Специалисты Московского физико-технического института совместно с Институтом динамики геосфер РАН предложили инновационный подход к прогнозированию землетрясений. Результаты их труда открывают новые перспективы благодаря анализу чрезвычайно слабо выраженных колебаний, которые приобретают особое значение непосредственно в районах тектонических разломов.
Тектонические разломы — ключ к разгадке предвестников катастроф
Процесс возникновения землетрясений тесно связан с неожиданным смещением земной коры по линии уже существующих разломов. Такое смещение случается, когда накопленное напряжение превосходит критическую прочность разлома и высвобождается в виде сейсмической энергии. Учёные давно стремятся разработать способы раннего обнаружения приближающихся толчков, анализируя различные физические явления — от выбросов радона и изменений в скорости сейсмических волн до колебаний уровня грунтовых вод. Однако получаемая информация зачастую охватывает обширные зоны, а не непосредственно участок предстоящего землетрясения, что затрудняет создание надёжной системы краткосрочного прогнозирования.
Новый взгляд на сейсмический шум
Геворг Кочарян, профессор МФТИ и заместитель директора ИДГ РАН по научным вопросам, подчёркивает: «Большинство известных явлений отражают не саму зону разлома, а окружающее пространство, где происходит накопление деформаций. По этой причине попытки создать эффективную технологию скорого прогноза землетрясений долгое время не были успешны».
Авторы исследования предлагают принципиально иной подход — тщательный анализ сейсмического шума, фиксируемого непосредственно возле разлома. Речь идёт не о стандартных сейсмических событиях, а о едва заметных колебаниях, рождающихся в результате медленного, постепенного деформирования горных пород. Наиболее значимые изменения характеристик шума происходят как раз в тот момент, когда разлом ближется к «опасному» метастабильному состоянию. В этом случае даже минимальное воздействие может привести к крупному сдвигу.
Лабораторные исследования: от теории к практике
Исследователи провели серию экспериментов с использованием гранитных блоков, моделируя процессы, аналогичные происходящим в природных разломах. Эти опыты показали, что по мере роста внутренних напряжений в материалах происходит заметное изменение спектра фонового шума, особенно в низкочастотном диапазоне. Частота характерных пиков снижается непосредственно перед критическим сдвигом, что позволяет рассматривать такие особенности как своеобразный «сигнал тревоги» о грядущем событии.
Преимущества нового метода и перспективы внедрения
Алексей Остапчук, научный сотрудник МФТИ и Института динамики геосфер РАН, отмечает: «Мы идентифицировали чёткую закономерность: если отслеживать изменения акустического спектра фона вблизи разлома, можно получить оперативную информацию о переходе разлома к опасному метастабильному состоянию. Такое наблюдение потенциально способно создать прочную основу для автоматических систем раннего оповещения».
Данная методика способна существенно повысить точность мониторинга и предоставлять более надёжные сигналы о возможной подготовке землетрясений в режиме реального времени. Это, в свою очередь, открывает уверенные перспективы для внедрения в систему предупреждения чрезвычайных ситуаций, производства и строительства.
Вклад российского научного сообщества и поддержка развития исследований
Исследование стало возможно благодаря поддержке Российского научного фонда, что подчёркивает важность и актуальность выбранного научного направления. Открытие создано совместными усилиями перспективных российских физиков и отражает стремление отечественной науки искать эффективные решения задач, важных для всей планеты.
Успех работы коллектива МФТИ и Института динамики геосфер РАН, а также их признанных экспертов Геворга Кочаряна и Алексея Остапчука, подтверждает высокий уровень российской науки и вдохновляет на новые достижения в исследовании сложных природных явлений.
