Terremoti e vulcani: inevitabili minacce di disastri naturali

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Terremoti e vulcani: inevitabili minacce di disastri naturali
Terremoti e vulcani: inevitabili minacce di disastri naturali
Anonim

"Il terremoto e il vulcano sono parti di uno dei più grandi fenomeni che governano il mondo". Carlo Darwin

Il rapporto del National Intelligence Council degli Stati Uniti, "Global Trends - 2040: A World of Growing Controversy", pubblicato all'inizio di quest'anno, sostiene ragionevolmente che le economie, la demografia, l'ambiente e la tecnologia plasmeranno attivamente le strategie e le tattiche delle potenze mondiali. Tuttavia, quando si considerano i fattori che determinano le decisioni delle potenze mondiali, la diversità dell'ambiente naturale che ci circonda si riduce in questo rapporto, sostanzialmente, alla considerazione dei problemi ambientali della riduzione delle aree coltivate a causa del degrado del suolo e della decarbonizzazione del atmosfera. Allo stesso tempo, non viene nemmeno menzionata la possibilità di una reale minaccia di disastri naturali su larga scala (terremoti, vulcanismo e tsunami), il cui impatto, a giudicare dai fatti storici noti, a volte ha giocato non solo un ruolo significativo nel clima cambiamento, ma ha anche portato alla morte dei singoli Stati.

Nel frattempo, ogni anno nel mondo si verificano circa 500mila terremoti. Circa un quinto di questi sono avvertiti dalla popolazione e circa un centinaio di terremoti causano distruzioni e perdite di vite umane. I terremoti sono geneticamente associati a tsunami, frane, valanghe, inondazioni e colate di fango. La zona dei terremoti più potenti del nostro pianeta è il territorio del cosiddetto "Pacific Ring of Fire", che rappresenta fino al 90 percento dei terremoti mondiali e circa il 75 percento dei vulcani attivi. La seconda zona più grande di questo tipo è la cintura sismica alpino-himalayana, che rappresenta il 5-6% dei terremoti mondiali e il 17% dei più potenti.

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Crateri vulcanici tra i campi di lava islandese.

Della serie di impatti sotterranei giganti registrati nei secoli passati e attuali, i terremoti e gli tsunami avvenuti in Italia (1908), Kamchatka e Isole Curili (1952), Alaska (1969), Guatemala (1976), Cina (1920, 1976, 2008), Sumatra (2010) e Haiti (2010), Cile (1960 e 2010) e Giappone (1923, 2011). Sul territorio dell'URSS, oltre ai noti terremoti di Ashgabat (1929 e 1948), Tashkent (1966) e Spitak (1988), gli Andijan (1902), Kemin (1911), Khaitskoe (1949), Muiskoe (1957), terremoti di Gazli e Daghestan (1970, 1976, 1984).

I vulcani non sono meno pericolosi. Alcuni di loro in passato sono stati la causa di catastrofiche ondate di freddo climatico, chiamate "l'anno senza estate". Si consiglia di citare brevemente il vulcano Toba (isola di Sumatra) con una caldera di 1.775 mq. km, la cui eruzione 72 mila anni fa ha portato in superficie 2800 chilometri cubi di rocce fuse; il vulcano più alto d'Europa Elbrus, la cui ultima eruzione 1700 anni fa è stata accompagnata da valanghe e colate di fango, cenere e bombe vulcaniche sparse in un raggio fino a 700 km (quasi ad Astrakhan); Il supervulcano della Nuova Zelanda Taupo, il vulcano della California Long Valley e molti altri. Le eruzioni di questi vulcani, così come le più grandi manifestazioni dell'attività dei loro simili nella storia moderna, sono state ripetutamente causa di manifestazioni a lungo termine di fame, malattie e morte di milioni di abitanti del nostro pianeta.

Ci sono 233 vulcani attivi, dormienti ed estinti conosciuti in Russia. La maggior parte di essi (compresi più di 40 vulcani attivi nei secoli passati e attuali) si trovano sul territorio della Kamchatka e delle Isole Curili. I vulcani estinti e "dormienti" sono noti nel Caucaso e nella Chukotka, in Yakutia, Primorye e nel Mar del Giappone, nell'area del lago Baikal, a Tyva e in Carelia. In generale, ci sono almeno quattro vulcani "dormienti" più pericolosi sulla Terra, che possono svegliarsi in qualsiasi momento e portare a una catastrofe su scala globale. Questi sono Fujiyama, la caldera di Yellowstone, i Campi Flegrei vicino a Napoli e la caldera sottomarina di Kikai a sud dell'isola di Kyushu.

Caratteristiche del meccanismo naturale dei terremoti e dell'attività vulcanica

In generale, i terremoti possono essere suddivisi condizionatamente in quattro categorie: tettonico, vulcanico, franoso e antropico. I terremoti di approdo si verificano a seguito della caduta di significativi oggetti antropogenici o cosmogenici. Antropico - causato da esplosioni sotterranee e di superficie, accompagna l'estrazione di petrolio, gas, carbone e altri tipi di materie prime minerali, stimolate dai crescenti carichi dell'industria delle costruzioni.

I più distruttivi di tutti sono i tremori di origine tettonica.

La maggior parte delle conclusioni sulle cause dei terremoti si basano sui presupposti teorici del geofisico americano Henry Fielding Read, che credeva che la fonte si formasse a seguito della deformazione rotta delle rocce sotto l'azione dell'energia elastica accumulata in esse. Allo stesso tempo, non bisogna dimenticare l'opinione di uno dei fondatori della geologia, Charles Lyell, che riteneva che "la causa principale di vulcani e terremoti sia la stessa" e che "è associata al rilascio di calore e sostanze chimiche reazioni a diverse profondità della regione interna del globo."

Come sapete, il bilancio termico della Terra è composto principalmente dall'energia della radiazione solare, dal calore radiogeno di decadimento degli elementi chimici radioattivi, dall'energia della differenziazione gravitazionale del nucleo, del mantello e della materia litosferica, dall'energia dell'attrito delle maree e rallentamento della rotazione del nostro pianeta. A giudicare dai risultati di uno studio di duecento anni sui terremoti e sui processi vulcanici, la caratteristica più caratteristica delle suddette fonti di energia è la loro distribuzione su tutta la massa dell'interno della terra natura dell'effetto sul regime generale di temperatura di l'interno del pianeta e l'assenza di un meccanismo o metodo per la loro concentrazione per una manifestazione di forte shock (esplosivo) di questa energia in punti specifici dell'interno della terra. Allo stesso tempo, l'energia adatta a questi scopi deve essere praticamente inesauribile, altamente concentrata e rilasciata alla velocità di un'esplosione. Deve avere la capacità di accumularsi rapidamente ed essere alimentato da ulteriori porzioni di energia negli intervalli tra scosse sismiche e manifestazioni vulcaniche.

Secondo Arie Gilat e Alexander Vol, che l'autore condivide, l'energia della trasformazione esotermica (esplosiva) delle sostanze chimiche e dei loro elementi chimici costituenti mobilitata nel processo di "respirazione" idrogeno-elio dell'interno della Terra è molto probabilmente adatta a questo ruolo. I centri di attività sismica e vulcanica si formano al di sopra di zone e canali locali di infiltrazione e accumulo di idrogeno primario ed elio radicati, "immagazzinati" nel nucleo di idruro della Terra. Iniezioni di "gas respirazione" esotermica delle viscere superano selettivamente il mantello e l'astenosfera, per esplosioni, perturbazioni tettoniche e passaggi di fusione nel mantello superiore, astenosfera e litosfera per gas, fluidi e magma ai fuochi di vulcani e terremoti.

Va notato che nell'elenco degli elementi chimici della litosfera e dell'idrosfera, l'idrogeno è al secondo posto (dopo l'ossigeno). Il suo alto contenuto si trova nei gas termici dei vulcani, nelle infiltrazioni (getti di gas) delle zone di rift degli oceani, nei gas dei bacini di carbone e nei tubi di kimberlite. Idrogeno ed elio - i principali "mattoni" primari del nostro Universo, "immagazzinati" nel nucleo del nostro pianeta, servono come fornitori di energia per i pennacchi del mantello, i terremoti e i vulcani.

I pennacchi del mantello, che in un confronto figurato sono rappresentati come “sigarette accese” che bruciano la “carta” (litosfera) che si muove sopra di loro, si formano nelle zone di drenaggio attivo dell'idrogeno-elio delle viscere. Le camere magmatiche dei pennacchi del mantello, che si formano come risultato dell'"effetto farfalla" esotermico inerente all'idrogeno e all'elio, forniscono magma ed energia per i vulcani. Credo che le cause dei terremoti e il loro bilancio energetico siano di natura più complessa e complessa. In questo caso, la natura esplosiva dell'idrogeno e dell'elio giovanili è integrata dall'energia termica costantemente generata dall'"effetto strozzante" di questi gas e dall'energia della ristrutturazione gravitazionale dell'interno della Terra.

Esistono diversi modelli della fonte dei terremoti. Il geoide condizionatamente "duro" Terra ha una complessa struttura gerarchica, in cui la presenza di numerosi strati e blocchi fornisce una certa instabilità rotazionale della superficie terrestre, delle singole placche tettoniche e delle aree del sottosuolo. I flussi vorticosi esistenti in profondità, per i quali sono tipici movimenti di massa e rotazioni dei singoli blocchi, aumentano la saturazione energetica totale del sottosuolo. Tali concetti costituiscono la base del modello ondulatorio rotazionale della sorgente sismica.

NV Shebalin ha proposto un modello di sorgente basato sul concetto di "ganci strutturali" formati nelle profondità, che impediscono alle rocce di spostarsi lungo le faglie tettoniche. Si presume che sia la rottura - la distruzione del "gancio" che è un processo istantaneo e irreversibile che porta alla formazione di un terremoto. VIMyachkin e altri sismologi hanno sviluppato un modello di frattura instabile da valanga, secondo il quale si presume che in condizioni di eterogeneità energetica nelle rocce della fonte del terremoto, si formi un gran numero di crepe che crescono come una valanga, che alla fine si combinano in una rottura principale, lungo la quale avviene la scarica delle tensioni accumulate.

Fino a poco tempo fa, era considerata una verità indiscutibile che i terremoti di magnitudo nove (M = 9) fossero improbabili, poiché le rocce non possono accumulare (senza distruzione) l'energia necessaria per questo. Tuttavia, la nostra Terra è stata ripetutamente scossa da tali "shock improbabili": nel 1952 in Kamchatka (M = 9, 0), nel 1957 e nel 1964 in Alaska (M = 9, 1), nel 1960 e 2010 in Cile (M = 9, 5), nel 2004 in Indonesia (M = 9, 2) e nel 2011 in Giappone (M = 9, 0). In Cile, ad esempio, nel 1960, un terremoto di magnitudo 9,5 con un focolaio situato a una profondità di 59,4 chilometri emise un'energia equivalente a un'esplosione di 2670 megatoni di trinitrotoluene (TNT), che è migliaia di volte superiore all'energia del la più grande bomba all'idrogeno testata su Novaya Zemlya ("Tsar Bomba", 50 megatoni TNT).

Lo spostamento registrato dal GPS della costa nell'area delle città di Santiago e Concepcion di 30 centimetri e gli spostamenti di centimetri della parte centrale del continente sudamericano verso ovest, nonché i movimenti di superficie nell'area di Buenos Aires, potrebbe essersi verificato solo a seguito di una macroesplosione e di una serie di altre esplosioni che ne sono seguite - 49 scosse di assestamento, che, come un vibratore gigante, hanno fornito la mobilità osservata delle rocce del continente sudamericano. Le affermazioni di molti scienziati e specialisti secondo cui le indicate esplosioni di energia sotterranea sono il risultato della risoluzione delle dislocazioni fisico-meccaniche delle rocce della litosfera, a nostro avviso, sembrano improbabili. Una spiegazione diversa è necessaria per tali emissioni mirate di energia mostruosa.

Le catastrofiche esplosioni dei vulcani sono ancora spiegate da alcuni esperti solo come uno sfondamento di gas accumulati, vapore acqueo e lava attraverso un cratere "sigillato" da roccia e lava pietrificata. Se così fosse, allora la più forte dovrebbe essere la prima esplosione all'inizio dell'eruzione, che distrugge le rocce sovrastanti la camera magmatica. Nel frattempo, la gigantesca esplosione del vulcano Tambora nel 1815 con un'energia di 1012 J, equivalente a un'esplosione di 24 miliardi di tonnellate di tritolo, avvenne sette mesi dopo l'inizio dell'attività vulcanica di questo vulcano, durata 15 mesi. La mostruosa esplosione del vulcano Krakatau il 27 agosto 1883 avvenne tre mesi dopo l'inizio della sua debole attività esplosiva. Le velocità iniziali di alcuni frammenti di roccia superavano gli 8 km/sec.

Allo stesso tempo, è ampiamente noto che terremoti ed eruzioni vulcaniche sono accompagnati da significative emissioni di elio, idrogeno e altri gas. Il continuo processo di degasaggio della Terra assicura il transito di idrogeno ed elio dal nucleo alla superficie della litosfera. Il calore rilasciato da loro nel processo dell'"effetto strozzante", così come l'energia delle reazioni chimiche esotermiche, formano flussi ascendenti piromagmatici e bolle di magma (pennacchi), che si sciolgono attraverso il mantello e la litosfera. Allo stesso tempo, H2O, SO2, H2SO4, CO2, H2S, HF e altri composti si formano tra idrogeno e ossigeno, idrogeno e carbonio (con formazione di metano esplosivo), nonché in altre reazioni di sintesi esotermiche. Le esplosioni derivanti dalla loro interazione e le reazioni esotermiche sfociano inevitabilmente in una ristrutturazione tettonica delle viscere e della superficie terrestre. Allo stesso tempo, le eruzioni vulcaniche e le relative scosse vulcaniche possono essere considerate come un tipo speciale di terremoti vicino alla superficie, in cui l'ipocentro emerge sulla superficie terrestre. L'energia dei processi vulcanici, così come i terremoti che l'accompagnano, è fornita dalla respirazione dei gas della Terra.

Previsione di terremoti e attivazione vulcanica

La metodologia per la previsione dei terremoti e dell'attività vulcanica si basa sulle attuali osservazioni sismiche e sui dati accumulati da studi precedenti. Allo stesso tempo, le leggi stabilite nel XIX secolo da Alexis Perret sulla tempistica dei terremoti (la frequenza della loro manifestazione) alle lune nuove e piene e al fatto che la frequenza dei terremoti aumenta con il massimo avvicinamento della Luna al Terra sono presi in considerazione.

Nel processo di studio della distribuzione territoriale degli epicentri di terremoti e vulcani, è stato riscontrato che la loro massa è confinata alle fasce submeridiane relativamente strette di attività sismica e vulcanica: il Pacifico, il Medio Atlantico e l'Africa orientale, nonché a il Mediterraneo sub-latitudinale, che coincidono con le zone di faglie profonde della Terra.

È in queste zone (oltre al monitoraggio geofisico in corso delle perturbazioni sismiche) che viene effettuato il rilevamento termico della superficie nel raggio dell'infrarosso mediante mezzi di telerilevamento, si osserva la diminuzione della profondità degli ipocentri di scossa (la "emergenza" di focolai sismici), si effettuano monitoraggi delle variazioni di livello e composizione chimica delle falde acquifere, si effettuano attività di sorgenti termali e geyser, si effettuano osservazioni sul comportamento di animali e pesci, si effettuano migrazioni catastrofiche di serpenti e anfibi, viene monitorato il volume delle emanazioni di radon, segnali acustici e acustici, radiazioni elettromagnetiche, variazioni della concentrazione di neutroni termici sulla superficie terrestre, osservazioni di bagliore diffuso e fulmini globulari. Parallelamente si osservano la decompattazione dello strato superficiale della litosfera, le maree lunari e solari e le impennate della pressione atmosferica3; flussi ascendenti di respirazione gassosa delle viscere, cambiamenti negli indicatori della forza, campi magnetici ed elettrici, cambiamenti nelle proprietà fisico-chimiche e fisico-meccaniche delle rocce.

Sulla base dei dati raccolti sui terremoti del pianeta negli ultimi 4,5 mila anni e sulle eruzioni vulcaniche negli ultimi 12 mila anni, AV Vikulin (2011), insieme ad altri autori, ha determinato gli intervalli di ricorrenza dei terremoti e la tempo di migrazione dei loro fuochi. Contestualmente è stata calcolata la durata del periodo sismico principale To, pari a 195 +/- 6 anni, e periodi multipli di 388 +/- 4 anni (2 To) e 789 +/- 9 anni (4 To) sono stati delineati.

Si è riscontrato che i periodi di eruzioni vulcaniche con la maggiore ampiezza hanno una durata di 198 +/- 17 anni, 376 +/- 12 e 762 +/- 17 anni, che sono vicini ai periodi dei terremoti7.

Il picco di attività sismica e vulcanica del pianeta cade nell'area con coordinate 120 ° E e 20-40 ° N, in coincidenza con la zona con la pendenza massima del cambiamento di altitudine del geoide (da + 60-75 m a -75 –90 m) … Il territorio del secondo massimo (90 ° W e 10-20 ° S), che è inferiore ad esso in attività, si trova dall'altra parte della Terra. Cade nella zona delle pendenze più basse delle altezze del geoide. È in questa zona che si è verificato il più forte terremoto cileno (1960) con una magnitudo di 9, 5 nel XX secolo.

L'imminente apoteosi dei sensori sismici

È interessante notare che le moderne apparecchiature di rilevamento sismico, che oggi sono effettivamente utilizzate nella ricerca e nell'esplorazione di petrolio, gas e altri minerali, sono state inizialmente create e utilizzate solo per registrare la vibrazione delle viscere durante i terremoti. Il primo sismoscopio dell'ingegnere irlandese Robert Mallett nel 1846 registrò le vibrazioni del suolo dovute all'esplosione di una carica di polvere nera. L'ulteriore trasformazione delle vibrazioni meccaniche del sottosuolo in un segnale registrato di un sismografo elettromagnetico fu completata nel 1906 dallo scienziato russo B. B. Golitsyn. In 25 anni nel mondo sono state attive 350 stazioni sismiche. Al giorno d'oggi, il loro numero è misurato in migliaia.

L'esplorazione sismica, nata sulla base dell'applicazione pratica dei sensori sismici, è diventata un metodo geofisico efficace per la prospezione dei minerali. Oggi una sola azienda, GEOTECH Seismic Intelligence, è armata con più di 80 stazioni sismiche, decine di vibratori (sorgenti non esplosive di segnali sismici) e circa 300mila ricevitori sismici. Oltre alle tradizionali stazioni via cavo per operazioni onshore e offshore, vengono commissionati sistemi di telemetria nodale (senza cavo) più avanzati.

Vengono utilizzati modelli in miniatura modernizzati di ricevitori sismici con sensori elettronici molecolari ultrasensibili incorporati, dotati di una batteria e ricevitori di segnali da sistemi di navigazione globali (GLONASS, GPS, Beidou), dotati di un sistema per l'accumulo e la trasmissione wireless delle informazioni accumulate oggi non solo nelle prospezioni geologiche.

Il complesso esistente di moderni metodi geofisici (gravimetria, prospezione sismica, prospezione magnetica e prospezione elettrica) consente di ottenere un modello volumetrico dettagliato di un vulcano e persino di determinare la posizione di un solitone di gas sotterraneo ("tubo del gas") che alimenta un vulcano o un terremoto fonte - una delle principali fonti di processi endogeni.

A questo proposito, merita particolare attenzione un ulteriore miglioramento dell'hardware per la previsione del degasaggio dell'idrogeno (protone) del sottosuolo, durante il quale il campo gravitazionale terrestre cambia in modo significativo (previsione sismica) e lo strato di ozono dell'atmosfera viene radicalmente distrutto (previsione di anomalie dell'ozono), nonché la creazione e l'implementazione di sensori sismici più avanzati e convenienti.

La zona di utilizzo totale dei sensori sismici portatili in futuro dovrebbe essere tutte le grandi strutture protette pericolose per l'ambiente (NPP, APES, GRES, ecc.), i ponti e le dighe, tutti, senza eccezione, gli oggetti di costruzione di grattacieli a terra, così come le strutture urbane sotterranee (centri commerciali, attraversamenti, gallerie, metropolitane, reti di approvvigionamento idrico, reti di approvvigionamento di calore e fognature, linee di comunicazione e trincee per cavi elettrici, ecc.). Si consiglia inoltre di utilizzare sensori sismici quando si crea un rigoroso perimetro di sicurezza su oggetti di importanza statale, sulle rotte di gasdotti e oleodotti, nell'area di raffinerie, impianti di GNL, stazioni di compressione del gas e centrali eoliche.

Lo sviluppo di hardware per apparecchiature sismiche ci permette di delineare altre possibili aree della sua applicazione. Anche quando si dota di sensori sismici strade e veicoli senza conducente. Ritengo che, in linea di principio, sia possibile utilizzare i sensori sismici nella tecnologia per creare non solo un codice sismico di qualsiasi tipo di apparecchiatura, ma anche un "ritratto sismico" umano personale (registrazione sismica di passi), che è come individuo e uniche come le impronte digitali.

La rivoluzione tecnica in corso, la digitalizzazione delle informazioni, l'effettivo miglioramento delle apparecchiature geofisiche e delle linee di comunicazione ci consentono di accelerare il raggiungimento di successi rivoluzionari nella previsione, purtroppo, di disastri naturali inevitabili.

In conclusione, è opportuno sottolineare che l'adempimento del compito di salvare il popolo russo e le relative misure per preservare un ambiente favorevole, determinato dalla Strategia di sicurezza nazionale della Federazione Russa11, richiedono una creazione più attiva di un sistema per previsione efficace dei processi negativi, la cui pericolosità oggi non è diminuita. Nel 2020, secondo l'US Geological Survey (USGS), nel mondo si sono verificati 13 654 terremoti di magnitudo superiore a 4. Quest'anno le eruzioni dell'Etna non si fermano in Italia, si sono svegliati Stromboli, vulcani in Kamchatka e Kuriles, in Indonesia, Islanda, Costa Riquet, Repubblica del Congo e Filippine. Terremoti e vulcani rimangono una sfida relativamente senza risposta per la civiltà moderna.

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