Землетрясение от ветра

Разве может ветер служить причиной сейсмических колебаний? Оказывается, может. Ветер шатает высокие сооружения, выступающие в рельефе местности — такие, как многоэтажки, подъемные краны, всевозможные вышки, заводские трубы, мачты и прочие уходящие в небо конструкции. Волны от механических колебаний этих конструкций через опоры и фундамент передаются в землю и распространяются на большие расстояния.
 

Это явление обнаружили ученые из Института экологических проблем Севера Архангельского НЦ УрО РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта, когда проводили совместные исследования в районе Архангельска.


 

Чем интересны эти колебания, которые кроме сейсмических приборов никто не замечает? Тем, что их можно использовать для просвечивания геологической среды и изучения ее строения. Природа сама подарила этот бесплатный источник сейсмических колебаний ученым для проведения исследований. Они, естественно, этим воспользовались. На разных расстояниях от объекта, излучающего определенной постоянной частоты собственные колебания под воздействием ветра, они начали измерять, как они затухают во времени и на расстоянии. Исследователи увидели, что монохроматический (на одной длине волны) сигнал в амплитуде меняется по площади. Зона его затухания вытянута в северо-западном направлении и совпадает с предполагаемым по геологическим данным разломом.
 

Поскольку именно в этом районе намечено строительство атомной электростанции, решили его обследовать. Выявили зону тени – поглощения сигнала. Возможно, здесь залегают породы, его ослабляющие. Обнаружили, что эта зона излучает колебания меньшие, чем постоянные микросейсмические колебания Земли. На фоне микросейсмических постоянных колебаний непросто выделить сигналы, которые по магнитуде, величине энергии на девять порядков меньше обычного землетрясения. Очень маленькие величины обусловили применение наносейсмических технологий проведения исследований. Оказалось, что на наноземлетрясения распространяются те же физические законы, что и на макроземлетрясения, обладающее огромной разрушительной силой. Теоретически это всегда предполагалось сейсмологами, но окончательно выяснилось только сейчас.
 

Значит, изучая микроземлетрясения, мы пополним свои знания о строении земной коры, поведении «настоящих» землетрясений и других сейсмических явлениях. Землетрясение — это очень информативное явление для геологов, но изучать его сложно и дорого. Для этого нужно построить сеть сейсмических станций, оснащенных сложным оборудованием, в сейсмически активных районах и непрерывно вести наблюдения, ежеминутно ожидая землетрясение годами. Для исследования строения геологической среды необходимо искусственно организовать сейсмические колебания с помощью небольшой силы подземных взрывов, бурения скважин или применения виброисточников, что обычно используется на практике во время сейсморайонирования. Все эти мероприятия требуют вложения огромных средств, вредят экологии и часто небезопасны. А ветер дует сам по себе и абсолютно бесплатно.
 

Начали выделять микротолчки. По расчетам ученых они обусловлены подвижками блоков пород величиной от нескольких сот метров до трех километров. В то время как при сильных землетрясениях участвуют блоки пород в десятки километров. В результате разработали метод расчета коэффициента когерентности, позволивший выделить из этой массы сигналов микросигналы. Они легли на графике в прямую линию, так же, как макроземлетрясения. Эта закономерность была установлена известными учеными — Гуттенбергом и Рихтером — для макроземлетрясений и признана коллегами во всем мире.
 

Имея на вооружении уникальную методику и необходимую аппаратуру, исследователи получили возможность проводить микрорайонирование, определять конструктивную целостность зданий, не разрушая их. Эти исследования чрезвычайно важны при проектировании особо ответственных объектов, таких как атомные электростанции, химические производства, могильники экологически опасных отходов, газопроводы.
 

Уже первые результаты работ по микрорайонированию Архангельска дали тревожную информацию. Обнаружилось, что некоторые здания, казавшиеся прочными и монолитными, состоят из разных частей, конструктивно не связанных между собой. В разрушение когда-то монолитного сооружения внесло свою лепту время, грунтовые воды, влажный климат либо неумелые реставраторы нарушили целостность здания своими переделками — причины могут быть разными. Даже совсем недавние постройки, вследствие ошибок при проектировании, иногда опасны для проживания. Любой толчок — взрыв бытового газа, небольшое землетрясение и другие события, вызывающие вибрацию почвы, приведут к неминуемой катастрофе. Здания, утратившие целостность, сложатся, как карточные домики.
 

Казалось бы, появился достаточно дешевый и надежный способ, чтобы получить информацию о прочности наших домов, о том, что у нас под фундаментом. Можно предотвратить будущие аварии, спасти жизни и сэкономить немалые средства, если проводить подобные исследования до начала строительства. Мэры, губернаторы и руководители районных администраций, думающие о безопасности своих жителей, вроде бы должны выстроиться в очередь к ученым с заказами на проведение исследований. Но как всегда, нет денег на мелкий ремонт сегодня, чтобы избежать капитальных разрушений завтра.
 

   Председатель Архангельского научного центра УрО РАН, член-корреспондент РАН Феликс Николаевич Юдахин всю свою жизнь посвятил изучению землетрясений. В сейсмоактивных районах он видел катастрофические последствия сильных землетрясений и знает цену этого явления и в человеческих жизнях, и в материальных затратах. Стоимость разработанного метода настолько несоизмерима со средствами, вкладываемыми во всем мире в сейсмические исследования, что даже ему, привыкшему к игнорированию чиновниками предупреждений ученых, кажется странным отсутствие их интереса. Конечно, какие-то заказчики на проведение подобных исследований отдельных объектов у научных сотрудников есть. И фундаментальное значение обнаруженного явления неоспоримо. Ученые получили патент на изобретение нового способа исследования геологической среды. Исследования проводились при поддержке фонда РФФИ. Коллектив исследователей занимается дальнейшим изучением и разработкой этой перспективной темы. Но если некоторые результаты исследований можно применить уже сегодня с большой пользой для людей, то почему бы этого не сделать. Ведь мы все, включая чиновников, живем в одном доме, может быть, построенном на песке.
 

Т. ПЛОТНИКОВА
На снимке: Ф.Н. Юдахин.
Фото автора.