11.08 - 20:07

Ученые раскрыли удивительный секрет землетрясений


 

Европейские геологи обнаружили, что сила техногенных землетрясений, вызванных закачкой в скважины воды, может уменьшаться при повышении давления в жидкости.

 

Об этом сообщили ученые в Nature Communications.

К такому эффекту приводит переход воды в разломе в сверхкритическое состояние, в результате чего она поглощает большое количество тепла и не дает горной породе плавиться. Этот механизм можно использовать для управления сейсмической активностью, вызванной работой геотермальных электростанций.

Известно, что жидкость, которая попадает в разломы горных пород под высоким давлением естественным образом или в результате деятельности человека (например при добыче нефти методом гидроразрыва пласта или в результате работы геотермальных электростанций), может приводить к заметному усилению сейсмической активности. Например, недавно ученым удалось доказать, что мощное землетрясение в Южной Корее в 2017 году у города Пхохан (его магнитуда составила 5,4) было вызвано именно закачкой воды в скважину геотермальной электростанции. Чуть более слабые аналогичные землетрясения наблюдались в 2006 и 2014 годах и в Европе.

Однако зависимость мощности этих землетрясений от условий работы станций все еще остается довольно мало изученной, в первую очередь — из-за недостаточного количества данных. Например, для зависимости силы землетрясений от давления в жидкости существовали только теоретические оценки, экспериментально же их удавалось проверить лишь для отдельных случаев, в которых условия были достаточно далеки от реальных. Более полное исследование в лабораторных условиях провели геологи из Швейцарии, Великобритании и Франции под руководством Мари Виолэ (Marie Violay) из Федеральной политехнической школы Лозанны. Исследователи изучили, как изменение давления жидкости в разломе влияет на механические свойства горной породы и мощность возможного землетрясения. В своем эксперименте ученые проводили измерения сдвигового напряжения в небольшой модели геологического разлома в сухих условиях и при наличии в нем воды под низким и высоким давлением. Также ученые проследили за изменением микроструктуры породы в различных условиях.

Авторы работы отмечают, что, поскольку движение горных пород в разломе друг относительно друга во время землетрясения происходит с довольно большой скоростью (до метра в секунду), то одним из наиболее важных фактором, влияющим на силу землетрясения, оказывается разогрев, который происходит в результате трения пород с двух сторон разлома. При этом в сухом состоянии и при наличии в разломе жидкости этот разогрев по-разному протекает.

Оказалось, что возможных механизмов разогрева в такой ситуации может быть два: при относительно небольших сдвиговых скоростях происходит резкий разогрев породы (flash heating), который приводит к ее локальному плавлению, в результате чего коэффициент трения резко падает, а сила землетрясения увеличивается. При более высоких скоростях доминирующим становится другой механизм — создание избыточного давления за счет разогрева жидкости (thermal pressurization), и как это сказывается на силе землетрясения — до проведения эксперимента было неясно. При этом, в отличие от первого варианта (который наблюдается в сухих условиях), второй механизм реализуется только при наличии в разломе воды под достаточно большим давлением.

Микрофотографии поверхности модельного геологического разлома: в начальном состоянии (a) b после проведения экспериментов: в сухих условиях (b), с жидкостью под небольшим давлением (c) и с жидкостью под высоким давлением (d)

Результаты лабораторного эксперимента показали, что вода в этом случае переходит в сверхкритическое состояние, в котором разница между жидкостью и газом стирается, и может поглощать очень большое количество выделяющегося тепла. Таким образом, она становится буфером для выделяющейся тепловой энергии, не дает расплавиться горной породе, и из-за этого уменьшает силу землетрясения.

Ученые показали, что сила землетрясения в присутствии в разломе воды оказывается очень чувствительна к ее термодинамическим свойствам и поэтому сильно зависит от давления, под которым эта жидкость находится. Переход от режима резкого разогрева к сверхкритическому состоянию происходит при давлении от десяти до двадцати мегапаскалей. Модельные эксперименты проводились при давлениях в один мегапаскаль (это около 10 атмосфер), при котором наблюдался режим, аналогичный сухому состоянию, и при давлении 25 мегапаскалей (около 250 атмосфер), при котором плавления образцов не наблюдалось.

По словам авторов работы, максимальный эффект ослабления землетрясений при высоких давлениях жидкости должен наблюдаться в земной коре на глубине от 2 до 5 километров — именно такие скважины используются сейчас в геотермальных станциях. При этом используемые для закачки жидкости давления даже больше тех, которые рассматривались в эксперименте — до 50 мегапаскалей. На большей глубине (и при более высоких давлениях) эффективность механизма будет падать.


Источник: Новости Ю

Ключевые слова:
Читайте также:
20.09 - 08:34

Использование бытовой химии может привести к ожирению

Частое применение чистящих средств в быту способно привести к набору избыточного веса и нарушению состава микрофлоры.
Подробнее »»

20.09 - 08:02

Гель-лак и рак кожи: может ли УФ-лампа нанести вред

В последние годы у женщин появилась настоящая палочка-выручалочка: гель-лак, который не облупливается, не скалывается, который не надо сушить часами и бояться до чего-нибудь дотронуться, а главное – он держится минимум две недели.
Подробнее »»

20.09 - 07:06

Возле египетского храма обнаружили новую статую сфинкса

Сфинкс, найденный в египетском городе Ком-Омбо
Подробнее »»

20.09 - 06:33

Cлоятся и ломаются: почему испортились ногти после гель-лака

Сейчас редкие женщины пользуются обычными лаками. Большая часть представительниц прекрасного пола давно перешла на гель-лаки.
Подробнее »»

20.09 - 06:06

В Америке курсирует фудтрак с мороженым из нута

А вы знали, что можно готовить веганское мороженое из нута? В Америке даже курсирует фудтрак, предлагающий отведать полезное лакомство.
Подробнее »»

20.09 - 05:29

Роботов-убийц заставят признаваться людям в преступлениях

Ученые смогут повысить уровень доверия человека к будущим "электронным солдатам".
Подробнее »»

20.09 - 05:01

Стало известно, когда в Украине будут первые заморозки

Скоро похолодает
Подробнее »»

20.09 - 04:33

Всем, кто боится уколов от гриппа, предложат пластырь

Забудьте о прививках против гриппа в виде уколов! Ученые разработали вакцину сразу против нескольких штаммов неприятной болезни, которую можно использовать самостоятельно в виде пластыря.
Подробнее »»

20.09 - 04:05

Найдены ключевые гены старения

Важную роль в процессе играет сплайсосомы.
Подробнее »»

19.09 - 23:38

Нейроны чувств: на что похож мозг влюбленного человека

Многие исследователи пытались найти химические и биологические причины любви, но только американскому антропологу Хелен Фишер (Helen Fisher) из Института Кинси удалось буквально сфотографировать это чувство, вернее то, как оно отражается в мозге человека.
Подробнее »»

19.09 - 23:01

7 лайфхаков, которые должна знать каждая блондинка

Совершенно не важно, натуральный у тебя цвет или восемь колористов восемь часов колдовали над сложным многогранным окрашиванием. Чтобы волосы были блестящими, чтобы не проступала прозелень, концы не секлись, а корни не выглядели неряшливо, возьми на воору
Подробнее »»

19.09 - 22:24

Танцуем и худеем: 5 лучших вариантов получить стройное тело

Танцы помогают похудеть и это факт. Тем более, любому человеку будет приятно худеть в танце: это весело, интересно и нисколько не надоедает.
Подробнее »»

19.09 - 22:07

3 мифа о браке

Многие молодые девушки стремятся поскорее выйти замуж. Создать семью, родить ребёнка и жить долго и счастливо. Но всё ли так радужно, после обмена кольцами, как мы себе это воображаем?
Подробнее »»

19.09 - 21:30

Аспирин оказался опасным для здоровья

Сотрудники медицинских учреждений часто советуют пожилым людям, перенесшим инфаркт или инсульт, принимать аспирин в качестве профилактики.
Подробнее »»

19.09 - 21:07

Ученые нашли причину постоянного аппетита

Доказано наукой: лишний вес снижает вкусовую чувствительность, а это заставляет мозг требовать больше еды.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...