О Межгосударственной научно-технологической программе создания

Решение Совета глав правительств Содружества Независимых Государств от 25 ноября 1998 г.

Стр. 5

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |

  районах  Земли,  где  скорость  накопления   напряжений   вследствие  относительного  движения  литосферных  плит  и  эндогенных процессов  преобладает над скоростью их релаксации, одновременно существует ряд  участков  земной  коры,  находящихся в состоянии,  близком к пределу  длительной прочности. Отражением этого состояния является повышенная  сейсмичность.   Установлено,   что   наиболее   высокие   напряжения  концентрируются  в  местах  пересечения  или  излома   геологических  разломов,  разделяющих  блоки,  и  к этим же местам приурочены очаги  наиболее сильных  землетрясений.  Система  разломов  также  обладает  фрактальным строением.  Вследствие этого в конкретном сейсмоактивном  районе  одновременно  существует  значительное   количество   очагов  будущих  землетрясений  разной  величины,  находящихся  на различной  стадии своего развития.       История развития   очага  и  его  точное  местонахождение,  как  правило, не известны из-за крайне короткого периода инструментальных  сейсмологических   наблюдений  и  не  всегда  надежных  исторических  сведений  о  землетрясениях.  На  основании  же   выявления   стадий  сейсмического  цикла,  активизации  слабой  сейсмичности,  измерения  современных движений земной коры  и  картирования  разломов  удается  установить  с той или иной степенью вероятности местоположение сразу  нескольких  предположительных  "кандидатов"   на   будущее   сильное  землетрясение.       Лабораторные исследования при разных термодинамических условиях  свидетельствуют,  что разрушение нагружаемой горной породы наступает  с  некоторым  запаздыванием  после  достижения  предела   длительной  прочности.  Существуют  два  необходимых  и  достаточных условия для  того,  чтобы  разрушение   не   происходило   внезапно.   Во-первых,  напряжения  должны  возрастать  медленно.  Во-вторых,  среда  должна  состоять из разнопрочных и разнонапряженных  составляющих.  Оба  эти  условия  имеют  место в Земле.  Следствием является появление слабых  землетрясений (разрушение малопрочных связей) перед более  сильными,  что   создает  принципиальную  возможность  прогноза  последних.  На  неупругой стадии  нагружения  возникают  разнообразные  предвестники  макроразрушения    вследствие    развития    трещинообразования    и  пластических подвижек по контактам блоков.       Напряжения в  разных участках земной коры испытывают флуктуации  от совокупного, переменного и разнопериодного влияния Луны и Солнца,  метеорологических  факторов,  землетрясений  в соседних районах и от  других, в том числе техногенных, причин. В очагах, которые находятся  на завершающих стадиях своего развития, близких к пределу длительной  прочности,  в периоды повышения напряжений в районах их расположения  возникают предвестники.  Очевидно, что предвестники могут появляться  и  исчезать  многократно,  следуя   временным   и   пространственным  флуктуациям  напряженного  состояния.  Проявляется,  таким  образом,  эффект  мерцания  предвестников  и  поэтому  "ложные"   предвестники  неизбежны.  Очередность  появления  землетрясений среди "кандидатов"  зависит от многих причин и  не  может  быть  установлена  с  высокой  вероятностью  на  настоящем  этапе наших знаний о процессах в Земле.  Однако, как показывают наблюдения, следствием сильного землетрясения  в   одном   из   очагов   является  перераспределение  тектонических  напряжений в близлежащих блоках земной коры. Это приводит к усилению  сейсмического  процесса на тех участках,  где напряжения повысились,  но одновременно приостанавливает процесс в блоках и разломных зонах,  неблагоприятно   ориентированных   к  новой  структуре  напряженного  состояния.  Отсюда  следует,  что  землетрясения  в  других   очагах  отодвинутся  на  неопределенное будущее,  а наблюдавшиеся вследствие  развития этих очагов предвестники окажутся ложными.       По-видимому, такая  ситуация  наблюдалась  в Средней Азии перед  землетрясениями в Газли.  В  течение  нескольких  месяцев  до  этого  исследователями  из  ряда  республик  бывшего  Советского  Союза  на  расстояниях до тысячи километров от  Газли  отмечались  значительные  вариации  различных прогностических параметров (наклоны и деформации  земной  коры,  уровень   подземных   вод,   эманации   геохимических  элементов).  Они  не  сопровождались местными сильными сейсмическими  событиями и постепенно прекратились после Газлийских землетрясений.       Неоднозначность прогноза землетрясений очевидна даже в случаях,  когда  предвестники  возникают  в  очагах   землетрясений.   Надежно  установлено,  что  места  яркого  проявления  предвестников часто не  совпадают  с  эпицентром  будущего  землетрясения,  а  приурочены  к  "высокочувствительным  точкам".  К  числу  последних,  прежде всего,  относятся зоны тектонических разломов,  пересекающих  высоконапорные  водоносные   горизонты.   Такого  рода  аномалии  получили  название  "параметрических",  поскольку они связаны с  изменениями  физических  параметров  малопрочных,  пластичных  и  высокопроницаемых  пород  в  разломных зонах.  Наличие таких аномалий приводит к большому  ареалу  распространения   предвестников   (сотни  километров)  и  затрудняет  определение места конкретного очага.       Процесс подготовки  землетрясения  развивается  во  времени  по  законам  длительной   прочности.   Небольшое   повышение   локальных  напряжений  в  очаге вследствие вышеназванных внешних факторов резко  ускоряет деформационный процесс и  сокращает  время  до  наступления  землетрясения  (неустойчивости).  Это  следует  из  экспериментов по  механике горных пород и концепции прочности.       Оценки показывают,  что  повышение  действующих  напряжений  на  несколько процентов  ускоряет  деформационный  процесс  и  сокращает  время  до  землетрясения  в  несколько раз.  Одновременное повышение  напряжений в большом регионе увеличивает  вероятность  возникновения  землетрясения  высокой магнитуды,  поскольку действует на большой по  размеру блок  и  протяженный  разлом  в  земной  коре.  Установлено,  например,  что существует зависимость между площадью распространения  атмосферного фронта и размерами  блоков  земной  коры,  испытывающих  колебания под воздействием вариаций атмосферного давления.       Таким образом,  необходимым  элементом  прогностических   работ  должен  быть мониторинг вариаций напряженного состояния земной коры,  вызванных  космическими,  метеорологическими  и  другими  факторами,  выступающими    в   качестве   триггерных   эффектов.   Лабораторное  моделирование   демонстрирует,   что   промежуток   времени    между  наступлением   неустойчивости  и  моментом  триггерного  воздействия  зависит от периода и амплитуды последнего. В условиях Земли диапазон  его изменения еще предстоит выяснить.       Долгосрочный и  среднесрочный  прогноз  и  в   мировой,   и   в  отечественной науке разработан достаточно глубоко.  Краткосрочный же  прогноз с вероятностью,  достаточной для предупреждения населения, в  настоящее время на регулярной основе не осуществляется. В отличие от  среднесрочных  предвестников,  которые  развиваются  при  постепенно  возрастающем  напряжении,  краткосрочные  предвестники  приурочены к  стадии  механической  неустойчивости  горных  пород,  когда  процесс  будущего землетрясения развивается самопроизвольно.       Прямых способов измерения напряжений  или  деформаций  в  толще  земной   коры   на  глубинах  в  несколько  десятков  километров  не  существует.  Косвенный способ может быть основан на изучении отклика  очага на внешнее воздействие.  Принцип такого метода,  подкрепленный  результатами лабораторного моделирования,  заключается в  следующем.  Импульс упругого напряжения от внешнего источника на линейной стадии  реологической  кривой   вызывает   аналогичный   по   форме   отклик  деформации. По мере приближения к максимуму прочности деформационный  отклик нелинейно возрастает и,  что особенно важно, искажается форма  ответного  сигнала из-за неодинаковой реакции среды на фазу сжатия и  растяжения.  Это открывает возможность  использования  искусственных  (вибросейс)   или   естественных   (земные   приливы)  сигналов  для  прозвучивания очагов землетрясений в целях контроля за  приближением  их к стадии неустойчивости.       На основе обобщения мирового опыта можно  предложить  следующую  стратегию прогностических исследований:       определение мест очагов  будущих  землетрясений  по  данным  об  исторической   сейсмичности,   структуре   напряженного   состояния,  скорости деформационного процесса и данным сейсмотектоники;       определение стадий  сейсмического  цикла на основании выявления  прогностических  признаков  типа  сейсмического  затишья,  кольцевой  активности, форшоковой активизации для каждого из очагов;       зондирование очагов    естественными     или     искусственными  источниками  в  целях выявления стадии неустойчивости и ранжирования  очагов по этому признаку;       регистрация геофизических  гидрогеодинамических,  геохимических  полей  на  площади,  покрывающей  район  всех  возможных  очагов,  и  выделение среднесрочных и краткосрочных предвестников;       определение места  готовящегося  землетрясения   по   структуре  пространственного распределения предвестников;       мониторинг вариаций   напряжений    (деформаций)    и    других  параметров, которые могут выступать в качестве триггерных явлений.       Все эти  направления  должны  сопровождаться   фундаментальными  исследованиями   по  физике  очага  землетрясения  в  целях  лучшего  понимания  природы  и  закономерностей   этого   вида   естественных  катастроф.       Из вышеизложенных   представлений   о    физическом    процессе  подготовки   землетрясений   вытекают   следующие  основные  научные  предпосылки международного сотрудничества в рамках МНТП ССМ:       в связи с тем,  что сильные землетрясения очень редко случаются  в  зонах,  где  установлены  хорошо  развитые  системы   регистрации  предвестников,   каждый   такой   случай   должен   исследоваться  с  применением  всех  доступных  методик  прогнозирования,  развитых  и  опробованных в различных странах;       область распространения предвестников сильного землетрясения на  порядок  величины в линейном измерении превышает размер последующего  разрыва,  составляя при землетрясении с магнитудой 7  несколько  сот  километров.    Известны   случаи   дальнодействующей   связи   между  землетрясениями,  происходящими  на   расстояниях   порядка   тысячи  километров.  Так,  землетрясения  Камчатки  с магнитудами больше 7,5  происходят через аномально короткие периоды времени после  столь  же  сильных  землетрясений  Курильских  островов и Северной Японии.  Это  требует  оперативного  обмена  сейсмологической  и   прогностической  информацией между учеными близлежащих стран;       ряд геофизических явлений,  которые могут  послужить  триггером  готовящегося   землетрясения,  мигрируют  вдоль  поверхности  Земли,  последовательно проходя по территориям разных стран. К ним, в первую  очередь, относятся мощные атмосферные фронты и деформационные волны.  Комплексом   сейсмологических    и    деформационных    исследований  обнаружено,  что наблюдается миграция сейсмичности и деформационного  процесса с юга  на  север  на  Кавказе.  Скорость  такого  процесса,  измеряемая   первыми   десятками   километров   в  год,  приводит  к  последовательному возникновению сильных землетрясений на территориях  Турции,   Армении,   Грузии   и   России.  Миграция  в  близширотном  направлении  известна  в  районах  Копетдага,  Памира  и  Тянь-Шаня.  Установление  природы  этих явлений требует согласованных наблюдений  на международном уровне;       вызывает известный    интерес    вопрос    о   том,   насколько  прогностические методы,  развитые в  конкретной  стране  для  одного  сейсмоопасного  района,  применимы  в  других странах и при отличных  сейсмотектонических условиях.  Есть  основания  полагать,  что  если  разработанные  методы основаны на фундаментальных научных принципах,  то эти методы могут быть прямо или с  незначительной  корректировкой  использованы  в  прогностических  исследованиях  на  территории всей  Земли.       Изложенный в  настоящем  разделе  подход  к  проблеме  прогноза  землетрясений  требует  развития  международного  сотрудничества   в  следующих основных направлениях:       обмен каталогами землетрясений;       обмен материалами       геофизических,       гидродинамических,  геохимических наблюдений;       обмен материалами наблюдений,  полученных методами  спутниковой  геодезии  (GPS),  обеспечивающими проведение высокоточного и в то же  время оперативного  слежения  за  деформациями  на  большой  площади  сейсмоопасного района.       Информационно-технологическим базисом,  позволяющим реализовать  предлагаемую    стратегию,    может    служить   система   локальных  прогностических  сетей  (ЛПС),  развиваемых,  в  первую  очередь,  в  районах,  где по данным долгосрочного прогноза сильные землетрясения  ожидаются с высокой вероятностью.       Каждая из  ЛПС  должна  включать  несколько пунктов комплексных  наблюдений (ПКН),  локальную телеметрическую систему (ЛТС),  которая  связывает  все ПКН с Межгосударственным информационно-обрабатывающим  центром  (МИОЦ),  и   сейсмопрогностическую   обсерваторию.   Оценки  показывают,  что  для  регистрации предвестников землетрясений с М=6  расстояние между соседними  ПКН  должно  быть  порядка  50  км;  при  землетрясении  с  магнитудой М=7 - около 100 км.  Комплексные пункты  

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |