Для чего нужны искусственные землетрясения?
- Мобильный сейсмический вибратор Mertz M12P/602 рекомендован для геологоразведочных работ. 18-тонная машина может передавать земле колебания частотой от 6 до 100 Гц; особое ПО разрешает составить 3D-карту геологической среды. Употребляется германской геологоразведочной компанией DMT.
Все началось 4 сентября 2010 года. На Южном острове Новой Зеландии, в регионе Кентербери случилось замечательное землетрясение магнитудой 7,1. Для столицы региона, города Крайстчерч, это не было новостью — с момента его основания он четырежды разрушался землетрясениями, легко последнее случилось практически век назад, и обитатели города полагали, что планета под их ногами наконец успокоилась.
Но не тут-то было.
Нужно заявить, что Крайстчерч — второй по размеру город Новой Зеландии, большой промышленный и культурный узел, и ему, в принципе, повезло, по причине того, что центр размешался западнее города, приблизительно в 40 км. Последствия были неприятными — уничтожено пара строений, а также связанные с энергетической инфраструктурой (три четверти города некое время оставались без света), но погибших не было, да и раненых выяснилось всего два человека.
Казалось бы, все, пережили. Но подземные толчки не закончились. Значительно чаще афтершоки (последующие за главным пиком землетрясения толчки) длятся пара часов либо дней — но в этом случае они не закончились ни спустя семь дней, ни кроме того через месяц. Работа GeoNet фиксировала это необычное явление как череду последовательных землетрясений с маленькими магнитудами, до 3,5 балла.
Город отстраивался и жил собственной судьбой, легко время от времени его потрясывало. А 22 февраля 2011 года ударило опять.
Сейсморазведка
Неестественное сотрясение земной поверхности и недр — это распространенная практика, преследующая разные цели. Значительно чаще машины-сейсмовибраторы употребляются для разведки залежей нефти и газа. Сущность методики в следующем: геофизики искусственно увеличивают давление в толще пород, чем приводят к упругим волнам, каковые распространяются вглубь и встречают на своем пути скальные породы различных составов, пустоты, бассейны и т.?д.
Любая преграда изменяет силу и скорость распространения волн — часть их отражается и возвращается, часть преломляется, часть распространяется дальше. По территории возбуждения расставляются сейсмографы, фиксирующие колебания; по окончании приема сведенья поступают на сейсморазведочную станцию и преобразовываются в нужную данные.
Приводить к возможно посредством направленных взрывов либо ударов по земной коре, но чаще употребляются особые автомобили — так именуемые сейсмические вибраторы на мобильных платформах. В большинстве случаев сейсмовибратор является комплексом , устанавливаемый на серийное шасси. Первые советские мобильные совокупности показались в 1970-х годах (СИ-32, СВ-5−150) и крепились значительно чаще на платформах «Уралов-375» либо — для труднопроходимых сибирских регионов — на гусеничные вездеходы.
Сейчас в производстве сейсмовибраторов лидируют США. Наибольшие американские производители — компания Industrial Vehicles International (IVI) из Тульсы (Оклахома) и INOVA (Хьюстон, Техас). На третьем месте — французская Sercel. IVI создаёт вибрационные установки серии Minivib массой до 12 т и более важные устройства серий HEMI и ATS до 28 т — они употребляются для тестирования земли при начале строительства новых строений либо, к примеру, в точках, где планируется добыча нужных ископаемых.
Совокупности устанавливаются на мобильные шасси EnviroVibe 2 и Birdwagen, созданные специально для вибросистем, и на пикапы и серийные грузовики.
В Россию подобное оборудование поставляет американо-китайская компания INOVA — в ее модельном последовательности мобильные вибросейсмические источники для сейсморазведки AHV-IV массой до 36 т. INOVA сама создаёт шасси для источников, но их совокупность PLS-362 устанавливается среди них и на российские шасси — башкирская компания «Витязь» ставит их на замечательные гусеничные транспортеры ДТ-30, талантливые пробиться через любой таежный бурелом. Но, у нас делаются и личные сейсмовибраторы — в Армавире («Точмашприбор»), для установки на базисные шасси ГАЗ либо «Урал».
«Вибромобили" — это очень узкоспециализированное оборудование, востребованное в условиях и определённых зонах. Значительно чаще сейсмические изучения выполняют операторы, имеющие в собственном распоряжении «флот» сейсмических станций и вибраторов сейсморазведки. Но имеется у вибраторов и еще одно назначение, кроме выяснения структуры недр, — научное.
Схема работы сейсморазведочного комплекса Hawk компании Nova.
- Сейсмовибратор HEMI 60 компании Industrial Vehicles International в действии. все возможное теоретическое упрочнение — 275 кН, частоты — от 1 до 250 Гц. Параллельно смогут трудиться пара автомобилей с подобными вибраторами — для усиления действия.
1. Мобильный источник сейсмических волн.
2. Сейсмоприемники. Они фиксируют отраженную волну и передают ее в виде данных аналитическому центру. 3. Мобильный аналитический центр (сейсморазведочная станция).
Тут данные обрабатывают и приобретают итоговый итог. 4. Блок связи.
Так выглядит сейсмоприемник.
Так функционируют фактически все подобные системы.
Макро и микро
В Крайстчерче случилось редкое и достаточно неприятное явление. Афтершоки неспешно перешли в форшоки — толчки, предшествующие главному землетрясению. Они спровоцировали новый удар меньшей магнитуды (6,3), но намного более разрушительный из-за близости центра — он размешался всего в 10 км от центра города, причем гипоцентр был на глубине 5 км, другими словами катастрофически близко к поверхности.
Февральское землетрясение стало вторым по количеству жертв за всю историю страны — погибло 185 человек; пострадал не только Крайстчерч, но и многие близлежащие города. Афтершоки затем удара — магнитудой до 6,4 балла! — длились до начала 2012 года. Б? льшая часть людей погибла в момент единовременного обрушения телевизионного центра региона Кентербери, более 6500 обитателей были ранены.
Уничтожено свыше сотни строений (по большей части — выше пяти этажей), но пострадали фактически все строения как в Крайстчерче, так и в соседних городах, Литтлтоне, Самнере, Редклиффсе. Суммарные денежные утраты региона составили более $40 млрд.
Так или иначе, постоянное двухлетнее землетрясение с тремя замечательными «выстрелами» магнитудой более чем шести баллов заинтересовало сейсмологов со всех стран. Одна из его обстоятельств — кентерберийская почва. Крайстчерч стоит на некоем подобии вазы с желе — громадная масса болотистой, зыбкой земли в пологой емкости, образованной твёрдой горной породой.
Это «желе» принимает колебания гора, усиливает их за счет собственных колебаний и теряет жесткость, в следствии чего строения «тонут» в образующихся разломах.
В середине 2012 года, по окончании всех афтершоков, доктор наук Техасского университета в Остине Брэйди Кокс приехал в Крайстчерч, дабы изучить обстановку. Он установил сейсмометры во всем регионе и совершил подробный анализ микросотрясений земной поверхности. По результатам было решено привезти тираннозавра.
Tyrannosaurus Rex
Крайстчерч показался Коксу совершенным испытательным плацдармом для симулятора землетрясений T-Rex. Эта машина (как и ее брат-близнец Liquidator) была выстроена компанией IVI на платформе Birdwagen для программы Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES) во второй половине 90-ых годов двадцатого века и с того времени многократно усовершенствована. Главная задача T-Rex — полноценная симуляция землетрясения, другими словами генерирование замечательных динамических сил в один момент по трем осям координат, как это происходит на протяжении настоящего катаклизма.
Масса T-Rex — 29?030 кг, на его подвижной раме установлена плита площадью 4,11 м?, входящая в яркий контакт с почвой. По команде оператора плита начинает вибрировать с определенной частотой (от 5 Гц), приводя к вертикальным силам до 267 и горизонтальные — до 133 кН.
Liquidator снаружи похож на T-Rex, но имеет хорошие от «сотрудника» чёрта. Эта машина предназначена для работы на низких частотах — от 0,5 до 4? Гц — и может приводить к по двум координатным осям (вертикальной и горизонтальной, перпендикулярной автомобилю). Большая генерируемая сила — 89 кН; при частоте ниже 1,3 Гц она начинает понижаться.
Автомобили смогут трудиться и в паре.
Имитация землетрясений играется в сейсмологии не меньшую роль, чем в георазведке. В ходе изучения сейсмологи смогут проследить, как ведут себя скал и различные типы почв на протяжении землетрясения — то, что очень редко получается сделать на протяжении настоящих катаклизмов. В то время, когда происходит настоящее землетрясение, первой задачей делается спасение людей, предотвращение других последствий и пожаров.
Более того, трудиться конкретно на протяжении землетрясения значительно чаще легко страшно. Симуляция же разрешает в спокойной обстановке совершить нужные замеры для качественного прогнозирования природных трагедий. Конечно, для каждой конкретной географической позиции прогнозирование трудится по-своему; как раз исходя из этого T-Rex закатили в трюм грузового корабля «Тонсберг» и послали в Новую Зеландию, правильнее, в самую сейсмоопасную ее область.
Яркое изучение земель Кентербери разрешит минимизировать утраты от будущих землетрясений.
Узкая специализация
До 2013 года проект NEES трудился только в Соединенных Штатах — его лаборатории размешались в 14 разных точках страны. Отправка T-Rex в Новую Зеландию вывела проект на новый, интернациональный уровень. Вероятнее, мобильные симуляторы станут сейчас более пользуются спросом в мире: Индонезия, Филиппины, Япония — мало ли сейсмоопасных территорий, требующих изучения.
По прибытии на место работы T-Rex начинает мерно сотрясать почву, неизменно меняя направления вибраций (это делается одним нажатием кнопки), дабы создавать бессистемные, многократно самопересекающиеся сейсмические волны. Инженеры собирают данные относительно того, при какой комбинации сотрясений опасность самый громадна. Исходя из этого, новые сейсмостойкие строения в регионе возможно строить с упором на защиту от конкретных угроз.
Другими словами, например, в случае если большой эффект достигается на низких частотах (в то время, когда земля мягкая и слоистая), конструкция строения должна быть одного типа, в случае если на высоких — другого.
T-Rex дает исчерпывающую данные о их свойствах и почвах в плане распространения сейсмических волн. Время от времени эта информация переносится и на другие схожие регионы; к примеру, изучения в Крайстчерче применимы для земель, окружающих Лос-Анджелес либо Солт-Лейк-Сити. Тут нужно подметить, что в Соединенных Штатах таких важных землетрясений, как в Новой Зеландии, не было уже большое количество десятилетий — это послужило одной из обстоятельств «интернационализации» проекта.
Ученым необходимы были новые эти для изучений.
Кроме T-Rex и Liquidator, у NEES имеется еще и третья машина-симулятор, Thumper — пакет оборудования, установленный на серийный пикап Ford F650. Первые две автомобили развивают большую скорость не более 25 км/ч и в принципе не смогут передвигаться по дорогам неспециализированного пользования, Thumper же сохранил все черты простого автомобиля. Он формирует вибрацию в трех плоскостях с частотами более чем 200 Гц и употребляется как для изучения земель на пустырях, так и для опробования уже выстроенных сооружений в городской черте.
России, в принципе, повезло в плане сейсмической обстановке. Землетрясения в Японии, Новой Зеландии, Китае, на Филиппинах, кроме того в Италии смогут быть намного более разрушительными. Главные территории опасности у нас находятся на Дальнем Востоке, а наибольшим землетрясением в Российской Федерации (с учетом истории РСФСР) стала трагедия в муниципальном поселке Нефтегорск на Сахалине в 1995 году: населенный пункт был полностью разрушен, погибло 2040 человек из 3197 обитателей.
Сейчас все строения в тех районах строятся с учетом требований сейсмостойкости, а ученые-сейсмологи выполняют предварительные изучения. Неестественный вызов землетрясения в этом случае — это что-то наподобие вакцинации, нужной для предотвращения настоящей заболевании.
- Nomad 90 Сейсмовибратор Nomad 90 французской компании Sercel способен оказывать на землю действие до 400 кН с частотой до 250 Гц. Это один из самых замечательных серийных мобильных вибраторов в мире.
T-Rex Один из «храбрецов» статьи, вибратор T-Rex, находящийся в собствености сейсмологической исследовательской организации NEES, на платформе IVI Birdwagen.
IVI T-15000 Вибрационная совокупность HEMI 50, устанавливаемая на серийное грузовое шасси, на пике способна развивать силу в 223 кН. Такие совокупности не столь замечательные, но намного более бюджетные, чем установленные на специальное шасси.
«Сейсмотехника» SV-30/120M Сейсмовибратор белорусского производства — SV-30/120M гомельского предприятия «Сейсмотехника» на шасси МЗКТ-65251−010 «Волат». По чертям не уступает зарубежным аналогам и обширно употребляется в бывших советских республиках и Восточной Европы.
Жёсткие сибирские изучения
Изучения, которые связаны с моделированием землетрясений, ведутся в мире. Фактически все большие сейсмологические университеты имеют оборудование для имитации катаклизма, действительно, не всегда мобильное. Одна из больших сейсмоопасных территорий в России находится на озере Байкал.
Это Байкальская рифтовая территория, либо Байкальский разлом, где земная кора делается уже и магма весьма близко подходит к поверхности. Несколько исследователей во главе с главой сейсмологической работы Университета земной коры Сибирского отделения РАН Валерием Ружичем уже много лет проводит в том месте разные изучения. Пара лет назад ученые создали уникальную методику: потенциальное землетрясение возможно предотвратить, совершив последовательность локальных взрывов на участке разлома.
А в 2014 году исследователи представили устройство для моделирования сейсмических явлений. 600-килограммовая плита размещается на участке природного разлома и, вибрируя, провоцирует природное сотрясение в разломе. Эти фиксируются, что разрешает спрогнозировать возможность полноценного землетрясения в зоне Байкала а также не допустить его, сняв напряжение направленным действием на страшную территорию.
Статья «Сотрясающие почву» размещена в издании «Популярная механика» (№148, февраль 2015).
<
h4>