CC BY
243
3.2. МОНИТОРИНГ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПРЕДВЕСТНИКОВ ДЛЯ ПРОГНОЗА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Максудов Асатулла Урманович, старший научный сотрудник ФТИ НПО «Физика-Солнце» АН РУз. E-mail: asaduz50@rambler.ru
Аннотация: В статье рассматриваются некоторые современные методы прогноза землетрясений. Предлагается метод для возможного определения землетрясений, основанный на регистрации изменения интенсивности потоков нейтронов и заряженных частиц низких энергий земной коры, которые могут являться предвестниками землетрясений. Модифицированная установка измерений может позволить прогнозировать как время, так и направление эпицентра землетрясения.
Ключевые слова: вариация, энергия, детектор, нейтронный поток, заряженные частицы, распад, сейсмо-активность, деформация, магнитуда, эпицентр, землетрясения.
3.2. MONITORING OF SEISMIC HARBINGERS FOR THE FORECAST OF
EARTHQUAKES
Makhsudov Asatulla Urmanovich, Physical-Technical Institute, «Physics-Sun». Uzbekistan Academy of sciences. E-mail:asaduz50@rambler.ru
Abstract: This paper discusses some of the modern methods of earthquake prediction. A method for determining a possible earthquake, based on detection of a change in neutron flux intensity and low-energy charged particles of the earth's crust, which may be precursors of earthquakes. Modified installation dimensions can allow predicting both the time and the direction of the earthquake epicenter.
Index terms: a variation, energy, the detector, the neutron stream, the charged particles, disintegration, seismic activity, deformation, magnitude, epicentre, earthquakes.
На сегодняшний день еще не вполне понятны земные катаклизмы, такие как землетрясения и отсутствует фундаментально обоснованное научное объяснение данного явления. В большинстве случаев, такие явления констатируются и объясняются либо солнечной активностью, либо флуктуациями других источников энергий. Обнаружена корреляция между активными, вспышечны-ми процессами в атмосфере Солнца, возмущениями в плазме солнечного ветра, динамикой магнитосферы, сильными флуктуаци-онными деформациями радиационных поясов, динамическими процессами магнитосфере и ионосфере Земли, вариациями интенсивности космических лучей (КЛ). Также имеется связь с временными вариациями потока частиц КЛ, регистрируемых на земной поверхности и произошедшими землетрясениями.
Узбекистан находится в сейсмически активной зоне. В связи с этим, прогнозирование землетрясений является для Республики
и региона в целом, важнейшей задачей. Предпринимаемые в мире многочисленные попытки не дают достаточно надежной методики прогнозирования землетрясений краткосрочного или среднесрочного уровня. Исследования последних десятилетий доказывают существование предвестников в виде различных геофизических параметров. При этом задача пока остаётся не решенной. Это, в первую очередь, связано с нестабильностью во времени, мозаичностью в пространстве эффектов и неадекватностью свойства предвестников к параметрам землетрясений, что ставит под сомнение основную цель - прогнозирование сейсмической активности. Наряду с отдельными успехами высвечиваются и сложности проблемы и необходимость поиска надежных критериев оценки сейсмической активности. Имеющиеся многие теории, описывающие механизмы землетрясений, не рассматривают процесс подготовки события и, соответственно, способов его прогноза. Если говорить о про-
гнозе землетрясения, необходимо помнить, что он должен выявлять три параметра будущего события:
1) координаты эпицентра,
2) время,
3) магнитуду (энергию).
Во всем мире прилагаются громадные усилия для решения проблемы прогноза землетрясений и не прекращаются поиски новых предвестников сейсмических событий. Попытки прогнозирования землетрясений начались давно, изучая различные методы наблюдений, многочисленными сейсмическими сетями станций расположенными на Земле. В районе эпицентра в процессе готовящегося землетрясения участвуют обширные пространства и территории, где предшественники землетрясений регистрируются по различным геофизическим параметрам. К настоящему времени известно около 200 предвестников землетрясений, с помощью которых делается попытка создания методов прогноза землетрясений. Практически все методы мониторинга и прогнозирования землетрясений имеют дело с физическими эффектами на поверхности Земли:
1. Измерения полей скоростей движения отдельных областей (деформаций) поверхности с помощью лазерных демографов, и со спутников;
2. Измерения акустической и сейсмической эмиссии в неглубоких скважинах в разных диапазонах частот;
3. Измерения поверхностной температуры Земли со спутников;
4. Мониторинг объёмно-напряжённого состояния глубин поверхности;
5. Измерения радиоактивного радона и других газов на поверхности;
6. Измерения электрических и магнитных полей на поверхности;
7. Поведение живых организмов;
9. Измерение электросопротивления земной коры;
10. Измерение проводимости среды, электрических и магнитотеллурических токов на
небольших глубинах;
11. Измерения уровня грунтовых вод в неглубоких скважинах и т.д.
Изучение основных предвестников позволило сделать вывод, что при подготовке землетрясения с магнитудой, равной 5 и более, радиус области подготовки составляет не менее 50 км. Магнитуда, равная 5, была выбрана как опорная, при таких энергиях уже возможны разрушения зданий и сооружений, то есть сила землетрясения может быть более 6 баллов по международной шкале MSK-64.
Землетрясения, вызывающие повреждения, что соответствует высвобождающейся энергии около 3-1012 Дж, называются слабыми [1]. Взрыв атомной бомбы мощностью 20 килотонн вызывает эффект, аналогичный землетрясению с магнитудой около 6,5 и, соответственно, энергией 4-1014 Дж. Магни-туда землетрясений является мерой общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн. Зависимость между энергией упругих волн, выраженной в джоулях, и силой землетрясений по шкале магнитуд не вполне однозначна. Общее количество энергии обычно больше: часть ее превращается в теплоту, часть уходит на разрушение пород и т.д.
Известны более или менее эффективные методы прогнозирования землетрясений, такие как мониторинг прохождения сигналов от когерентных источников сверхдлинных радиоволн, расположенных в различных местах земного шара, и методы, основанные на наблюдениях за изменениями параметров электромагнитных полей в сейсмоактивных районах.
Эти методы включают промежуточные механизмы передачи возмущений через земную кору, атмосферу и ионосферу, и являются косвенными, что требует построения дополнительной и весьма непростой теории этих механизмов.
При деформационных процессах применяется измерение электросопротивления почвы, основанное на уменьшения электрического
сопротивления из-за пористости и влагонасы-щенности почвы. Зондирование ведется с помощью электроразведочного генератора, фиксируемые на точках измерений, точность измерения зависит от рельефа местности и не всегда дает достоверный результат.
Метод геоэлектроразведки изучает динамические процессы во времени в земной коре, воздействием электромагнитных импульсов тока 1-10 кА, с частотой от 0,01до 1 Гц, длительностью импульсных пачек 10-30 с. Электроды располагаются от 100 м до 150 км на глубине 0,5-2 м. (патентные данные за 1985, 1992, 1995, 2010, 2011 гг.). Авторы указывают на возможность контроля предвестников поверхностных землетрясений локальных территорий 100-300 км. Измерения необходимо проводить от 2 до 6 раз в сутки.
Имеется разработка ФИ РАН, основанная на мониторинге объемно-напряженного состояния в сейсмоопасной зоне с использованием мюонов высокой энергии космических лучей и одновременной регистрацией акустических и сейсмических сигналов в области частот от 1 Гц до 1-2 кГц. Этот метод базируется на концепции «аномального акустического отклика» напряженной среды при воздействии на нее энергичных проникающих частиц мюонов космических лучей с одновременной регистрацией широких атмосферных ливней на площади в несколько квадратных километров. Также имеется способ прогнозирования землетрясений по акустическим сигналам, генерируемых проникающими глубоко в землю высокоэнергичных частиц космических лучей - мюонными компонентами.
Такие разработки как гравитационные измерения, глубинное зондирование электрической проводимости с помощью МГД-генераторов, т.е. активное просвечивание сейсмическими волнами, для определения вариаций разности скоростей продольных акустических волн и поперечных сейсмических волн, требуют детальной проверки.
Институтом геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, разработан геохимический метод прогноза
землетрясений, основаны на регистрации аномальных изменений в потоке почвенных газов и химического состава подземных вод в предшествующий землетрясению период. Геохимические аномалии обусловлены физикой процесса подготовки землетрясения и связаны с разнонаправленным образованием трещин под действием тектонических напряжений с предшествующим землетрясению лавинным трещинообразованием, которое перерастает в эшелоны разрывов и смещений. В этом случае используется изменения содержания гелия в подземных водах, а также измерение интенсивности потока паров ртути из земной коры в атмосферу. Этот прибор атомно-флуоресцентный ртутный фотометр работает по методу кумуляции, с пределом обнаружения ртути 10 г. Изменения величины потока паров ртути имеют нескольких периодов и зависят от суточных температур, изменяются приливными явлениями, также как и в случае гелиевых предвестников землетрясений.
Методы, связанные с деформационными сейсмически аномальными возмущениями теллурического и магнитного полей, относятся к методам регистрации электромагнитного импульсного излучения, регистрируемого на земной поверхности. В этом методе для регистрации необходимы разработки аналитических методов идентификации прогностических сигналов, создания алгоритмов и программного обеспечения, где необходим поиск образа сигнала - предвестника землетрясений по реальному сигналу, обеспечивая подавление электромагнитных шумов в атмосфере и разработки методов оперативного контроля сейсмической опасности в программно-аппаратном комплексе.
Метод прогнозирования землетрясений, основанный на мониторинге прохождения сигналов от когерентных источников сверхдлинных радиоволн, расположенных в различных местах земной поверхности, основан на наблюдениях за изменениями параметров электромагнитных полей в сейсмоактивных районах. Однако эти методы включают промежуточные механизмы передачи возмуще-
ний через земную кору, атмосферу и ионосферу, что требует построения дополнительной и весьма непростой теории этих механизмов. Кроме того, они являются косвенными.
По мнению некоторых учёных, пластовые континентальные разломы зоны размягчения, в мозаичной структуре, которая состоит из относительно твердых упругих плит и блоков, соприкасающиеся сравнительно мягкими раз-ломными зонами. В трех скважинах на одной из обсерваторий в Калифорнии, перед землетрясением уровень воды понизился на 0,15-0,3м, а на четвертой скважине, находящейся на расстоянии в 100-250 м, уровень упал на 5м. На расстоянии в сотни метров соотношение составило 10 крат, что является подтверждением сложной мозаичности структуры почвы, и указанное геофизическое явление не всегда однозначно связаны с готовящимся землетрясением именно в данном районе.
Обобщение наблюдаемых экспериментальных данных формулируется в физических и феноменологических моделях генерации возмущений. В перечисленных выше методах прогноз землетрясений, в наблюдаемых эффектах предвестников землетрясений на поверхности Земли, является их крайняя ненадежность, вызванная тем, что указанные геофизические явления не всегда однозначно связаны с готовящимся землетрясением. Кроме того, разработанные методы регистрации предвестников землетрясений в той или иной форме изменяются и определяются сложностью созданных алгоритмов анализа данных, поступающих в режиме реального времени, малыми амплитудами интенсивности получаемых сигналов, а так же требуют разработки необходимой и надежной системы определения геодинамических событий сейсмической опасности.
Проведенные исследования вариаций потока нейтронов со спутников вблизи поверхности Земли, сотрудниками НИИЯФ МГУ привели к открытию их связи с динамическими процессами в земной коре и получили экспериментальные подтверждения [2,3]. Причем, эксперименты проводились независимо как в
сейсмоактивной, так и в сейсмически-спокойной зоне. На станции г. Алматы в штольне на глубине 100 метров водного эквивалента проводилась регистрация потока нейтронов от землетрясений различного класса, эпицентры которых оказались на расстояниях от 120 до 900 км. При среднем часовом значении скорости счета 12,5 импульса/час, за сутки до землетрясения скорость счета возрастала в 2-3,5 раза. Кроме того, в этом эксперименте была обнаружена связь между величиной возрастания нейтронного потока и классом землетрясения.
При наблюдении на станции «Салют» в околоземном космическом пространстве на высоте в 200 км перед началом землетрясения зарегистрированы изменения динамики потоков заряженных частиц, которые подтвердили эксперименты со спутника «Метеор» на высоте в 1250 км.
Главным недостатком всех этих работ является отсутствие информации относительно места и времени возможного землетрясения, измерения являются единичными, что не позволяет разработать надежную методику прогнозирования. Тем не менее необходимы проведения исследований новыми экспериментальными методами.
В настоящее время сформулирована новая концепция решения проблемы для краткосрочного прогноза землетрясений (до десятков часов), которая наиболее физически обоснована и технически осуществима. Имеется теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение о возможности прогнозирования землетрясений. Всё это дает новые надежды на успешное решение данной проблемы.
В рамках этой концепции разработан метод, основанный на наблюдениях за временными вариациями потока заряженных частиц от земной коры. В связи с этим, появилась необходимость в исследованиях, устанавливающих корреляционные связи между характеристиками вариации интен-сивностей потоков нейтронов и всплеска заряженных частиц низких энергий с местом
очага землетрясения.
Мониторинг факторов, порождающих земные катаклизмы, может позволить не только констатировать факт изменения земных структур, но и предсказывать земные стихийные бедствия различного происхождения. Установлено, что движение блоков Земли связано со структурно-вещественной, физико-химической трансформацией пород в зонах взаимодействия верхней мантии с нижней и верхней корой Земли. При сейсмических процессах вдоль граничных структур блоков происходят мгновенные диссипации энергии в занимаемом объеме. В точках взаимодействия происходит тепловыделение, связанное с упругой энергией. На поверхности Земли начинают происходить процессы активной дегазации. Интенсивность процесса активной дегазации тем выше, чем ближе находится сейсмически активная земная кора к критическому состоянию, затем начинает происходить землетрясение.
Как известно, естественный радиоактивный газ радон, из-за своих особенностей, является оптимальным индикатором при различных геологических исследованиях. Радон как радиогенный газ непрерывно генерируется в горных породах, то есть всегда присутствует в любом горном массиве, и уменьшение его концентрации за счет миграции из массива в воздух постоянно компенсируется новой генерацией этого газа. Поэтому, среднее содержание радона в массиве всегда постоянно и определяется концентрацией урана (радия) в этом массиве. За счет проницаемости верхней части массива восходящими газовыми струями перенос радона может осуществляться с глубин до 200 м. Несмотря на то, что содержание радона в этих потоках составляет ничтожные доли, проблем с его регистрацией не возникает при наличии приблизительно 30-50 распадов в секунду в одном кубическом метре, ввиду его радиоактивности. То есть активность радона составляет 30-50 Бк/м3. Это значит, что в одном кубическом метре содержится (0,2-0,3)-107 атомов радона [4].
По исследованиям ряда авторов, процесс
выделений радона из земной коры при подготовке землетрясения с магнитудой, равной
г V
5, эпицентральный радиус зоны составляет около 50 км, и прогноз сейсмических событий при изучении этим методом дает хороший результат для расстояний до 50-70 км от эпицентра землетрясения.
Подготовка землетрясения, фиксируемая по динамике выделения радона, начинается за 34 месяца до сейсмического события и особенно четко проявляется за 1-2 недели до землетрясения. Резкое увеличение содержания радона (в 8-10 раз), предшествующее горному удару, начинается за 1,5-3 дня до момента удара будущего эпицентра. Удар следует после прохождения максимума концентрации радона во времени. После известного мощного многодневного землетрясения в г. Ташкенте 1966 году, учеными Республики Узбекистан было сделано открытие под №129 о том, что перед землетрясением в подземных водах концентрация радиоактивного газа Радон увеличивается.
Радиоактивные газы радон и его изотопы, как предвестники землетрясений имеют «местный» характер. Это связано с малой концентрацией, - из-за трещинообразности земной коры их концентрация убавляются. На «дальних» расстояниях регистрация концентрации радиоактивных газов быстро уменьшается, скорость распространения их очень низка, а продукт полураспада - а-частицы, также ограничены свободным пробегом. Потоки нейтронов и заряженных частиц, рожденные при взаимодействии а-частиц с атомами составляющих земную кору, разлетаются на огромные расстояния. Но их концентрация при выходе на земную поверхность, так же уменьшается.
Известно, что внешним источником нейтронов у Земли являются космические лучи. С другой стороны, Земля обладает собственным, внутренним источником нейтронов, вследствие взаимодействия а-частиц, выделяемых радиоактивными элементами. Необходимо учитывать следующее.
1. Нейтроны в земной коре генерируются за счет изотопных (а, п) ядерных делений,
222
при дочерних продуктах распада Радия 1Кп
(Е а=5,49МэВ); 220Кп(Е а=6.29МэВ); 218Ро (Е а=6.0 МэВ); 216Ро (Е а=6.78МэВ); 214Ро (Еа=7,68МэВ), условно назовём их постоянными, и делятся они на мгновенные (99%) и запаздывающие. Запаздывающие нейтроны испускаются продуктами деления с периодом полураспада от 0,4 до 55,6 секунд. При их прохождении через земное вещество они замедляются. В большом объёме земной среды число нейтронов с тепловой энергией больше числа всех остальных нейтронов с более высокой энергией, т.е. нейтроны накапливаются в тепловой области. Время пребывания нейтрона в тепловой области в 100 раз больше, чем время замедления, т.е. создаются фоновые сигналы при регистрации.
2. Изменение потоков нейтронов перед землетрясением. Когда происходит выброс радиоактивного газа, обычно говорят, что произошел выброс Радона, и в подземных водах концентрация радиоактивных газов радона и его изотопов торона, актинона увеличивается. Радон является длительной компонентой источника а-частиц, с периодом полураспада Т1/2^п)=3.825 суток. Более быстрый, короткоживущий и интенсивный - это изотоп радона торон с периодом полураспада Т1/2(Тп)= 54.4 секунды. Энергия а-частиц составляет от 5 МэВ до 9 МэВ. Эти частицы, вступая в ядерные взаимодействия с атомами кислорода и азотом воздуха и, в первую очередь, с элементами, составляющих земную кору, вызывают генерацию нейтронов и заряженных частиц. Средняя энергия нейтронов в таких реакциях порядка 1 МэВ. Нейтроны через 1000 сек. распадаясь, создают протоны и электроны, образуя поток заряженных частиц.
Генерированные медленные нейтроны (220Кп(п,а^О при распаде с энерговыделением от 5.49 до 7.69 МэВ, в поглотителе создают дополнительные заряженные частицы, которые затем, создают в сцинтилляторе большой сцинтилляционный импульс. При регистрации заряженных частиц, со специ-
ально отобранными ФЭУ, можно достичь узкой ширины пика.
В свою очередь, при бомбардировке а-частиц возникают протоны небольшой энергии, что приводит к зарождению внутри земной коры потоков заряженных частиц. Рожденные протоны образуют ядерные расщепления, в результате вылетают вторичные протоны и нейтроны с меньшими энергиями. Эти протоны значительную долю энергии расходуют на ионизацию ядер элементов, составляющих земную кору, вызывая генерацию ливней заряженных частиц.
Таким образом, поток нейтронов и заряженных частиц из земной коры определяется в первую очередь химическим составом и структурой, и характеризует состояние земной коры.
Из этого следует вывод, что образованные в грунте под воздействием взаимодействия а-распада и вторично рожденных частиц радиоактивные газы, являются реальными предвестниками землетрясения. Динамические процессы, связанные с деформациями в земной коре проявляются в вариациях потока медленных нейтронов и заряженных частиц, а непрерывный мониторинг их интенсивности позволяет прогнозировать землетрясение.
Рис.1. Вид электронной установки сбоку С целью краткосрочного прогнозирования землетрясений, разработана и изготовлена установка регистрации изменения потока медленных нейтронов и заряженных частиц низких энергий от земной коры [5]. Установка работает в следящем режиме, производя регистрацию повышения интенсивности потока заряженных частиц и нейтронов над фоном. При этом, непосредственно строится образ прогностических сигналов. Полученные данные экспериментально подтвердили возможность прогнозирования за 10 и более
часов до возникновения землетрясения.
Также проводились испытания установки в натурных условиях. Было установлено резкое возрастание уровня сигнала, а пик которого совпадал с периодом землетрясения. Так 19 июля 2011г., произошло землетрясение, эпицентр которого находился в горах Киргизии. Толчки ощущались в Ферганской долине и в Ташкенте. Сигнал детекторов нашей установки составил 1700 единиц. При землетрясе-
N(11} число импульсов
нии 20 июля в Японии был получен сигнал в 700 единиц; в Турции 23 октября - 600 единиц, 8 и 10 ноября - 500 и 14-24 ноября - 600 единиц. В 2012 году в Киргизии 5 февраля сигнал составил 700 единиц; в Японии 7 февраля 500 единиц; в Тыве 27 февраля около 100 ед., и т.д. Было зарегистрировано около 20 случаев землетрясений магнитудой выше 3 баллов в течении 18 месяцев [6].
Рис. 2. Распределение зарегистрированн На рисунке 2 приведены сигналы (в относительных единицах) за 10 часов до землетрясения. Установка была размещена в подвальном помещении. Расположение установки в подвальном помещении облегчает обслуживание, кроме того в этом случае доля космических лучей из атмосферы в 2,3 раза ниже. Этим самым достигается минимальный уровень фона, что позволяет регистрировать нейтроны и заряженные частицы земной коры, связанные с ее активностью.
Детекторы начинают регистрировать сигналы за 2-3 дня до земных толчков. Уровень сигнала выделяется узким пиком, превышая уровень фона в десятки раз. После землетрясения сигналы снижаются до нуля.
Вопрос определения месторасположения эпицентра землетрясения остаётся открытым, так как с одной установкой не возможно ее определить.
Для определения эпицентра землетрясения необходимо расположить несколько
х сигналов за 10 часов до землетрясений. установок в различных сейсмоактивных регионах (пеленг).
Для исследования заряженной компоненты нами проведены измерения сигналов при отключенных нейтронных счетчиках, оставляя включенным только сцинтилляционные детекторы, которые регистрировали сигналы от заряженных частиц из земной коры. Проникающая вертикальная интенсивность КЛ малых энергий на глубине 5м. атмосферы уменьшается в 18 раз, а на глубине пропорциональной этому толщине земного грунта уменьшается всего в 2 раза [7,8].
Вероятность регистрация самих радиоактивных газов на дальних расстояниях, выделенных при деформации, очень мала, их концентрация уменьшится быстрее, чем скорость распространения (концентрация составляет всего 10-16% [4]), а их продукт а-частицы также ограничены свободным пробегом. Рожденные потоки нейтронов и заряженных частиц от взаимодействия а-частиц, могут достичь огромных расстояний, это видно из по-
лученных результатов проведенного нами эксперимента (рис.2).
Предложенный метод показал высокую эффективность регистрации. Нам представляется, что установленная корреляция резкого изменения сигнала от потоков нейтронов и заряженных частиц низкой энергий является предвестником землетрясений. Корреляция резкого изменения сигнала, может дать информацию для краткосрочного прогноза, но не может указать направление месторасположения эпицентра.
Как уже отмечалось, для решения проблемы прогнозирования и информации об места возможного землетрясения необходимо создать экспериментальные пункты мини сетей хотя бы из трех установок с оперативным анализом полученных данных. Созданные пункты наблюдения позволят не только прогнозировать время землетрясения с большой статистической точностью, но и определить предполагаемый эпицентр предстоящего землетрясения.
Рис.3. Электронная гибридная установка с детекторами направления (вид сверху).
Была разработана установка с 8-ю сцинтил-ляционными ориентированными в пространстве детекторами (рис.3).
Сцинтилляционные ориентированные детекторы, укажут направление эпицентра предстоящего землетрясения. Они распределены равномерно по периметру установки восьмигранником, под 45о - наклоном к земной поверхности на расстоянии 50 см от
края установки и ориентированы в соответствии с полюсами Земли. Четыре детектора ориентированы по 4 полюсам Земли, а остальные 4 - расположены в промежутках этих полюсов. Такие детекторы обеспечивают регистрацию потоков заряженных частиц и нейтронов, образованных в земной коре. Превышение сигнала на одном или двух из 8-ми детекторов, даст указание на направление эпицентра предстоящего землетрясения. Расположение детекторов направления под углом наклона 45 к земной поверхности, взяты из расчета, что в таком положении поступает максимальное количество частиц в прямом направлении. В сцинтилляторе происходит меньше внутренних отражений от разных угловых отклонений от нормали и, естественно, свет меньше рассеивается и меньше ослабевает, что даст высокий уровень сигнала на ФЭУ.
Детекторы направленного действия изготовлены из сцинтиллирующего оргстекла размером 50х50 см2, толщиной 2 см, в центре которого установлен ФЭУ-125. Передняя сторона сцинтиллятора окрашена черной краской, а другая сторона обернута белой бумагой. Весь детектор изолирован светонепроницаемой черной бумагой и откалиброван. На рисунке 4 приведены калибровочные кривые измерения света прямо на детектор и против него. Разница составляет около 10 крат.
Нейтроны при торможении в поглотителе создают потоки частиц летящих назад, создавая, так называемый фон «обратных» токов. Благодаря покрытию поверхности детекторов черной краской, сигналы от частиц, летящих в «обратном» направлении ослабляются в 10 раз. Это повышает надежность измерений.
Управляющим компьютером записывается временное распределение суммарных чисел сцинтилляционных сигналов амплитудных импульсов и отдельно от детекторов направления.
Рис.4. Распределение сигналов идущих на детектор и против него.
Схему развития землетрясения можно объяснить так. Имеются сейсмоактивные зоны, в результате соприкосновения тектонических плит образуются постоянные деформации пластов Земли. Когда в таких зонах деформация происходит сильнее, быстро выделяется энергия, что сопровождается обильной дезактивацией радиоактивных газов. Этот процесс идет за несколько дней до землетрясения. Таким образом, радиоактивные газы образуются как продукт энергии деформации. Как следствие, начинается их а-распад, что, в свою очередь, взаимодействуя с атомами элементов земной коры, создают потоки нейтронов и заряженных частиц в эпицентре. Эти частицы, являющиеся предшественниками землетрясения, распространяются по окружности от эпицентра. Регистрация этих частиц данным методом позволит определить местоположение центра ожидаемого события.
Предлагаемый метод позволит получать информацию о потоках медленных нейтронов и заряженных частиц земной коры, коррелиру-щих с возрастанием уровня деформации пластов и могут являться достоверными метками для краткосрочного прогнозирования землетрясений. В результате, появляется возможность прогнозирования землетрясений по ре-
альному регистрируемому сигналу, не создавая специальных сложных алгоритмов и программного обеспечения строения образа сигнала, при этом не требуется специальных аналитических методов идентификации прогнозирующих сигналов.
Данная установка, в отличие от других методических установок, с помощью различных типов детекторов, позволяет регистрировать изменение потоков заряженных частиц и нейтронов низких энергий земной коры, что дает возможность достоверно прогнозировать предстоящее землетрясение.
Список литературы:
1. Н.В. Короновский, В.А. Абрамов. Землетрясения: Причины, последствия, прогноз. Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 12. С. 71-78.
2.Н.Н. Володичев, Б.Н. Кужевский, О.Ю. Нечаев и др. Астрономический вестник, 2000, т. 34, № 2, с. 1-13.
3. В.Ф. Остапенко, М.А. Жусунов, В.А. Краснопе-ров и др. // Сб. трудов «Физические проблемы экологии» М., 1999, № 5, с. 149-152
4. В.И. Уткин, А.К. Юрков. Докл. РАН. 1998. Т. 358, № 5. С. 675-680.
5. Т. С. Юлдашбаев, А.У. Максудов.Докл. АН РУз, 2010, № 3. с.37-41.
6. Т.С. Юлдашбаев, А.У. Максудов. Докл. АН РУз, 2012,№ 2. с. 20-22.
7. В.С. Мурзин. Космические лучи. М. Атомиз-дат.1979.
8. М. Лонгейр. Астрофизика высоких энергий. М. Мир. 1984.
ОТЗЫВ
На статью Максудова А. У. «Мониторинг сейсмических предвестников для прогноза землетрясений»
В статье рассматривается мировое состояние наиболее эффективных методов заблаговременного прогноза землетрясений. Приводятся результаты экспериментальных исследований, полученных по новому методу - регистрации изменения интенсивности потоков нейтронов и заряженных частиц низких энергий от земной коры. Полученные данные показали существенное возрастание сигнала за короткое время, а их пик, практически, совпадал с периодами землетрясений. В результате, зарегистрированы предшествующие сигналы, сопровождавшие землетрясения 19 июля 2011г. с эпицентром в горах Киргизии, 20 июля в Японии, 23 октября, 8 и 10 ноября и 14-24 ноября в Турции, 5 февраля 2012 году в Киргизии, 7 февраля в Японии, 27 февраля в Тыве. Всего около 20 случаев землетрясений в течение 18 месяцев. Оказалась, что за 2-3 дня до события возрастает интенсивность потоков нейтронов и заряженных частиц.
Вероятность регистрация самих радиоактивных газов на дальних расстояниях, выделенных при деформации очень мала, так как их концентрация уменьшается быстрее, чем скорость их распространения, а продукт распада радиоактивных газов - а-частицы, также ограничен свободным пробегом. В то же время потоки нейтронов и заряженных частиц рожденные от взаимодействия а-частиц с ядрами земной коры, могут распространяться на большие расстояния.
Таким образом, корреляция резкого изменения сигнала от потоков нейтронов и заряженных частиц с низкой энергий является предвестником землетрясений.
Предложенный метод показал высокую эффективность регистрации, однако требует дальнейших глубоких исследований для выявления физического механизма взаимосвязи.
Работа представляет не только практический, но и большой научный интерес и может быть опубликована в журнале «Вычислительная нано-технология».
Заведующий лаборатории №1 НПО «Физика-Солнце» АН РУз, доктор техических наук
Рахимов Р.Х.
