Научная статья на тему 'Сейсмическая безопасность: новые горизонты'

Сейсмическая безопасность: новые горизонты Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
986
307
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ / ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ / SEISMIC HAZARD / TECHNOGENIC IMPACTS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Николаев А.В., Савин М.Г.

Рассматривается современное состояние проблемы снижения сейсмической опасности. Обсуждаются три подхода к этой проблеме: сейсмическое районирование и сейсмостойкое строительство, краткосрочный прогноз землетрясений, искусственная разрядка тектонических напряжений. Делается попытка осознать при- чины хронических неудач с краткосрочным прогнозом разрушительных сейсмических событий. С критических позиций обсуждаются ключевые догматы теоретической геофизики, а также некоторые результаты мате- матического моделирования очага землетрясений. Подчеркивается необходимость создания общей научной методологии краткосрочного прогноза и технологий управления сейсмическим процессом искусственными ис- точниками энергии, указывается на тесную взаимосвязь этих направлений в решении проблемы обеспечения сейсмической безопасности. Предполагается проведение крупномасштабного геофизического эксперимента в сейсмоактивных районах Дальнего Востока, предусматривающего широкие научно-поисковые исследования, разработку новых геофизических средств, геофизический мониторинг и искусственную разрядку тектониче- ских напряжений в рамках единой концепции обеспечения сейсмической безопасности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Николаев А.В., Савин М.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Seismic safety: new horizons

The current state of seismic risk reduction is described. We discuss three approaches to this problem: seismic zoning and earthquake engineering, short-term earthquake prediction and artificial discharge of tectonic stresses. An attempt to understand the causes of chronic failures to forecast short-term destructive of seismic events is considered. Critically discussed the key tenets of theoretical geophysics, as well as some results of mathematical modeling of earthquake focuses. We emphasize the need for a common scientific methodology of short-term forecasting and technologies of seismic process management by artificial energy sources, we indicate to a close mutual relation of these ways in solving problems of seismic safety. It is proposed to conduct a large-scale geophysical experiment in seismically active regions of the Far East, providing wide scientific and research studies, development of new geophysical equipment, geophysical monitoring and artificial discharge of tectonic stresses in the framework of a unified concept of seismic safety.

Текст научной работы на тему «Сейсмическая безопасность: новые горизонты»

Вестник ДВО РАН. 2014. № 4

УДК 550; 837;537;8

А.В. НИКОЛАЕВ, М.Г. САВИН

Сейсмическая безопасность: новые горизонты

Рассматривается современное состояние проблемы снижения сейсмической опасности. Обсуждаются три подхода к этой проблеме: сейсмическое районирование и сейсмостойкое строительство, краткосрочный прогноз землетрясений, искусственная разрядка тектонических напряжений. Делается попытка осознать причины хронических неудач с краткосрочным прогнозом разрушительных сейсмических событий. С критических позиций обсуждаются ключевые догматы теоретической геофизики, а также некоторые результаты математического моделирования очага землетрясений. Подчеркивается необходимость создания общей научной методологии краткосрочного прогноза и технологий управления сейсмическим процессом искусственными источниками энергии, указывается на тесную взаимосвязь этих направлений в решении проблемы обеспечения сейсмической безопасности. Предполагается проведение крупномасштабного геофизического эксперимента в сейсмоактивных районах Дальнего Востока, предусматривающего широкие научно-поисковые исследования, разработку новых геофизических средств, геофизический мониторинг и искусственную разрядку тектонических напряжений в рамках единой концепции обеспечения сейсмической безопасности.

Ключевые слова: сейсмическая опасность, техногенные воздействия.

Seismic safety: new horizons. A.V. NIKOLAYEV (O.Yu. Schmidt Institute of Physics of the Earth, RAS, Moscow), M.G. SAVIN (Computer Centre, FEB RAS, Khabarovsk).

The current state of seismic risk reduction is described. We discuss three approaches to this problem: seismic zoning and earthquake engineering, short-term earthquake prediction and artificial discharge of tectonic stresses. An attempt to understand the causes of chronic failures to forecast short-term destructive of seismic events is considered. Critically discussed the key tenets of theoretical geophysics, as well as some results of mathematical modeling of earthquake focuses. We emphasize the need for a common scientific methodology of short-term forecasting and technologies of seismic process management by artificial energy sources, we indicate to a close mutual relation of these ways in solving problems of seismic safety. It is proposed to conduct a large-scale geophysical experiment in seismically active regions of the Far East, providing wide scientific and research studies, development of new geophysical equipment, geophysical monitoring and artificial discharge of tectonic stresses in the framework of a unified concept of seismic safety.

Key words: seismic hazard, technogenic impacts.

В современном мире с разрушительными тенденциями цивилизации проблема обеспечения сейсмической безопасности приобретает все большую актуальность. Речь идет о катастрофических землетрясениях, по масштабам разрушений и числу человеческих жертв превосходящих любые природные катаклизмы. С ускорением темпов урбанизации, с расширением строительства атомных электростанций, химических производств и других антропогенных факторов степень риска от землетрясений возрастает. На Дальнем Востоке растет опасность спровоцированных землетрясениями экологических катастроф вследствие крушения нефтяных платформ на шельфе Сахалина или разрушения затопленных атомных подводных лодок с отработанным ядерным горючим на Тихоокеанском побережье. Негативные последствия этих катастроф могут многократно превысить ущерб от самого сейсмического события.

* НИКОЛАЕВ Алексей Всеволодович - член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва), САВИН Михаил Георгиевич - доктор физико-математических наук, профессор, старший научный сотрудник (Вычислительный центр ДВО РАН, Хабаровск). *Е-таП: nikavs@ifz.ru

Все это налагает особую ответственность ученых перед обществом, ибо в вопросе снижения сейсмической опасности никакой разумной альтернативы научному методу пока не просматривается, если исключить не особо заманчивую перспективу всем и сразу покинуть сейсмоопасную территорию. Однако как раньше, так и теперь землетрясения внезапны и непредсказуемы. Действительно, за более чем полувековую историю исследований было лишь два уникальных случая краткосрочного прогноза землетрясений (Китай, 1975, 1977 гг.), предсказанных в полном объеме [16].

О сейсмостойком строительстве

Из-за неудач в прогнозировании землетрясений правительства ряда стран свернули целевое финансирование научных программ по прогнозу землетрясений. Такое решение принял, в частности, Конгресс США, и с 90-х годов прошлого столетия основное внимание в этой стране сконцентрировано на сейсмостойком строительстве. Научно обоснованные рекомендации по нормам строительства и эксплуатации зданий (критерии сейсмической надежности, сейсмического усиления и т.д.) неразрывно связаны с результатами сейсмического районирования. К сожалению, эти рекомендации не всегда выполняются. Нарушение норм сейсмостойкого строительства на слабых грунтах, как показало землетрясение в Спитаке (Армения, 1986 г., до 9,5 балла) чревато страшными последствиями (25 тыс. погибших). Другой подобный пример - разрушительное землетрясение в Нефтегорске (Сахалин, 1995 г., 6,5 балла), в результате которого погибло более 2 тыс. человек. Поскольку пренебрежение нормами сейсмостойкого строительства у нас, скорее, правило, нежели исключение, а геофизический прогноз не работает, население Дальнего Востока, в особенности Сахалина, Камчатки и Курильских островов, вынуждено жить под постоянной угрозой. С учетом того что обновление жилого фонда и промышленных объектов на Дальнем Востоке и в других сейсмоактивных регионах страны ведется не так активно, как требует сложившаяся ситуация, а бюджетам многих слаборазвитых стран оно вообще не под силу, сейсмостойкое строительство в целом лишь частично решает проблему сейсмической безопасности.

Геофизический мониторинг и активный эксперимент

Вплоть до последнего времени общемировая практика по предотвращению сейсмической опасности геофизическими методами ограничивалась исключительно попытками прогноза землетрясений [14]. Задача прогноза в полном объеме сводится к определению трех параметров - эпицентра, магнитуды и времени сейсмического события, а также к оценке вероятности того, что событие произойдет. Оценка достоверности сделанного прогноза очень важна, ибо в случае ошибки предсказание может принести больше вреда, чем пользы.

Как известно, труднее всего предсказать время землетрясения. Наиболее надежен долгосрочный прогноз (годы и десятки лет), лежащий в основе сейсмостойкого строительства. Среднесрочный прогноз (несколько месяцев) имеет высокую степень неопределенности. В этом случае остановка производств и эвакуация населения принесут огромные экономические потери и вряд ли целесообразны. Краткосрочный прогноз (от нескольких часов до суток) позволил бы принять экстренные меры по предотвращению массовой гибели населения и возможных экологических катастроф. Однако, как указывалось выше, несмотря на огромный объем выполненных работ и большие финансовые затраты, вероятность краткосрочного прогноза в настоящее время ничтожно мала.

Немногочисленные успехи в прогнозировании связаны с предсказаниями афтершо-ков сильного землетрясения и определением характерных предвестниковых явлений,

возникающих далеко не всегда и требующих создания сетей мультидисциплинарных наблюдений, которые в России имеются только на Камчатке, в районе г. Петропавловск-Камчатский. В последние годы успешно развиваются средства космических наблюдений, позволяющие в целях прогноза использовать тепловые аномалии в эпицентральной зоне, уровень электронной концентрации в ионосфере, линейные аномалии в облачной структуре ионосферы.

В основе прогноза лежат поиски взаимосвязей между глубинными процессами в период подготовки землетрясений и наблюдаемыми аномалиями геофизических, геохимических, биологических и других явлений. Известно около 30 надежных сигналов, непосредственно предшествующих сейсмическому событию. Поиск новых геофизических предвестников продолжается [3, 13], однако вопрос о механизмах их связи с землетрясениями остается пока открытым.

Сейсмологам хорошо известны пессимистические выводы, сделанные на совещании «Оценка проектов по прогнозу землетрясений» (Лондон, 1996 г.) [5]: землетрясениям присуща непредсказуемость (R.J. Geller); не существует физической основы прогноза отдельного землетрясения (I.G. Main); статистический подход предпочтительнее исследований физических процессов (P.S. Leary).

На западе - в США, Канаде, Италии - хронические неудачи с прогнозом землетрясений породили точку зрения [22] о принципиальной невозможности прогноза и, следовательно, бессмысленности дальнейшего научного поиска. По нашему мнению, это заведомо не так, поскольку из всего арсенала средств геофизика освоила лишь небольшую их часть, оставив за пределами целый пласт неиспользованных возможностей. Речь идет о расширении границ традиционного геофизического мониторинга с учетом комплексирования предвестников различной природы, использовании искусственного интеллекта, вплоть до создания эффективных методик краткосрочного прогноза на принципиально новой основе [16], а также о развитии способов управления сейсмическим режимом при помощи искусственных источников энергии [7].

Кризис геофизики: конец детерминизма

Результаты исследований в сфере глубинной геофизики не поддаются прямой экспериментальной проверке, поэтому при обсуждении проблемы сейсмической безопасности нельзя обойти стороной вопрос о правомерности использования методов геофизики для прогнозирования землетрясений и нашем доверии к ним. В свою очередь теоретическая геофизика дышит уравнениями математической физики, замешанными на идее детерминизма.

В теоретический сейсмологии, а за ней и в геофизике чуть ли не стало хорошим тоном руководствоваться правилом: если нельзя объяснить - значит неверно. Объяснение глубинных процессов в окрестности очага землетрясения основывается на изучении решений прямых и обратных задач для дифференциальных уравнений сейсмологии, электродинамики, геотермики, механики сплошных сред. Структура среды (параметры земных оболочек, положение их границ и т.д.) считается истинной, если при математическом моделировании измеренные на дневной поверхности геофизические поля (сейсмические, электромагнитные, тепловые) согласуются с полями, рассчитанными по математической модели. Общепринятый метод решения обратных задач - метод подбора, который сводится к минимизации функционала теоретических и экспериментальных данных [11].

Затруднения начинаются уже при решении прямых задач. Во-первых, их решения хорошо изучены лишь при весьма идеализированных предположениях о структуре среды и источнике поля (например, для плоскослоистой среды и однородной плоской волны). Для более реалистичных моделей земной коры, включающих двух- и трехмерную неоднородность и анизотропию, а также естественную неоднородность источника, задача

становится весьма нетривиальной. Во-вторых, усложнение уравнений, как правило, сопровождается ухудшением устойчивости решения обратной задачи, при этом неоднозначность результатов интерпретации определяется малыми погрешностями при измерении полей. Использование регуляризующих алгоритмов по А.Н. Тихонову [19] с целью однозначного восстановления коэффициентов уравнений не привело к ожидаемому прогрессу в геофизической практике.

Следует упомянуть о выборе модели начального приближения, определяющей успех или неудачу при решении обратной задачи. Речь идет об априорной информации о структуре геолого-геофизической среды. Надо признать, что в ситуации, когда в отсутствие фактического материала эта информация основывается на геофизических догмах (например, слоистое строение Земли) или косвенных признаках, она не может не быть умозрительной. Положение усугубляют необычные свойства нагруженных пород (хрупкость, ломкость, склонность к самопроизвольному разрушению), что делает неприемлемым использование формализма механики сплошных сред.

В редких случаях, в частности при бурении сверхглубоких скважин, появляется возможность непосредственной проверки геофизических расчетов. Насколько точны эти расчеты, показало бурение Кольской сверхглубокой (12262 м) скважины в 1982 г. Ни один геофизический расчет (сейсмическое просвечивание, магнитотеллурическое зондирование, методы геотермики и др.) на этой скважине не подтвердился [20]. Так появление одного «черного лебедя» разрушило веру в то, что все «лебеди белые». К тому же «черный лебедь», судя по результатам глубокого бурения Саатлинской скважины (8324 м) в Азербайджане, оказался не единственным.

Если геофизические расчеты потерпели фиаско на Балтийском кристаллическом щите, наиболее благоприятном с точки зрения применения геофизических методов (простейшая плоско-слоистая модель среды), то что можно говорить о геосинклинальных областях, заведомо не укладывающихся в рамки одномерных моделей? И уж тем более уравнения классической физики неприменимы для изучения нестационарных моделей, описывающих процессы вблизи очага землетрясений.

От простого к сложному

Ньютонианский путь развития естественных наук, в истоках которого лежит идея детерминизма, по-видимому, имеет ограниченное применение в геофизике. Оказывается, что императив линейной теории не безусловен, а границы применения уравнений размыты. Глубинные недра планеты по-прежнему остаются тайной за семью печатями. В целом ряде случаев геофизические данные о состоянии глубоких недр Земли и процессах в них носят абстрактный характер. В этой связи примечательно замечание, сделанное датским геофизиком Инге Леманн, которой приписывается открытие внутреннего ядра Земли: «Существование внутреннего ядра Земли - это гипотеза, которая, по-видимому, имеет некоторую вероятность, хотя она не может быть подтверждена имеющимися в наших руках данными» [2, с. 101]. Жесткие ограничения классического подхода заводят решение проблемы в тупик. Сегодня понятно, что классические принципы научного познания (принцип детерминизма, верификации и т.д.) не отвечают реальной сложности процессов в глубинных недрах Земли и подлежат пересмотру. Поэтому остро ощущается потребность в новой идеологии, связанной с переходом от простого (классического) мышления к более сложному, согласующемуся с современными представлениями о геологической среде и процессах в ней, описываемых в рамках неравновесной физики и нелинейной динамики. Подобная перестройка сознания не может проходить безболезненно, ибо влечет за собой не только радость от открытия новых перспективных направлений, но и огорчение от неизбежного «закрытия» многих старых результатов исследований.

Модели очага землетрясений

Простейшая модель очага для наиболее разрушительных мелкофокусных землетрясений ассоциируется с нарушением сплошности горных пород и образованием микротрещин. Под влиянием зашкаливающих тектонических напряжений в породах стремительно образуются трещины. Процесс становится лавинообразным и сопровождается излучением колоссальной энергии в виде разрушительных сейсмических волн. То есть мы имели дело с регулярной структурой, земной твердью, которая внезапно переходит в хаотический режим. Возникает вопрос: где лежит граница между регулярной, хотя и очень сложно организованной средой, и хаосом? По И. Пригожину и Е. Николису [8], критерием может служить устойчивость структуры по отношению к малым возмущениям. Если такая устойчивость отсутствует, то детерминированное описание явления теряет смысл и необходимо использовать вероятностный подход (статистические методы). При этом переход от регулярной структуры к хаотической происходит не постепенно, а скачком. При линейной постановке задачи малые возмущения в очаге приводят к экспоненциальному возрастанию его характерных параметров, поэтому точное предсказание поведения системы не представляется возможным. Эти процессы целесообразно изучать при помощи уравнений нелинейной динамики, тесно связанной с ключевыми понятиями неравновесной физики, а именно в рамках режимов с обострением (blow up) [4].

Основой механизма процессов с обострением является нелинейная положительная обратная связь. Если на ранней стадии процесса малые возмущения способны гаситься, то вблизи момента обострения структура развивается чрезвычайно быстро. При этом на несколько порядков возрастают скорости деформаций, что приводит к росту отношения сигнал/шум, поэтому параметры разрушения легче диагностируются геофизическими методами. Процесс становится необратимым, лавинообразным. Модель режимов с обострением может отвечать реальным процессам в очаге готовящегося землетрясения, хотя подобные сопоставления нам не известны.

Большой резонанс вызвала концепция «самоорганизованной критичности» (СОК) [21], основные результаты которой получены при компьютерном моделировании динамики лавин. Эта концепция пролила свет на особенности эволюции самоподобия открытых диссипативных систем, к которым можно отнести и геофизические среды. Согласно представлениям СОК, из-за нелинейности системы любое слабое возмущение в очаге может спровоцировать землетрясение. Тем самым утверждается, что землетрясение происходит минуя стадию подготовки. Отсюда вытекает бесперспективность прогноза сейсмического события. По вполне понятным причинам геофизическая интерпретация модели СОК вызвала серьезные возражения в среде сейсмологов. Так, С.Ф. Тимашев отмечает, что «расчеты на основании концепции СОК не позволили продвинуться в решении практических проблем параметризации реальных процессов и структур, прогнозирования их динамики на основе анализа пространственно-временных серий измеряемых динамических переменных. Эта цель практически не была достигнута и при использовании численных методов анализа, разработанных на основе теории детерминированного хаоса» [18, с. 126].

Управление сейсмической энергией

Для изучения процессов, связанных с искусственным возбуждением землетрясений [6], целесообразно обратиться к теории диссипативных структур - устойчивых пространственно-неоднородных образований, возникающих в результате развития неустойчивости в неравновесной диссипативной среде. Эта теория [8] отвечает явлению самоорганизации в земной коре, мантии и планетарном масштабе в целом. Развитие событий определяется точками бифуркации, в которых траектория движения разделяется на множество равновероятных ветвей. Где и когда лопнет земная кора и произойдет

землетрясение? От каких факторов зависит выбор ветви, по которой пойдет развитие событий? От флюктуаций на микроскопическом уровне, утверждает И.Р. Пригожин. При этом процессы самоорганизации в глубинных недрах Земли идут непредсказуемыми, внезапными скачками.

Чувству бессилия перед катастрофическими землетрясениями можно противопоставить глубокую мысль, высказанную отцом неравновесной физики И.Р. Пригожиным: «Мир есть конструкция, в которой все мы можем принимать участие» [8, с. 89]. В контексте сейсмологии это может означать целенаправленное антропогенное воздействие на глубинные процессы с целью снижения риска возникновения катастрофических событий. Мы имеем в виду искусственное инициирование малых флюктуаций, возбуждающих механизм разгрузки тектонических напряжений еще до того момента, когда они достигнут критических значений. Управление естественным сейсмическим режимом подразумевает изменение пространственно-временного распределения сейсмической активности при помощи искусственных источников энергии (подземных ядерных взрывов, мощных импульсных МГД-генераторов, сейсмических вибраторов, электроразведочных генераторов и т.п.) [1, 7].

Основным механизмом уменьшения сейсмической опасности является эффект излучения избыточной тектонической энергии, накопленной в горных породах до активного эксперимента, в виде серии безопасных для человека землетрясений. Этот эффект обнаружен во время экспериментов в 1976-1978 гг. при осуществлении мониторинга глубинной электропроводности с помощью МГД-генератора в Гарме (Таджикистан) и подтвержден результатами аналогичных исследований в 1983-1988 гг. в других геолого-геофизических условиях на Бишкекском полигоне (Киргизия) [17]. Другой впечатляющий результат - существенное снижение сейсмической активности в масштабе всей планеты во время проведения подземных испытаний ядерных зарядов мощностью более 3 Мт в 1988-1996 гг. [10].

Основной результат проведенных экспериментальных работ сформулирован академиком Е.П. Велиховым: «Обнаружен некий механизм с коэффициентом усиления (отношение суммарной энергии инициированных землетрясений к общей энергии электрических импульсов МГД-генератора - А.В. Николаев, М.Г. Савин) порядка миллиона» [9, с. 5]. В литературе и на совещаниях разного уровня неоднократно упоминались и другие выявленные эффекты: наличие мощного влияния импульсов МГД-генератора на сейсмический режим, проявление эффекта преимущественно в первом пятикилометровом слое разреза, перераспределение землетрясений по энергетическим классам, изменение пространственно-временного распределения землетрясений, наличие запаздывания на 3-4 сут между пуском МГД-генератора и началом выделения дополнительной сейсмической энергии. Отсюда следует вывод [17]: воздействие искусственных источников энергии на геологическую среду вызывает сейсмический отклик в виде слабых и умеренных землетрясений, способствующих разгрузке упругих напряжений в локальной области литосферы (радиус «отжига» сильных землетрясений - до 500 км [12]).

Необходимость широкомасштабного эксперимента

Несмотря на смягчение жестких требований классического подхода к проблеме снижения сейсмической опасности и расширение геофизического сознания вплоть до признания влияния субъекта (исследователя) на ход сейсмического процесса, остается незыблемым следующее утверждение: любая теоретическая модель очага землетрясения, построенная без учета экспериментальных фактов (координаты очага, его глубина, фокальный механизм, тип подвижки, ожидаемая магнитуда, степень зрелости очага и др.), не может быть конструктивной. К сожалению, число выполненных активных экспериментов крайне ограниченно, что, по нашему мнению, является одной из главных причин,

загоняющих решение проблемы сейсмической безопасности в тупик. В самом деле, только в рамках широкомасштабного эксперимента можно надеяться на изучение целого комплекса вопросов, связанных с управляемой сейсмичностью, и на основе интерпретации отклика сейсмоактивной среды на активное воздействие сформулировать основы будущих технологий «отжига» разрушительных землетрясений.

Для всестороннего изучения этой проблемы при РНЦ «Курчатовский институт» в 1998 г. была образована рабочая группа в составе: академик Е.П. Велихов (научный руководитель), д.т.н. В.А. Зейгарник, к.ф.-м.н. А.С. Лисин, чл.-корр. РАН А.В. Николаев, к.т.н. В.А. Новиков, д.ф.-м.н. М.Г. Савин, чл.-корр. РАН С.И. Смагин, д.ф.-м.н. Ю.Г. Щорс. Группой была подготовлена программа «Разработка технологий уменьшения сейсмической опасности и мониторинг глубинной электропроводности Дальнего Востока при помощи мощного импульсного МГД-генератора», рассчитанная на 3 года: первый год -подготовка полигона, второй - выполнение экспериментальных и теоретических исследований, третий - интерпретация результатов эксперимента и выработка рекомендаций. На вопрос о возможных нежелательных экологических последствиях мощных импульсов МГД-генераторов ответ дал академик Е.П. Велихов: «Магнитное поле, возникающее при работе МГД-генератора, ничтожно, плотность тока мала и ни на что живое влиять не может. Однако запуск МГД-генератора сравним с запуском ракеты, образующее облако очень горячее и достаточно быстро поднимается вверх. Загрязнение территории изотопами не происходит» [9, с. 4].

Выбор района для эксперимента осуществляется на основе детального сейсмического районирования, составляются вероятностные оценки для сейсмоактивных районов, которые уточняются в ходе развития естественного сейсмического процесса. Эта методология принята и отработана для Курило-Камчатской зоны, включая Японские острова. Таким образом, с учетом всестороннего научного обоснования сейсмологами Института физики Земли РАН предстояло выбрать два очага готовящихся землетрясений, экспериментального и контрольного, в сходных геолого-геофизических условиях. На первый очаг предполагалось оказать воздействие электрическими импульсами МГД-генератора силой в 10 000 А и более и попытаться спровоцировать (ускорить) разрядку напряжений путем триггерного возбуждения слабой/умеренной сейсмичности. Второй очаг должен был служить в качестве сравнительного объекта.

На программу были получены положительные заключения и предложения от администраций Хабаровского, Приморского краев, Сахалинской области, а также от директоров ТОИ, ИТиГ и ВЦ ДВО РАН. Она неоднократно рассматривалась Российским экспертным советом по прогнозу землетрясений и оценке сейсмической опасности при участии ученых ДВО РАН (академик В.А. Акуличев, академик С.Л. Соловьев, чл.-корр. РАН Г.И. Долгих, чл.-корр. РАН К.Ф. Сергеев, чл.-корр. РАН С.И. Смагин, д.ф.-м.н. М.Г. Савин). Экспертный совет поддержал указанную программу. Ориентировочная стоимость экспериментальных работ только на Камчатке была определена в 5 млн долл. США (в настоящее время эту сумму нужно как минимум удвоить). В результате на Объединенном совещании РНЦ «Курчатовский институт» и Российского экспертного совета весной 2002 г. было принято решение о создании при Президиуме ДВО РАН специальной рабочей группы и проведении в г. Хабаровск Международного семинара по проблеме снижения сейсмической опасности на Дальнем Востоке. К сожалению, политическая обстановка в стране 15 лет назад и отсутствие финансирования не позволили осуществить намеченные планы, и экспериментальные работы так и не были выполнены.

Объединить усилия

Планируемый в конце 90-х годов широкомасштабный активный эксперимент можно оценить как неиспользованную возможность в деле обеспечения сейсмической

безопасности. Другая нереализованная возможность, о которой упоминалось выше, связана с созданием и претворением в практику сейсмологии научной методологии краткосрочного прогноза разрушительных землетрясений. Ключевая идея состоит в комплексном геофизическом мониторинге очаговой зоны и создании искусственного интеллекта для распознавания вероятности сейсмического события [15]. Проект программы по решению проблемы краткосрочного прогноза землетрясений представлен в работе [16].

Бесспорным преимуществом двух обсуждаемых подходов, которые целесообразно рассматривать совместно в рамках широкомасштабного эксперимента, является их отстраненность от каких-либо сомнительных допущений, которыми так богата современная геофизика и в том числе сейсмология. Действительно, в этом случае мы отказываемся от домыслов, неоправданных догадок и безуспешных попыток втиснуть сложнейшие процессы в очаге в рамки «простого» научного мышления, принципиально неприменимого в новой ситуации. Теперь объектом исследований становится «черный ящик» (очаг землетрясения), излучающий либо предвестники различной природы, либо отклик на регулируемое внешнее воздействие. Совместное проведение указанных экспериментальных работ позволит существенно повысить достоверность каждого подхода в отдельности и показать эффективность будущих технологий снижения сейсмической опасности.

Актуальным и безотлагательно необходимым становится объединение двух указанных подходов, создание на этой базе общей Федеральной программы НИР по краткосрочному прогнозу разрушительных землетрясений, а также проведению широкомасштабного активного эксперимента. В настоящее время мы не видим иной альтернативы в решении проблемы обеспечения сейсмической безопасности кроме создания единой экспериментальной концепции, учитывающей обогащенный новыми идеями традиционный подход (геофизический мониторинг) и активный эксперимент с управляемым источником. Мы будем признательны всем, кто укажет нам такую альтернативу. Сегодня мы говорим о неиспользованных возможностях, завтра они могут стать упущенными возможностями.

ЛИТЕРАТУРА

1. Архипова Е.В., Жигалин А.Д., Морозова Л.И., Николаев А.В. Ванское землетрясение 23.10.2011: естественные и техногенные причины // ДАН. 2012. Т. 446, № 4. С. 435-441.

2. Болт Б. В глубинах Земли. М.: Мир, 1984. 290 с.

3. Гульельми А.В., Зотов О.Д. О магнитных предвестниках землетрясений // Физика Земли. 2012. № 1. С. 1-4.

4. Князева Е.П., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. М.: Наука, 1994. 214 с.

5. Моргунов В.А. Реальности прогноза землетрясений // Физика Земли. 1999. № 1. С. 79-91.

6. Николаев А.В., Галкин И.Н. Наведенная сейсмичность. М.: Наука, 1994. 218 с.

7. Николаев А.В. О возможности искусственной разрядки тектонических напряжений с помощью электрических и сейсмических воздействий // Двойные технологии. 1999. № 1. С. 6-10.

8. Пригожин И., Николис Е. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флюктуации. М.: Мир, 1979. 512 с.

9. Протокол № 10 заседания Научно-технического совета Комплекса перспективного развития г. Москвы от 21.09.1999 г. / Правительство г. Москва. М., 1999. 26 с.

10. Савин М.Г. Лечу землетрясения. Услуги платные // Химия и жизнь. 2005. № 11. С. 8-13.

11. Савин М.Г, Израильский Ю.Г. Обратные задачи дирекционных МТЗ // Физика Земли. 1985. № 12. С. 48-56.

12. Савин М.Г., Смагин С.И. Применение МГД-генераторов в геофизических исследованиях на Дальнем Востоке (к разработке технологии уменьшения сейсмической опасности) // Вестн. ДВО РАН. 2004. № 2. С. 129-143.

13. Савин М.Г., Рокитянский М.М. Способ электромагнитного мониторинга очага землетрясения // Геофиз. журн. 2011. Т. 33, № 3. С. 129-143.

14. Соболев Г.А. Физика очага и прогноз землетрясений. М.: ИФЗ РАН, 1992. 334 с.

15. Страхов В.Н., Савин М.Г. О научных основах краткосрочного прогноза землетрясений // Геофиз. журн. 2013. Т. 35, № 2. С. 155-158.

16. Страхов В.Н., Соболев Г.А., Рукин М.Д., Моргунов В.А., Сидорин А.Я. О необходимости Федеральной программы по решению проблемы краткосрочного прогноза землетрясений. М.: ИФЗ РАН, 2003. 40 с.

17. Тарасов Н.Т. Изменение сейсмичности Земли при электрическом воздействии // ДАН. 1997. Т. 353, № 4. С. 542-545.

18. Тимашев С.Ф. О базовых принципах «нового диалога с природой» // Проблемы геофизики XXI века. М.: Наука, 2003. С. 104-141.

19. Тихонов А.Н. О регуляризации некорректно поставленных задач // ДАН. 1963. Т. 131, № 1. С. 49-52.

20. Шадрин Л.Н. Бурение на подступах к мантии // Природа, 1983. № 1. С. 12-22.

21. Bak F. How nature works: The science of self-organized criticality. Oxford: Univ. press, 1997. 49 p.

22. Kerr R.A. Parkfield quakes skip a beat // Science. 1993. Vol. 259. P. 1120-1222.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.