Ученые из Геолого-разведочного центра Потсдама разработали уникальную методику прогнозирования обвала горных пород. Им впервые удалось зафиксировать вибрацию скальных масс и распознать своего рода мелодию предстоящего обрушения. Этот специфический гул, по словам руководителя исследовательской группы Михаэля Дитце (Michael Dietze), напоминает ритмичное жужжание, – подобно тому, как рельсы вибрируют перед приближением поезда. При этом по-настоящему почувствовать "мелодию конца" без спецсредств невозможно, поскольку этот звук находится за пределами человеческого слуха. Его можно только измерить.
Чтобы детально изучить стабильность горных вершин, Дитце с командой летом 2018 года с помощью сейсмометров "прослушал" вершину Хохфогель в регионе Алльгой на границе Баварии с Австрией. Ученые пришли к выводу, что гора высотой 2592 метра качается с периодической пилообразной частотой. "Подобно камертону, массивная скала начинает вибрировать от внешних импульсов", – поясняет Дитце.
Причина тому – температурные перепады, ветер и сотрясения земной коры от далеких землетрясений или грузовых поездов, а также сигнал океанских волн, распространяющийся по всей Земле. При этом частота колебаний меняется в зависимости от температуры, породы и степени ее разрушения. "Подобно более или менее туго натянутой скрипичной струне, тональность горы меняется в зависимости от напряжения в породе", – говорит Михаэль Дитце. Эти изменения в резонансе гор, будучи распознанными, и обеспечивают уникальный прогноз развития предстоящего горного обвала.
Хотя для поселений вблизи горы Хохфогель нет непосредственной угрозы обрушения, подъем на гору давно заблокирован из-за повышенной опасности камнепада – поперек вершины зияет неуклонно растущая трещина. Сейчас эта расщелина 30 метров в длину и 5 метров в ширину, и каждый месяц она увеличивается на полсантиметра. Южный склон горы неустойчив, за последние годы он уменьшился на несколько метров, и однажды 260 тысяч кубометров камня и щебня неминуемо рухнут на австрийскую долину Хорнбахталь.
Спрогнозировать такое событие возможно лишь на основании знания, как и почему движется неустойчивая скальная масса. Для этого на горе Хохфогель немецкие ученые установили шесть сейсмометров под названием "Geofone". Их датчики зафиксировали, с какой частотой вибрирует гора в течение года, при этом совокупное время наблюдений составило три месяца. Оказалось, что базовая
частота 26 герц неизменно увеличивалась до 29 герц за пять-семь дней, чтобы затем снова упасть до исходного значения в течение неполных двух дней.
Такого рода циклическое повышение и следующий за ним спад напряжения в отрывистом ритме (stick slip motion) и является типичным предвестником обвала горной массы. При этом существенно: чем ближе обвал, тем короче становятся подобные циклы. "Когда обрушение происходит, шаблон повторяется все быстрее", – говорит руководитель исследовательской группы. Интервалы между частотными движениями сокращаются от дней до часов и, наконец, от минут до секунд, – пока не начнется окончательное обрушение.
С помощью уникальной методики немецкие ученые впервые смогли зафиксировать и проанализировать этот циклический сейсмический феномен практически в режиме реального времени. Стационарные измерения, таким образом, дают возможность обнаруживать тенденцию к обрушению скалы уже на ранней стадии и, соответственно, принимать необходимые меры.
Анализ замеров позволил специалистам сделать еще один основополагающий вывод: вода, по-видимому, является своего рода внутренней смазкой в процессе колебания альпийских вершин. Потому как частотные скачки четко прослеживались после таяния снега, однако полностью прекратились в конце лета засушливого 2018 года.
Помимо горы Хохфогель, потсдамские геологи вместе с коллегами из Технического университета Мюнхена снабдили сейсмометрами и другие альпийские вершины в рамках проекта "AlpSenseBench". Однако прежде чем метод войдет в обычную практику, считают специалисты, должно пройти время.
Арина Попова
Источник
Комментарии