла 6 апреля 2009 г. и не возвращалось до тех пор, пока не стихла серия афтершоков [51]. Хотя было высказано предположение, что животные, возможно, приобрели в процессе эволюции способность уклоняться от потенциально смертоносных землетрясений [52], в случае с жабами в озере Сан-Руффино недалеко от Аквилы их уход из водной среды до EQ Окружающая среда, скорее всего, была вызвана химическими следами в воде, такими как выделение H ₂ O ₂ и, возможно, других продуктов окисления в результате поступления h ^• [51].

Выбрасывание кальмара Гумбольдта на мель не редкость. В конце 2012 г. на берегах залива Монтерей в Северной Калифорнии произошло несколько массовых выброшенных на берег в основном молодых кальмаров Гумбольдта [53]. В этом случае оказалось, что мель совпала с цветением красных водорослей. Некоторые красные водоросли могут продуцировать мощный нейротоксин домоевую кислоту, производное циклической аминокислоты пролина, которая нарушает баланс кальция в нервных клетках [54]. Домоевая кислота накапливается в морской пищевой цепи. Это может быть вредным, даже смертельным, для морских млекопитающих и морских птиц, а также может поражать кальмаров, которые питаются рыбой, питающейся красными водорослями, продуцирующими домоевую кислоту [55].

Были сообщения о выбросах кальмаров на берег, якобы связанных с землетрясениями. Один конкретный случай связан с умеренным землетрясением магнитудой 4,0, которое произошло 14 июля 2009 г. в 7:34 утра по местному времени примерно в 35 км от берега недалеко от Ла-Хойя, Сан-Диего, Калифорния, на глубине около 20 км. Многие крупные половозрелые кальмары Гумбольдта были выброшены на берег в тот же день, оглушенные и погибшие [56]. Уильям Гилли, Морская станция Хопкинса Стэнфордского университета, сообщил, что на одном и том же участке побережья Тихого океана в течение последних трех дней перед землетрясением были замечены выбросы на берег одного и того же вида.Кальмары Гумбольдта обычно живут на глубине 100 м и глубже. Если цветение красных водорослей является маловероятной причиной, возникает вопрос, могло ли что-то произойти на границе раздела грунтовых вод, что привело к перемещению этих кальмаров.

Одна из возможностей состоит в том, что во время поступления h ^• в водную толщу на границе грунтовых вод помимо простого образования H ₂ O ₂ , описываемого уравнением (4), происходят реакции окисления. ). Эти дополнительные реакции могут привести к усиленной деградации органических соединений в донном иле или в подземных водах [57], что может привести к превращению полезных соединений в нейротоксины, такие как домоевая кислота, или в другие соединения, которые могут быть токсичными для определенных групп животных. .Потребуется дальнейшая работа для решения сложных электрохимически управляемых реакций окисления на границе раздела земля-вода, вызванных притоком активируемых стрессом носителей заряда h ^• снизу.

2.4. Окислительные реакции в почве

2.4.1. Озон

Было много сообщений об основных выбросах газа и газовых примесей, связанных с землетрясением. Чаще всего наблюдается увеличение выхода CO ₂ или CO ₂ , H ₂ , N ₂ , He, Ar, CH ₄ , часто с изотопными сигнатурами, указывающими на верхнемантийное происхождение [58]. В контексте реакции животных до EQ эти газы, вероятно, можно не принимать во внимание, но некоторые другие следовые газы могут иметь большее значение, например, озон, O ₃ .

Сообщалось о повышении уровня озона во время или после крупных землетрясений, которое интерпретировалось как растрескивание горных пород на поверхности или вблизи нее с сопутствующим образованием озона в результате электрических разрядов, вызванных разрушением [49]. Однако есть также сообщения о заметном повышении уровня озона за несколько дней до крупных землетрясений, когда не могло произойти поверхностного или приповерхностного разрушения горных пород.показывает среднее значение региональных уровней озона за 5 дней до и через 4 дня после 88 сильных землетрясений магнитудой от 4,5 до 7,2, произошедших в Центральной Азии с 1973 по 1985 год [59]. Данные собирались на стационарных наземных станциях, зачастую удаленных от эпицентров на сотни километров. Измеренные концентрации O ₃ , приведенные в единицах Добсона, представляют собой вариации, которые должны были наблюдаться на больших территориях. В среднем по 88 зарегистрированным событиям повышенные содержания O ₃ наблюдаются за 2–4 сут, максимум за 3 сут до этих землетрясений.

Изменения уровня озона, связанные с 88 сильными землетрясениями магнитудой 4,5–7,2 в Центральной Азии с 1973 по 1985 г. (сплошная линия) [59]. Единица Добсона — это плотность столбца O ₃ в атмосфере Земли, эквивалентная слою O ₃ толщиной 10 мкм при стандартной температуре и давлении. Пунктирная линия: средние значения O ₃ в невозмущенные дни; Пунктирные линии: уровень достоверности 95%.

Нанесение концентрации O ₃ в единицах Добсона дает общее содержание O ₃ во всей атмосфере.Большая часть, конечно, относится к слою O ₃ . Его изменчивость показана двумя пунктирными линиями для уровня достоверности 95%. «Высокие» за 3 дня до землетрясений и «низкие» в день землетрясений представляют собой локальные очаги, предположительно вблизи уровня земли.

Лабораторные эксперименты, упомянутые выше, показали, что, когда мы напрягали породы до разрушения, мы наблюдали, во-первых, исключительно положительные ионы в воздухе, а во-вторых, смесь положительных и отрицательных ионов в воздухе примерно в равных количествах. Эта вторая ступень возникла из-за коронных разрядов на краях и углах образцов горных пород [43].

Если мы применим эти результаты к полевым ситуациям, мы ожидаем, что перед сильными землетрясениями огромное количество положительных ионов в воздухе будет испускаться с поверхности Земли вокруг эпицентральной области, за которой следуют крошечные коронные разряды, распространяющиеся по столь же широкой области. . Хотя свет, излучаемый этими крошечными коронными разрядами, вероятно, будет слишком слабым, чтобы его можно было заметить невооруженным глазом в дневное время, можно ожидать, что эти коронные разряды приведут к образованию озона.Воспроизведенные данные согласуются с этим вторым шагом. Кроме того, косейсмические выбросы световых вспышек были зарегистрированы в режиме реального времени во время недавнего крупного ночного землетрясения в Перу [60].

Можно ожидать, что животные, подвергшиеся обоим этапам, сильной положительной ионизации воздуха и образованию озона на уровне земли, будут демонстрировать ненормальное поведение в ответ на появление этих раздражителей в их окружающей среде на более высоких уровнях, чем обычно. В случае положительных аэроионов реакция животных могла быть вызвана их влиянием на уровень сератонина в крови, гормона стресса [48].Озон, остаточный газ с едким запахом даже при таких низких концентрациях, как 40 нмоль/моль или 40 частей на миллиард, признан Агентством по охране окружающей среды США воспалительным агентом, вызывающим окислительный стресс [61].

2.4.2. Радон

Другим следовым газом является радон, который выделяется из-под земли в результате радиоактивного распада радия, элемента в ряду распада урана, который содержится в относительно высоких концентрациях в гранитах и ​​аналогичных магматических породах, составляющих основную часть земной коры. .Изотоп радия ²²⁶ Ra распадается с испусканием альфа-частиц до ²²² Ra, который сам по себе является радиоактивным, распадаясь с испусканием альфа-частиц с энергией 507 МэВ на изотоп полония ²¹⁸ Po [62]. ²²² Ra имеет период полураспада 2,8 дня.

Радон — это благородный газ, который считается химически инертным и выделяется из-под земли только потому, что перед сильными землетрясениями в приповерхностных подземных слоях должны происходить микротрещины. Это обычная механическая концепция, унаследованная от сейсмологии, согласно которой трещины открываются в горных породах, высвобождая газы.Однако, поскольку радон является самым тяжелым из благородных газов, он должен быть химически активным, даже более активным, чем ксенон, образуя соединения с органическими веществами почвы. Следовательно, на пути его диффузии снизу к поверхности через вышележащую почву атомы радона должны задерживаться за счет хемосорбции органическими веществами почвы. Наиболее вероятными местами удерживания будут соединения углерода с тройной связью в почве, образующие R-Rn-C≡CH (где R представляет собой -CH ₃ и т. д. ), аналогично стабильному аналогу Xe H-Xe-C≡ Ч [63].Если это правильная концепция, то прибытие носителей заряда h ^• в слой почвы над областями надвигающейся сейсмической активности будет преимущественно атаковать тройные углеродные связи, окислять их до двойных или одинарных связей и тем самым высвобождать радон [64] . Тогда атомы радона смогут продолжить свой диффузионный путь к поверхности, где они попадают в воздушное пространство.

Правда, помимо космических лучей, распад радона в приповерхностном воздухе является основным источником ионизации атмосферного воздуха, на долю которого приходится около 200 ионных пар на см ³ воздуха на уровне моря [65].Умеренные изменения в скорости выхода радона из земли широко известны в связи с активностью до EQ [17,18,19,20]. Однако в то время как радон в приповерхностном воздухе, безусловно, оказывает влияние на все живые организмы посредством радиационного повреждения их генов, мало или совсем нет свидетельств того, что изменения скорости выделения радона и последующие изменения концентрации ионов в приземном слое — приземный воздух может ощущаться животными и может влиять на поведение животных до EQ.

2.4.3. Угарный газ

Существуют и другие формы окислительных реакций, которые может вызвать приток носителей заряда h ^• в почвенный слой перед EQ и которые могут спровоцировать реакцию животных. Существует, например, хорошо задокументированный случай массового выброса угарного газа (СО) из-под земли перед землетрясением магнитудой 7,6 в Гуджурате 26 января 2001 г. на северо-западе Индии.

Использование данных, собранных датчиком MOPITT (Измерения загрязнения тропосферы) на борту спутника Terra системы наблюдения за Землей (EOS) НАСА, Singh et al. [66] восстановил концентрации CO в атмосферном столбе за 3-месячный период, включая время землетрясения в Гуджурате. Спутник Terra дважды в день проходит над регионом на высоте 705 км, один раз днем ​​и один раз ночью. Он может предоставлять значения концентрации CO с горизонтальным разрешением 22 км и точностью около 10%. Профили CO могут быть получены при отсутствии значительной облачности.

Результаты Гуджурата показаны на . Значения концентрации CO представляют собой средние значения для площади 1 ° × 1 ° (приблизительно 100 × 100 км ² ).Профиль CO разбит на 7 высотных окон, как указано на вставке, от 0 до 110 м, примерно до 1500 м, примерно до 3000 м и выше. Данные показывают, что региональная фоновая концентрация CO всегда была самой высокой вблизи земли, 90 266, т.е. 90 267, в самом низком высотном окне со значениями от 100 до 150 частей на миллиард. Однако, начиная, вероятно, более чем за неделю до сейсмического события магнитудой 7,6, концентрация CO увеличилась, достигнув максимума 19 января 2001 г. около 240 частей на миллиард в воздухе ниже 110 м.Общее количество CO в столбе воздуха было бы достаточно, чтобы достичь 500 частей на миллион у поверхности, что является потенциально смертельной концентрацией, поскольку CO вызывает переход фазы в окислительно-дыхательную фазу метаболического цикла у всех аэробных организмов. Действительно, CO действует аналогично цианиду, связываясь с гем в цитохром-с-оксидазе и ингибируя транспорт электронов и продукцию АТФ, что приводит к увеличению продукции АФК. Этот фундаментальный и универсальный механизм CO-индуцированной продукции АФК во время окислительно-восстановительного цикла применим ко всем аэробным клеткам [67]. Таким образом, приток носителей заряда h ^• в слой почвы перед EQ может вызвать выделение газообразного CO, который функционирует как клеточная сигнальная молекула, ослабляющая метаболический цикл в сторону стресса (, т.е. , окислительное повреждение в живых клетках).

Значения концентрации CO, представляющие средние значения для области размером 1° × 1° (примерно 100 × 100 км ² ) вокруг эпицентра землетрясения в Гуджурате 26 января 2001 г. Профиль CO разбит на 7 указанных высотных окон. во вставке.

Повышенное выделение СО из земли действительно указывает на химическую реакцию с участием активированных стрессом носителей заряда h ^• , затопляющих слой почвы в эпицентральной области снизу. Будучи очень подвижными, очень реактивными и сильно окисляющими, эти h ^• могут «сжигать» органические вещества в почве. Принимая -CH ₂ — в качестве представителя органического вещества, мы можем записать реакцию окисления как:

2 О ^– | _почва + -CH ₂ -| _почва => 2 H ₂ O| _почва + CO| _газ

(5)

Этот газ CO должен иметь изотопную ¹² C/ ¹³ C характеристику органического вещества почвы, а не какого-либо источника углерода из глубин [68]. В то же время вполне вероятно, что в результате того же процесса окисления будут образовываться другие следовые газы, помимо CO, возможно, формальдегид или ацетон, но данных, по-видимому, нет. Кроме того, CO ₂ может образовываться как конечный продукт взаимодействия h ^• с органическим веществом почвы. Однако, учитывая высокий фон CO ₂ , любой дополнительный выброс CO ₂ будет почти невозможно обнаружить.

Если CO образуется в результате реакции типа, описанного уравнением (5), то больше всего пострадают наземные животные [69].Они могут быть отравлены и убиты увеличением парциального давления CO до уровня концентрации порядка 500 частей на миллион, особенно внутри их нор. Сообщений о животных, погибших до землетрясения в Гуджурате, похоже, не публиковалось. Однако имеются отдельные сообщения о массовой гибели крыс и мышей в связи с серией средних землетрясений в Северной Италии в мае-июне 2012 г. Сообщается, что у погибших животных не было никаких признаков телесных повреждений [70].

3. Результаты и обсуждение

Международная комиссия по прогнозированию землетрясений для гражданской защиты (ICEF) была созвана после магнитуды 6.3 Землетрясение в Аквиле 6 апреля 2009 г. В итоговом отчете [71] МИЭФ прокомментировал вопрос о поведении животных следующим образом: ] . В некоторых случаях предполагаемое предварительное поведение не учитывалось систематическими исследованиями [73] . Животные, в том числе и люди, действительно реагируют на сигналы, которые они могут чувствовать, такие как небольшие землетрясения, которые могут быть форшоками [74] .Неподтвержденные данные свидетельствуют о том, что у некоторых видов животных могли развиться системы «раннего предупреждения», которые позволяют людям реагировать за несколько секунд до начала сильного сотрясения, скорее всего, вызванного слабым сотрясением первой прибывшей Р-волны [75]. . Геобиологи также размышляли об эволюции сенсорных систем, способных обнаруживать более тонкие предварительные сигналы 90 267 [52] 90 266 . Однако нет достоверных научных доказательств того, что животные демонстрируют поведение, свидетельствующее о нарушениях окружающей среды, связанных с землетрясением, которые не поддаются наблюдению с помощью физических и химических сенсорных систем, доступных специалистам по землетрясениям.

Открывая этот отрывок словами « всегда популярный предмет исследования », использованными здесь в явно очерняющем тоне, Заключительный отчет МИЭФ не способствует конструктивному обсуждению вопросов, связанных с животными и землетрясения. Подобные заявления, однако, понятны, если принять во внимание, что большинство членов МИЭФ — сейсмологи, склонные рассматривать реакцию животных до землетрясения с механической точки зрения общепринятой сейсмологии.Это преобладающее отношение затрудняет, если не делает невозможным, признание сложности взаимодействий между животными и физическим миром. Настоящая проблема заключается не в отсутствии подтвержденных наблюдениями фактов о необычном поведении животных, а в непонимании того, как сообщаемые несейсмические явления до землетрясения генерируются в естественной среде и каковы несейсмические стимулы, на которые животные обращают внимание. появляются, чтобы ответить.

Открытие положительных носителей заряда дырок, h ^• , привело к пониманию физических процессов, происходящих глубоко в земной коре во время накопления высоких уровней напряжения, и к ряду необычных свойств, которые, по-видимому, характерны для этих ранее неизвестных электронных носителей заряда в горных породах [28].

Цель нашей статьи – обратить внимание на то, что при накоплении напряжений, но до катастрофического разрушения, в горных породах, слагающих более глубокие слои земной коры, происходит активация носителей заряда h ^• . Это несейсмический процесс, который происходит во время каждого эпизода возрастающего напряжения в земной коре, независимо от того, произойдет ли катастрофический разрыв горных пород. Стресс-активация носителей заряда h ^• , квинтэссенция явления, предшествующего землетрясению, существенна для всех несейсмических явлений, предшествующих землетрясению, упомянутых в этой статье.

Являясь высокомобильными носителями электронного заряда, h ^• обладают способностью распространяться из нагруженного объема породы в окружающие менее напряженные или ненапряженные породы. Они могут путешествовать быстро и далеко. При своем распространении через земную кору они могут генерировать УНЧ и КНЧ электромагнитное излучение. По прибытии на границу раздела земля-воздух они могут вызвать ионизацию воздуха и коронный разряд. По прибытии на границу раздела земля-вода они могут действовать как сильно окисляющие радикалы •O и окислять H ₂ O до H ₂ O ₂ .Путем соединения с электрон-транспортной цепью in vivo , модулируя транспорт электронов вдоль ЭТЦ, УНЧ и КНЧ волны могут передавать энергию, превышающую буферную способность против свободных радикалов, и тем самым вызывать окислительный стресс в живых организмах [76]. Было показано, что последовательно некоторые вездесущие факторы окружающей среды напрямую влияют на наследственность через ЭТЦ в организмах за счет утечки электронов, что приводит к окислительному повреждению и изменению последовательности генома ( i.е. , неслучайная мутация) между поколениями [67].

Животные могут четко реагировать на целый ряд различных физических и химических раздражителей, возникающих прямо или косвенно в результате стрессовой активации носителей заряда h ^• . Действительно, понимание природы этих загадочных электронных носителей заряда в горных породах дает представление, которое ранее было доступно, о модуляции окислительно-восстановительных состояний в экосистемах Земли от глобального масштаба до атомного уровня.

Сейсмические явления в GPS Precise Point Positioning Results

Аннотация

Высокоскоростные приемники ГНСС могут быть дополнительным источником данных для исследований сейсмической активности. Ожидается, что продукты обработки данных ГНСС (смещения, ускорения, изменения невязок фазовых наблюдаемых) будут иметь существенную корреляцию с сейсмическими данными и позволят определять продолжительность землетрясения, амплитуду смещений и поляризацию сейсмических волн. Чтобы исследовать эти возможности, были исследованы три землетрясения, характеризующиеся нормальным механизмом разломов. Первым было землетрясение Ламджунг (Непал, 25 апреля 2015 г., 06:11:25 UTC, Mw 7,8), которое произошло в 36 км к востоку от Худи, Непал, на глубине 8,2 км. Еще два случая произошли в центральной Италии в октябре 2016 г.: в 3 км к северо-западу от Виссо (Италия, 26 октября 2016 г., 19:18:08 UTC, Mw 6,1) и в 7 км к северу от Норчи (Италия, 30 октября 2016 г., 06:40:18). UTC, Mw 6,6). Сейсмические данные для этих землетрясений были предоставлены Центром разработки данных о сильных движениях (CESMD) Геологической службы США (для события в Непале), а также из Итальянского архива ACcelerometric (ITACA) — сейсмометры принадлежат Итальянской сети сильных движений и Итальянской национальной сейсмической сети.Только данные GPS для событий были получены из: Архива GPS UNAVCO для землетрясения в Непале, станции GPS принадлежат Калифорнийскому технологическому институту в сотрудничестве с Национальным сейсмологическим центром. Частота дискретизации данных GPS составляла 5 Гц. GPS-данные для итальянских событий взяты из высокоскоростной базы данных GPS-архива данных сейсмической последовательности центральной Италии 2016 г., хранящейся в Национальном институте геофизики и вулканологии (INGV). GPS-станции принадлежат сети RING (Rete Integrata Dipartimento di Protezione Civile), сеть INGV CaGeoNet GNSS и сеть Regione Lazio GNSS.Частота дискретизации 10 Гц. В непальском событии были проанализированы данные с 8 станций GPS, из которых 2 находились близко к сейсмометру KATN (станции KKN4 и NAST на расстоянии 11 км и 6 км соответственно). Два итальянских землетрясения были зарегистрированы совместно расположенными сейсмометрами и станциями GPS. Для землетрясения Виссо были проанализированы 4 пары совместно расположенных датчиков, а для Норчии — 6 пар, где расстояние между датчиками не превышало 2 км, а эпицентральное расстояние совместно расположенных устройств было менее 100 км (за одним исключением).Обработка данных GPS проводилась с помощью программного обеспечения RTKLib в кинематическом режиме PPP с использованием окончательных орбит CODE (Центр определения орбиты), параметров вращения Земли, дифференциальных кодовых смещений и 5-секундных спутниковых часов. Окно обработки составляло 5 часов наблюдений, затем анализировались только 50-100-секундные временные ряды событий землетрясений в зависимости от времени прихода волн и продолжительности события. Сравнение временных рядов смещений по сейсмическим данным и данным GPS показало хорошее совпадение по амплитуде и поляризации.В статье представлена ​​схема обработки данных, включающая обработку данных GPS, детрендирование временных рядов координат и статистическую оценку различий между сейсмическими и GPS-смещениями. Проанализированный пример является результатом обучения обработке косейсмических данных GPS для разработки методологии оценки польских антропогенных сейсмических событий в рамках проекта EPOS-PL.

Явления, вызванные сейсмическими и геокриологическими процессами на линейной инфраструктуре, Южная Якутия, Россия

Blais-Stevens A, Couture R, Page A, et al., 2010. Предрасположенность к оползням, оценка опасностей и рисков вдоль коридоров трубопроводов в Канаде. В: Труды 63-й Канадской геотехнической конференции и 6-й Канадской конференции по вечной мерзлоте. Калгари: Канадское геотехническое общество, стр. 878–885. Делемень И.Ф., Константинова Т.Г., 2009. Оценка оползневой опасности на территории г. Петропавловска-Камчатского при ожидаемом сильном землетрясении. В кн.: Материалы Второй научно-технической конференции «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России».Петропавловск-Камчатский, стр. 116–120. (на русском языке) Дума М., Тимофеев В.М., Рогозинский А.В. и др., 1994. Система сопротивления грунта с емкостной связью для инженерных и экологических приложений: результаты двух полевых испытаний в Канаде. В: Материалы 64-го Ежегодного собрания Общества геофизиков-разведчиков и Международной выставки. Талса, Оклахома: Общество геофизиков-исследователей, стр. 559–561. Фотиев С.М., 1965. Подземные воды и многолетняя мерзлота Южно-Якутского угленосного бассейна.М.: Наука. С. 231. Гагарин Л.А., Мельников А. Е., Виркин В.Б. и др., 2016. Гравитационные явления на линейных инженерных сооружениях в пределах Чулмаканского плато, Южная Якутия, Россия. В кн.: Материалы международной конференции «Запад и Восток. Пространственное развитие природных и социальных систем». Иркутск, стр. 104–108. (на русском языке) Geertsema M, Schwab JW, Blais-Stevens A, et al., 2009. Оползни, воздействующие на линейную инфраструктуру в западно-центральной части Британской Колумбии. Природные опасности, 48 (1): 59–72.DOI: 10.1007/s11069-008-9248-0. Глазунов В.В., Бурлуцкий С.Б., 2014. Обоснование и применение метода электротомографии для мониторинга развития гидродинамических процессов в оползневом теле. Инженерные изыскания, (13–14): 68–74. (на русском языке) Гриб Н.Н., Сясько А.А., Кузнецов П.Ю. и др., 2010. Исследование механизма образования швов на трубопроводе ВСТО, пересекающем реку Чулмакан (Южная Якутия). Новости средней школы. Геология и разведка, 5: 47–74. (на русском языке) Harris C, Davies MCR, Etzelmüller B, 2001. Оценка потенциальных геотехнических опасностей, связанных с вечной мерзлотой гор в условиях глобального потепления климата. Вечная мерзлота и перигляциальные процессы, 12(1): 145–156. DOI: 10.1002/ppp.376. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. и др., 2010. Сейсмотектонические деформации центральной части Алданского щита. Национальная геология, 5: 84–89. Иванова Л.Д., Ломовцева Н.С., Никитина Н.М. и др., 1984. Карта криолитозоны и гидрогеологического районирования Восточной Сибири. Масштаб 1:2 500 000. Москва: ГУГК, с.4. Каминский А.Е., 2012. Программа для двумерной интерпретации данных, полученных методами удельного сопротивления и вынужденной поляризации. ЗондРес2Д. Руководство пользователя. Санкт-Петербург: Zond Geophysical Software, стр. 70. (на русском языке) Курас О., Бимиш Д., Мелдрам П.И. и др., 2006. Основы метода емкостного сопротивления. Геофизика, 71(3): G135–G152. DOI: 10.1190/1.2194892. Курленя М.В., Чернышов Г.С., Сердюков А.С. и др., 2016. Методика и результаты сейсмических исследований оползнеобразования в условиях вечной мерзлоты. Физико-технические проблемы горного дела. Новосибирск, СО РАН, с. 6–13. Лапердин В.К., Имаев В.С., Верхосин Ⅱ и др., 2011. Опасные геологические процессы на юге Якутии и прилегающей территории. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 240 с. Лобанов А.Н., 1984. Фотограмметрия. Учебник для средней школы. 2-е изд. Москва: Недра, стр. 552. (на русском языке) Люсиер А., де Йонг С., Тернер Д., 2014. Картирование смещений оползня с использованием структуры из движения (SfM) и корреляции изображений мультивременной фотографии с БПЛА.Прогресс в физической географии, 38 (1): 97–116. DOI: 10.1177/0309133313515293 Модин И.Н., Груздев А.И., Скобелев А.Д., 2016. Сравнение бесконтактных электроразведочных комплексов. Инженерные изыскания, (2): 46–52. Нахабцев А.С., Сапожников Б.Г., Яблучанский А.И., 1985. Электрическое профилирование незаземленными рабочими линиями. Ленинград, Недра, 96 с. (на русском языке) Омельяненко А.В., 2012. Георадарные особенности обводненных сред. В: Омельяненко А.В., Христофоров Ⅱ (ред.). Горно-информационный и аналитический бюллетень, (9): 127–132. Омельяненко А.В., 2013. Двухспектральный георадарный метод зондирования обводненных геологических сред. В: Омельяненко А.В., Христофоров Ⅱ (ред.). Наука и образование, (1): 33–38. Оспенников Е.Н., Труш Н.И., Чижов А.Б. и др., 1980. Экзогенные геологические процессы и явления. Южная Якутия. Москва: МГУ им. М.В. Ломоносова. С. 227. (на русском языке) Parise M, Jibson RW, 2000. Оценка сейсмической оползневой восприимчивости геологических единиц на основе анализа характеристик оползней, вызванных землетрясением 17 января 1994 г. в Нортридже, Калифорния.Инженерная геология, 58 (3–4): 251–270. DOI: 10.1016/S0013-7952(00)00038-7. Южная Якутия, 1975. Криолитозно-гидрогеологические и инженерно-кольцево-геологические условия Алданского горнорудного района. В: Кудрявцева В.А. (ред.). М.: МГУ имени М.В. Ломоносова. С. 444. ВСЕГЕИ, 2016. Государственная геологическая карта О-51-XXIX. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.