Предвестники землетрясений

Учёные Института земной коры СО РАН разработали способ обнаружения возможных предвестников крупных землетрясений. Изучение данных по Кударинскому землетрясению, произошедшему 10 декабря 2020 года, позволило понять, что первые предвестники крупного события были зафиксированы за 10 дней до того, как оно состоялось. Это низкочастотные сейсмические шумы на широкополосных сейсмостанциях, обнаруженные за декаду до Кударинского события. Параллельно методом деформационного анализа было обнаружено увеличение фона деформации в горном массиве. Эти два метода наблюдений учёные считают перспективными для фиксации возможных предвестников землетрясений. ИЗК СО РАН подал заявку на патент по способу обнаружения предвестников. Получен серьёзный результат и в другой области исследований: впервые учёным удалось подтвердить, что на территории Сибирской платформы есть древние алмазы, образованные в своё время в древних алмазоносных магматитах.

– В рамках программы мониторинга состояния озера Байкал мы ежегодно наращиваем количество станций наблюдения, – рассказал директор Института земной коры СО РАН Дмитрий Гладкочуб. – В этом году первые наблюдения стали проводиться на новой станции на нашем полигоне в Зун-Мурино. Кроме того, были открыты восемь дополнительных пунктов деформационного мониторинга, в том числе на восточном, бурятском, берегу озера Байкал, налажено взаимодействие по оперативной передаче данных со всех этих сетей. В настоящее время функционируют шесть пунктов комплексного мониторинга опасных геологических процессов. В первую очередь речь идёт о сейсмичности. Есть предвестники землетрясений, которые необходимо искать. На каждом из пунктов отмечаются порядка восьми параметров: начиная с состояния магнитного поля Земли и заканчивая уровнем, температурой и химическим составом подземных вод, поскольку это тоже отражает изменения в деформационном состоянии земной коры, что позже выражается в сейсмических событиях. По крайней мере, первые предвестники сильных землетрясений были обнаружены в виде низкочастотных сейсмических шумов на широкополосных сейсмостанциях за 10 дней до самого события. Когда наши сотрудники обрабатывали данные, которые были получены при анализе предыдущих землетрясений, а именно по Кударинскому землетрясению 2020 года, было обнаружено многократное увеличение интенсивности этих низкочастотных шумов за 10 дней до землетрясения. И в это же время было зафиксировано увеличение фона деформации в горном массиве методами деформационного анализа. То есть два метода наблюдения уже дали определённый результат в качестве возможного предвестника.

Результаты были опубликованы. Это было необходимо, чтобы научная общественность высказала своё мнение, насколько это может достоверно восприниматься. Был подан патент на способ обнаружения предвестников землетрясений. Так что мы можем констатировать – определённые наработки в части мониторинга есть. Несколько лет нам везёт: установлено новое оборудование, и землетрясения не прекращаются. Это позволяет накапливать базу данных, ряды наблюдений, идёт их обработка, в том числе с использованием методов искусственного интеллекта. Методы сейчас начинают внедряться в Центре комплексного мониторинга опасных геологических процессов ИЗК СО РАН, он был организован в нашем институте в 2021 году. На базе этого центра в онлайн-режиме собирается информация с пунктов наблюдения за восемью природными параметрами, о которых я говорил выше.

Ещё одно направление, которое напрямую связано с сейсмоопасностью, – это сели. «Именно землетрясения являются триггерами того, чтобы начался сход накопившейся селевой массы, – говорит Дмитрий Гладкочуб. – У нас уже есть определённые наработки, наши сотрудники проводили работы по селеопасным «ловушкам» в районе Байкальска. Есть предложения, как развить эти наблюдения в систему не только прогнозирования, но и оповещения. Любой сход селя сопровождается определёнными сейсмическими сотрясениями, которые можно улавливать, а во время движения селя – предупреждать о его приближении. Кроме сейсмопараметров есть ещё и инфразвуковые. Мы сейчас приобретаем и устанавливаем соответствующее оборудование. Инфразвук тоже рассматривается как предвестник землетрясений, на инфразвуковых частотах улавливается перемещение селевой массы. В принципе, если у нас есть какое-то расстояние между селевой нишей, где накоплен этот материал, и Байкальском, то, рассматривая расстояние до Байкальска и среднюю скорость селевого потока в несколько километров в час, у нас появляется время для оповещения. Есть возможность обнаружить перемещение, каким-то образом предупредить и избежать ущерба для населения. Также для этих целей используются фотоловушки, которые мы устанавливаем в местах возможного схода селей для того, чтобы проводить фотофиксацию начальных явлений в опасной селевой массе».

Кроме работ по изучению селевой и сейсмоопасности в ИЗК СО РАН идёт изучение гипоцентров землетрясений. «Анализ показал, что есть определённые глубины, на которых в основном реализуются очаги землетрясений, – рассказывает Дмитрий Гладкочуб. – Это важно, потому что, чем ближе к поверхности находится очаг, тем разрушительнее землетрясение. Самый лучший пример – Спитак, где очаг, гипоцентр, находился на глубине от 2 до 5 километров, результат для всех очевиден. На Байкале за годы инструментальных наблюдений установлено, что очаги землетрясений локализованы на глубине от 10 до 25 километров, максимально – 40 километров. Это не представляет такой страшной опасности, как то, что произошло в Турции, где гипоцентры в очень большом количестве располагаются на глубинах 10 километров в отдельных случаях – 2 километра. Это совсем другая тектоническая обстановка».

– Если говорить о Турции, то у нас были аналоги такого события, были даже более сильные землетрясения, например великое Восточно-Сибирское землетрясение 1725 года с магнитудой 8,2. В Турции магнитуда 7,7, интенсивность 10-11 баллов. Почему возникла паника? Там тоже двигаются плиты, как у нас перемещаются Сибирская, Амурская плиты. Возникают зоны трения, деформации. В Турции то же самое – Анатолийская плита смещается к западу, Аравийская плита – к северо-западу. Одна плита давит на другую, в результате по Восточно-Анатолийскому разлому накопилось много деформаций, которые сейчас разряжаются вот таким путём. Обычно у них Северо-Анатолийский разлом считался активным, но сейчас сработал тот, в зоне которого с 1939 года землетрясений, по сообщениям, не было. Это ещё и густонаселённые районы. У нас Муйское землетрясение произошло в 1857 году, оленеводы почувствовали что-то странное, оленей забрали и ушли. А здесь густонаселённый район, некачественное строительство – и вот результат. Паника ещё из-за того, что произошло уже более 400 афтершоков с момента первого события. И всё это будет ещё долго продолжаться, потому что средняя скорость движения этих плит относительно друг друга – 9 миллиметров в год. Это достаточно быстрое движение. В районе Байкала, например, скорость раздвижения плит – максимум 3,4 миллиметра. У нас ещё и идёт раздвижение, это не так сильно влияет на накопление энергии, а там сдвиг плит, одна плита двигает другую, скорости колоссальные. Ожидаемо это всё, но слишком серьёзно отразилось на жителях… Если же говорить, что после события в Турции по миру «пошли сплошные землетрясения», это не так. Землетрясения по всей планете происходят каждый день. Так что эта паника напрасная.

Однако учёные ИЗК СО РАН занимаются не только землетрясениями. Предметом их исследований в 2022 году и в предыдущие годы стали наблюдаемая в регионе мерзлота, газогидраты.

– Мы изучали газовые гидраты методами геофизики в акватории озера Байкал вблизи Байкальска, – сообщил Дмитрий Гладкочуб. – Это было необходимо для изучения теплового потока термальных вод. Там, где повышенный тепловой поток, газогидраты не сохраняются. Составлена карта распространения газогидратов в акватории озера Байкал в районе Байкальска. Работы по мерзлоте проводятся не только на территории Байкала, очень много таких работ наши сотрудники проводят на Ямале в связи с тем, что там сегодня ведутся крупнейшие во всём мире геологоразведочные работы по углеводородному сырью. И там эти газогидраты представляют определённую опасность, потому тема, которую мы изучаем на Байкале, исследуется и на Ямале в ходе геологоразведочных работ.

Геофизические методы и тектонофизический анализ – это уникальные наработки института, их не использует никто в России, даже практически нигде в мире они не применяются. Тектонофизический анализ газогидратных месторождений используется сейчас на Ковыкте, потому что та геологическая среда, в которой локализованы там углеводороды, в трещинах-коллекторах, при условии горизонтального бурения требует анализа разломной тектоники, разломно-блоковой структуры, напряжённо-деформированного состояния горных пород. «Без этого анализа работать просто невозможно, потому что постоянно идут аварийные ситуации, – говорит Дмитрий Гладкочуб. – И ущерба удаётся избежать как раз за счёт того, что тектонофизический анализ, развивавшийся в нашем институте с 1960-х годов прошлого века как теоретическая основа процесса разломного образования, теперь оказался востребованным на практике. Мы сейчас ведём переговоры с «Газпромом» о том, чтобы такой вид наблюдений, научных исследований был обязательным при проведении геологоразведочных работ в условиях сложных коллекторов углеводородов. Теоретические основы накоплены и сейчас успешно используются на наших объектах в Восточной Сибири».

ИЗК СО РАН помимо проводимых исследований вошёл в одну из четырёх крупных комплексных научно-технических программ, реализуемых на территории России. Она называется «Чистый уголь – Зелёный Кузбасс». Сотрудники отдела комплексного использования минерального сырья ИЗК СО РАН разрабатывают и внедряют технологии переработки отходов углепроизводства, которые сейчас тестируются на Кузбассе в рамках НТП. Одновременно работы проводятся и на отходах угольных производств в Иркутской области. Это необходимо, чтобы наработки, сделанные по НТП, позже использовались на объектах нашего региона.

Серьёзные результаты были получены учёными ИЗК СО РАН, изучающими алмазоносность Сибирской платформы.

– Впервые нашими сотрудниками получены доказательства того, что на территории Сибири, Сибирской платформы проявились в своё время древние алмазоносные магматиты, – сказал Дмитрий Гладкочуб. – Суть в том, что все алмазы, которые добываются в Якутской алмазоносной провинции, находятся в среднепалеозойских породах возрастом около 360 миллионов лет. Предполагалось, что и источники наших алмазов, которые находятся на территории Иркутской области в россыпях, имеют возраст порядка 360 миллионов лет. Гипотезы о том, что более древние алмазоносные комплексы на территории Сибири существовали, были. Но до настоящего времени ни одного такого района не было обнаружено. Дискуссия о древних алмазах идёт с момента обнаружения алмазов на территории Сибири – порядка 70 лет. Но ничего древнее этих среднепалеозойских алмазов найдено не было. Когда мы изучили древнюю россыпь, возраст которой составляет порядка 600 миллионов лет, стало ясно, что алмазы в эти древние россыпи могли попасть из древних алмазоносных пород. Сами породы пока не найдены. Они, может быть, уже разрушены полностью, трубки разрушаются. Однако древние алмазы есть. Наблюдение свидетельств того, что древний магматизм алмазоносных территорий проявился, – это, можно сказать, революция в плане пересмотра перспектив алмазоносности Сибирской платформы, в частности южной её части, потому что обнаружили их именно здесь.