Разрушительное, с огромными жертвами землетрясение в Турции снова ставит вопрос о том, возможен ли научный краткосрочный прогноз землетрясений. Это отнюдь не академическая проблема для 20 миллионов россиян, живущих в сейсмоопасных регионах — на Дальнем Востоке, Камчатке, в Забайкалье, Приамурье, на Северном Кавказе. Как сообщил нам ведущий научный сотрудник Объединенного института физики Земли РАН доктор физико-математических наук ИОСИФ ГУФЕЛЬД, такой способ есть. Он предложен специалистами института и уже используется, но не в России, а в Японии. Добиться финансирования его практического применения на родине оказалось невозможно.
Хотя научные и практические работы по прогнозу ведутся достаточно широко, землетрясения продолжают заставать специалистов и официальные власти врасплох. Основные трудности разработки работоспособной методики прогнозирования связаны с отсутствием до сих пор адекватных для реальной геологической среды физических моделей сейсмического процесса. На основе каких представлений сейчас пытаются делать прогноз? Полагают, что подготовка в земной коре сильнейших землетрясений, при которых выделяется большая энергия, не может остаться незамеченной для геофизических методов контроля среды. То есть медленное накопление в больших объемах значительной упругой энергии должно однозначно отразиться в поведении различных геофизических полей. Многолетний же опыт наблюдений в сейсмоактивных регионах различных стран показал, что аномалии различных геофизических полей носят неустойчивый характер, их морфология не повторяется для различных землетрясений. И вообще многие из аномалий могут быть связаны не только с подготовкой землетрясений, но и с влиянием метеофакторов, изменением гидрорежима и фоновыми тектоническими процессами. И разделить действие этих факторов невозможно.
Причем эти аномалии могут появляться и исчезать за годы и десятилетия, а также непосредственно перед землетрясениями. К тому же выделяемые краткосрочные аномалии чаще всего наблюдаются далеко за пределами будущей эпицентральной зоны. Как делать прогнозы в этой ситуации, которая не укладывается в рамки лабораторных представлений? Не понимая физики развития ситуации, специалисты просто боялись делать какие-либо прогнозы. Попытки реализовать чисто эмпирический прогноз не могли окончиться результативно. Не случайно после разрушительного землетрясения в Кобе (Япония) в печати появились статьи о неспособности современной геофизики и сейсмологии решить проблему прогноза.
Многим стало ясно, что продолжать работу по принципу "искать то — не знаю что" уже нельзя. Первостепенное значение в работах по прогнозу сильных землетрясений имеет разработка физики процесса, понимание его развития.
В каждый относительно короткий период времени мы должны знать, в каком состоянии находится среда — нормальном, фоновом, когда сильное землетрясение не может произойти, или критическом, неустойчивом, когда возможно сильное землетрясение. В этом случае необходимо предупреждение об опасности. Но делать такие обоснованные прогнозы можно на основе знания физики процессов и использования соответствующих средств мониторинга, которые позволяют судить о развитии сейсмотектонической ситуации.
В лаборатории геоэлектродинамики Института физики Земли им. Шмидта РАН предложены новые представления о физике неустойчивого состояния земной коры, учитывающие геологические данные о газовом дыхании Земли. Неустойчивое состояние земной коры связывается с восходящей диффузией легких газов, гелия и водорода. Причем эффекты, сопровождающие диффузию легких газов, являются универсальными. Они проявляются не только в горных породах, но и в тепловыделяющихся элементах атомных реакторов, а также в материалах, элементы которых химически не взаимодействуют с этими газами.
В геологической среде потоки легких газов непрерывны, но их интенсивность несколько меняется. В результате объем твердой фазы то увеличивается, то уменьшается. Это приводит к появлению дополнительных напряжений и формированию состояния с постоянной энергонасыщенностью, близкого к предельному. Этим и можно объяснить неустойчивость земной коры. Потоки легких газов несколько больше в разрывных структурах и границах блоков, где эти эффекты проявляются более контрастно. Это фоновая ситуация, прежде всего в асейсмичных зонах.
В сейсмоактивных регионах условия отличаются. Здесь на земную кору снизу действуют дополнительные силы геодинамической природы, связанные с процессами в мантии Земли. Под действием этих сил происходит смещение блоков по границам, которые уже находятся в предельном энергетическом состоянии. Если восходящий поток легких газов регулярный, то смещение блоков сопровождается слабой сейсмичностью. Однако если регулярность восходящих потоков легких газов нарушается, то появляются условия для перехода среды в критическое состояние в большом объеме, т. е. осуществляется процесс подготовки очага сильного землетрясения.
Мониторинг всех этих состояний возможен на основе анализа данных о слабой сейсмичности. Уже сейчас можно предложить научную стратегию прогноза наиболее вероятных мест сильнейших землетрясений и методологию оценки сейсмически безопасных периодов. Это позволит отказаться от эмпирических оценок, которые являются основой прогноза в настоящее время.
Решаема и проблема прогноза времени сильнейших землетрясений. Уже доказано, что прогноз времени в контролируемых регионах можно делать с точностью до суток по аномальному поведению ионосферы. Эта методология также разработана в лаборатории геоэлектродинамики. Было показано, что если определенная область среды находится в критическом состоянии, то она излучает инфразвуковые волны, которые и вызывают возмущения ионосферы. Это состояние ионосферы фиксировалось точными радиофизическими методами. Сочетание ионосферных и сейсмических методов мониторинга позволит существенно продвинуться в решении проблемы прогноза землетрясений.
Специалисты Института физики Земли пытаются наладить на Камчатке и Курилах — в наиболее сейсмоопасных районах России — ионосферный мониторинг краткосрочной сейсмической опасности, но ни одно государственное ведомство не проявляет интереса к эти работам, хотя сотрудничество со стороны института предлагалось. В то же время разработанные в Институте физики Земли ионосферные методы оценены в Японии, и работы там проводятся на контрактной основе.