Тысячи погибших. Тысячи обрушившихся зданий. Смытые цунами прибрежные селения и целые города. Парализованные авиа- и железнодорожные коммуникации. Взрывы на АЭС. Таковы первые известные последствия землетрясения 11 марта у восточного побережья острова Хонсю в Японии, самого катастрофического в известной японской истории. Что оно означает для нас, о чём предупреждает нас – здесь, в Европе, в России, в Санкт-Петербурге?
Катастрофа имеет серьёзные техногенные последствия. Международное внимание приковано к АЭС «Фукусима-1», «Фукусима-2», «Онагава», «Токай», попавшим под удар стихии. Из прилегающих районов эвакуированы сотни тысяч человек. До сих пор неясно, стоит ли ожидать критически опасных радиационных выбросов. Между тем, по прогнозам некоторых экспертов, подземные толчки в Японии могут продлиться месяц.
Землетрясение произошло в Японском желобе — глубоководной океанической впадине, где сталкиваются Тихоокеанская и Охотская литосферные плиты. Принятая в официальной науке версия: более лёгкая в этом месте Тихоокеанская плита погружается под материковую часть Охотской, над которой располагается часть Евразийского континента и некоторые Японские острова. Предполагается, что этот процесс и привёл к нынешней катастрофе. Однако такой точки зрения придерживаются далеко не все учёные.
Землю трясёт вибрация
Геофизик Адам Гликман, директор научно-технической фирмы «Геофизпрогноз» изложил «В кризис.ру» своё видение ситуации: «В принципе на нашей планете нет ни одного места, гарантированного от землетрясения. Просто на Японских островах их вероятность выше в силу различных причин. Не то что широкой публике, но даже большинству специалистов мало что известно о природе землетрясений. Все обсуждается на уровне гипотез, включая байки о столкновениях двигающихся тектонических плит (каким образом это движение удается зафиксировать, лично я не знаю), влиянии на земные процессы пятен на Солнце, магнитных бурь… В принципе же речь идет о двух типах землетрясений – техногенных и природных, которые имеют одинаковую физику». Далее эксперт постарался кратко и доходчиво объяснить физику этих явлений.
Землетрясения происходят не столько от тектонических подвижек, сколько от физических вибрационных колебаний, создающих резонансы. Резонанс – совпадение частоты внешнего воздействия с собственной частотой колебательной системы, на которую воздействие оказывается. Разрушения, обрывающие рост колебаний с возрастающей амплитудой, называются резонансными. Мало кому известно, что самописец, который контролировал вибрацию фундамента второго гидроагрегата Саяно-Шушенской ГЭС, показал плавное возрастание вибрации в 600 раз. После чего гидроагрегат массой 1800 тонн сорвало со стопоров.
Согласно современным представлениям, земная толща по акустическим свойствам представляет собой совокупность отражающих границ. Это утверждение лежит в основе всей современной сейсморазведки. Однако при экспериментальной проверке, которую Адам Гликман осуществил еще в 1977 году, выяснилось, что земная толща представляет собой совокупность колебательных систем. Объектом исследования был породный слой, залегающий в донбасской угольной шахте. При ударном воздействии на такой объект возникает сигнал в виде затухающей синусоиды. А это, согласно определению Кельвина, является признаком колебательной системы. Потенциально способной войти в резонанс.
Можно считать доказанным, что на Саяно-Шушенской ГЭС имело место резонансное разрушение. Подобных аварий было очень много. Из наиболее известных – Чернобыль. Очевидцы сообщали, что при изменении режима работы турбины началась вибрация, амплитуда которой возросла до колоссальных значений и завершилась разрушением машинного зала. А через полминуты взорвался реактор. Сейсмологи всего мира зарегистрировали два толчка с интервалом примерно в 30 секунд.
Пульсирующие зоны
Для справки: за вторую половину ХХ века энергооснащённость нашей планеты возросла в 10 раз. За тот же период времени потери от техногенных катастроф возросли также в 10 раз – с 70 до 700 миллиардов долларов в год. «Не думаю, что это случайное совпадение. То есть, необходимо осознать, что, эксплуатируя вибрирующую установку (энергетика, в том числе и ветряки, насосные станции, поезда), мы создаем возможность для возникновения техногенных землетрясений», — говорит Адам Гликман.
Что касается природных землетрясений, то, как отмечают сейсмологи, непосредственно перед ними имеет место возникновение и нарастание по амплитуде колебаний весьма низкой частоты — которые и обрываются толчком. Период этих колебаний – минуты. Людям для полноценного их изучения нужна специальная аппаратура. Животные же эти колебания ощущают, чем и объясняется их беспокойство перед землетрясением.
Ключевой фактор этих колебаний — зоны тектонического нарушения (ЗТН). Они имеют ряд интереснейших свойств, неизвестных до появления аппаратуры спектральной сейсморазведки. Любое инженерное сооружение, расположенное в ЗТН, разрушается перманентно. Разрушаются в этих зонах и сами горные породы под воздействием планетарной пульсации.
Планетарная пульсация — принципиально нестационарный процесс. И амплитуда, и частота её постоянно изменяются. Так, наблюдаемая сегодня, она завтра может отсутствовать. А послезавтра возникнуть в той же ЗТН с другой частотой. И завершиться сейсмособытием. Как в Японии 11 марта.
«Крупная ЗТН обычно представляет собой не единое пространство, а как бы отдельные участки. Вне этих ЗТН даже при сильных землетрясениях разрушений нет. Я наблюдал это в армянском Гюмри (бывший Ленинакан), где полностью разрушенные здания соседствуют с домами, на которых не образовалось ни трещины», — рассказывает эксперт.
ЛАЭС не должна стать «Фукусимой»
Теперь – наш основной вопрос. Может ли случившееся в Японии повториться в России, например, в Петербурге? По мнению учёного – теоретически может. И разрушительный эффект тогда окажется не слабее японского – хотя бы потому, что Япония имеет огромный опыт борьбы с землетрясениями.
Для оценки возможных последствий следует напомнить о шкале Рихтера. Разрушения начинаются только при толчках силой от 5 баллов. При пятибалльном ударе трескается штукатурка, разбиваются стекла, люди теряют равновесие при ходьбе. 6 баллов — рушатся ветхие строения, ломается мебель, человеку трудно устоять на ногах. 7 — появляются трещины в земле, серьёзные разрушения, разрыв подземных коммуникаций. 8 — разрушаются дороги, падают строения, начинаются оползни. 9 (что имело место в Японии) – полностью рушатся здания и сооружения, в воздухе летают предметы, начинается движение горных пород. И если такой катаклизм произойдет в Москве или Петербурге, то набор в принципе стандартен.
Неизбежно разрушение коммуникаций – систем водо-, газо-, электро- и теплоснабжения. Взрывы и пожары в жилом и промышленном секторах. Обрушение зданий, мостов, эстакад, виадуков. Это тем более актуально, что наши города построены в местах, не признанных сейсмоопасными, и при возведении объектов не фиксировались нормы сейсмоустойчивости.
Даже при их соблюдении такой удар перенести без потерь практически невозможно. Но можно постараться его избежать. Для этого нужно знать, где можно строить, а где нельзя, рекомендует геофизик Гликман. Особенно это касается сложных промышленных комплексов, наиболее уязвимых при подобных катастрофах. Что касается инженерных коммуникаций, особенно трубопроводов, то даже мощное землетрясение не может их повредить, если они не зажаты между слоями подвижного и неподвижного грунта, а лежат относительно свободно.
В отношении Петербурга нельзя не упомянуть ещё один аспект – близость Финского залива. Если катаклизм произойдёт в его акватории и высота волны достигнет 6 метров (в Японии высота цунами достигла 10-метровой отметки), то дамба город не спасет. По крайней мере, все прибрежные районы будут захлёстнуты.
Это гипотетические расклады. Но есть и вполне конкретные зоны риска.
«В Ольгино, что севернее Петербурга, в мощнейшей зоне тектонического нарушения находятся очистные сооружения и Северо-Западная ТЭЦ. Очистные сооружения разрушаются (и ремонтируются) непрерывно в течение всего срока их существования. По результатам наших обследований то же должно происходить и на ТЭЦ. Но не думаю, что такой анализ осуществлялся. Многие энергетические установки у нас находятся в ЗТН — чтобы понять это, достаточно ознакомится с состоянием машинных залов. Есть основания предполагать, что это относится и к Ленинградской АЭС в Сосновом бору», — полагает Адам Гликман.
На то мы и люди, чтобы преодолевать и предупреждать природные катаклизмы. Японцы, полагает собеседник «В кризис.ру», показывают в этом пример – хотя бы технологией гибких фундаментов, без которых разрушений в городах было бы сейчас многократно больше. В РФ же мы наблюдаем ежегодно до 80 тысяч аварий на нефте- и газопроводах. Аварии эти идут в одних и тех же местах, что уже о многом свидетельствует. С ЗТН не поспоришь. Но спорить и не пытаются: «Противоядия не ищут», — убеждён Адам Гликман.