Иркутские ученые Института земной коры СО РАН завершили обследование опасных разломов в земной коре вблизи Улан-Батора (Монголия). Эти разломы, как предполагают исследователи, могут спровоцировать сильное землетрясение. Однако иркутяне готовы попробовать предотвратить его, искусственно снимая напряжение на разломах.

Палеосейсмодислокации

Иркутские ученые, работая в Монголии, обследовали вокруг Улан-Батора крупные разломы в земной коре, которые содержат палеосейсмодислокации, то есть являются историческими следами сильнейших землетрясений, произошедших примерно тысячу лет назад. Опасные участки – именно так охарактеризовали эту территорию специалисты Института земной коры. «Сейчас есть основания предполагать, что эти дислокации представляют потенциальную угрозу. Представляете, что тогда будет в Улан-Баторе, где проживает более половины населения страны?» – рассказывает доктор геолого-минералогических наук Валерий Ружич.

Об этом иркутские ученые рассказали коллегам из Москвы во время совещания под руководством академика Евгения Велихова в институте им. Курчатова, посвященного обсуждению фундаментальных научных проектов Российского фонда фундаментальных исследований. Тут же иркутяне решили воспользоваться случаем и предложили апробировать свои разработки по оценке опасности разломов на монгольском полигоне. Однако поддержки не получили. Монгольское правительство тоже не нашло денег.

В итоге для иркутских сейсмогеологов история с монгольскими разломами закончилась, так и не начавшись. За дело взялись американские исследователи. В духе «Секретных материалов» в Монголию на специально подготовленный полигон выехали американские ученые, у которых достаточно средств на крупномасштабные натурные эксперименты. На полигоне в Монголии американцы поставили свои установки для наблюдения за сейсмообстановкой. Проводят ли сейчас американцы подобные исследования или запустили свой альтернативный проект, российские специалисты, поставленные в невыгодные условия по сравнению со своими конкурентами из Штатов, могут только догадываться. Однако в любом случае состязаться, а тем более идти на опережение в изучении этого направления россиянам стало явно сложнее...

Методика «сдвига»

Иркутские ученые утверждают, что землетрясения можно научиться ослаблять и даже предотвращать их. Задействовать максимально полигон в Монголии, чтобы на практике доказать правоту своих выводов, ученым не удалось. Однако энтузиазма они не потеряли. Пока они планируют проводить по мере возможности небольшие испытания – в Иркутской области на Байкале. Очень информативными оказались работы в Якутии на промплощадках компаний, где проводятся регулярно массовые взрывы и хватает разломов.

О том, как готовятся к испытаниям и как их проводят, рассказывают сейсмогеологи подробно и с большим интересом, как будто сами только-только приступили к работе над проектом и все для них еще в новинку. «Очень быстрые подвижки – со скоростью 1-10 м в секунду – по зонам разломов, которые существуют в недрах, приводят к сильнейшим сотрясениям почвы, т.е. к землетрясениям. Когда-то мы задались вопросом: можно ли провести такие техногенные воздействия на опасные разломы, которые порождают землетрясения, чтобы они вовсе не произошли? Ответ оказался положительным: можно, – говорит Валерий Ружич.

Принцип, который испытывают сейчас ученые, сами они описывают, прибегая для простоты понимания к буквальному сравнению с кухонным процессом. Так, «зарождение» землетрясения, по их замечаниям, напоминает работу скороварки. Если вовремя не выключить скороварку, она, в конце концов, может взорваться – такой разрушительный процесс окажет на нее накопленная энергия. Однако если медленно-медленно открывать клапан, который будет плавно сбрасывать давление, взрыва можно избежать. Так и в очагах землетрясений, которые образуются в разломах в результате высвобождения накопленной в недрах энергии. Землетрясения производят сильнейшие деформации грунтов, разрушая сооружения.

Началась работа, по большому счету, в 1995 году, когда сейсмогеологи из Института земной коры создали прибор «Сдвиг», который позволяет измерять с высокой точностью движения во внутренних участках зон разломов. Используя эти приборы, ученые проводили свои наблюдения за смещениями. Во время одного из таких опытов случайно было оказано механическое воздействие на участок разлома. Тогда и возникла идея попробовать делать это уже не случайно, а системно, чтобы посмотреть, как будут вести себя разломы. Опробовали ученые различные способы – бурение, вибрацию, взрывы, после чего убедились, что разломы чутко реагируют на такие манипуляции. В итоге меняется режим деформации в зонах разломов, а это означает, что появляется возможность управлять энергией, которая излучается из недр.

«Исследования надо проводить аккуратно, чтобы научиться, не провоцировать землетрясения. Что мы сейчас и отрабатываем на малых моделях. Уже пришли к выводу: надо воздействовать плавно, мелкими порциями взрывов. Если взорвать мегатонну – подземный ядерный взрыв, то можно спровоцировать землетрясение. Но опыт показывает, что даже такие взрывы не приводили к землетрясениям большей энергии, чем сам заряд», – рассказывает Валерий Ружич. По его замечаниям, одна мегатонна взрывчатого вещества равняется в энергетическом эквиваленте землетрясению с магнитудой 6-7, то есть в 8-9 баллов по российской шкале оценок землетрясения.

Еще один интересный способ – закачка воды через скважины, которые бурятся в зоне разломов. Жидкость здесь выступает как смазка для плоскостей разломов, она уменьшает трение, размягчает горные породы в зонах разломов, а это уже облегчает скольжение блоков земной коры. По мнению специалистов Института земной коры, такой способ тоже можно использовать в борьбе с землетрясением.

Однако пока ученые работают на небольших фрагментах разломов, всего до десятков метров. Настоящие же землетрясения, те, которые вызывают разрушения, сеют панику и становятся бедствием для людей, это разломы совсем других масштабов – на десятки и сотни километров. При геологических процессах, которые происходят на глубине, скажем, в 15-30 км, где повышенные температуры и давление, там требуются уже совсем другие «рецепты» и другие «ингредиенты». Чтобы получить нужные расчеты, выстроить геофизическую модель для реализации проекта на таких глубинах, и требуется проведение крупномасштабных экспериментов.

Потенциальное геофизическое оружие

Подобный проект, с одной стороны, имеет немало противников. Как рассказывает завлаб сейсмогеологии, профессор Валерий Имаев, такое скептическое отношение выказывалось в российских научных кругах на начальном этапе работ. Однако отношение к разработкам технологий нейтрализации землетрясения меняется. «Мы на опытах подтверждаем, что способ этот действен», – отмечает он. В последние годы в проведении натурных экспериментов на природных объектах участвуют многие коллективы ученых из Москвы, Томска, Новосибирска, а также Берлина и Улан-Батора. В 2006 году авторами из Иркутска, Томска и Берлина получен патент РФ на изобретение способа управления деформациями в сейсмоактивных зонах.

В то же время всевидящее око коллег-ученых из других стран пристально следит за работой российских ученых. Изрядное любопытство к сейсморазработкам иркутян проявляли иранцы. После того как был получен патент на проект, специалисты из Ирана начали добиваться посещения полигона, где проводились эксперименты, но иркутские исследователи, желая сохранить конфиденциальность своих разработок, отказали в такой просьбе. Японцы также неоднократно выходили на контакт с разработчиками, но, по предположениям Валерия Ружича, для них проект будет интересен на высшей степени готовности. Хотя ряд дорогостоящих экспериментов они у себя уже провели: бурили скважины, закачивали в них воду и вызывали множество слабых толчков на глубинах 4-8 км.

Интересно, что подобные работы еще в 70-е годы вели специалисты в США. Они вызвали серию мелких землетрясений, закачивая в трещины жидкие отходы, но впоследствии деятельность эту пришлось свернуть, рассказывает Валерий Ружич, так как забили тревогу экологи, выступая против таких экспериментов. «Но сейчас, по нашим предположениям, в США работы вновь возобновлены. Теперь это, похоже, закрытая тема», – предполагает ученый.

Если бы такой же завидный интерес к разработкам проявлялся в России, возможно, работа шла бы более активно, сокрушаются ученые из Института земной коры. Однако пока власть, бизнес и собственно ученое сообщество борьбой с землетрясениями интересуются меньше, чем хотелось бы. Потому и объемы финансирования на проект небольшие. Так, из Российского фонда фундаментальных исследований в Институт земной коры на проект за два последних года поступило всего около 600 тыс. рублей.

Зарабатывать ученым на организацию своих опытов удается, сотрудничая с компаниями-недропользователями. Так, сейсморазработки ученые используют в карьерах, где добываются алмазы. «В итоге общий бюджет проекта получается лишь в сотни тысяч рублей, тогда как для полноценных опытов с глубоким бурением нужны миллионы», – заключает сибирский инициатор проекта Валерий Ружич.

Особый интерес подобные исследования представляют и для Байкальского региона, который фактически составляет единый регион палеодислокаций. По оценкам ученых, на востоке России высокой сейсмичностью характеризуется Алтай, Саяны, Байкал и Забайкалье.