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:

Эпиляция или депиляция — что лучше для зоны бикини 

В современном мире существует много способов удаления волос: шугаринг, воск, лазерная эпиляция, обычное бритье и другие.
Подробнее »»

Эксперты назвали самое простое и эффективное упражнение для похудения

Эксперты назвали самое простое и эффективное упражнение, которое поможет избавиться от лишнего веса без финансовых затрат.
Подробнее »»

Смена пола не затронула мозг голубоголового губана

Биологи из Новой Зеландии выяснили, что у самок голубоголового губана при превращении в самцов кардинально меняется активность генов в половых железах, но не в головном мозге.
Подробнее »»

В Уганде побороли вспышку лихорадки Эбола

Сейчас людей под наблюдением нет
В Уганде удалось побороть вспышку лихорадки Эбола, которая была зафиксирована в округе Касесе.

Подробнее »»

Почему зудит язык: причины дискомфорта

Такое состояние наблюдается, если в организме недостаточное содержание витамина В12.
Подробнее »»

Читайте также:
16.07 - 14:01

Как выглядят модные джинсовые шорты на лето 2019: 5 самых трендовых моделей

Джинсовые шорты – неизменный атрибут летнего гардероба. На какую модель сделать ставку этим летом, чтобы выглядеть модно и актуально? Специально для тебя мы составили список из 5 главных трендов!
Подробнее »»

16.07 - 13:57

Болезни полости рта мешают женщинам беременеть

Шансы на беременность тем выше, чем более здоровыми у женщин являются зубы и десны, заключили австралийские ученые.
Подробнее »»

16.07 - 13:02

Леонардо ДиКаприо считает, что Голливуд ждут «темные времена»

Через три недели в США начнется прокат «Однажды в Голливуде», и промо-кампания девятого по счету фильма Квентина Тарантино идет полным ходом.
Подробнее »»

16.07 - 12:33

Как выбрать мужские шорты: пять «да» и три «никогда»

Какими должны быть мужские шорты, чтобы сидели идеально, смотрелись классно, да еще и соответствовали трендам сезона?
Подробнее »»

16.07 - 12:03

Новое исследование ученых раскрыло секрет зеленого чая

В напитке найдено вещество, намного мощнее, чем витамины С и Е
Ученые на протяжение многих лет спорили о пользе зеленого чая.

Подробнее »»

16.07 - 11:42

Настойчивые койоты успешно обучились новым навыкам у сородичей

Американские биологи выяснили, что взрослые койоты могут учиться выполнению новых задач у своих сородичей.
Подробнее »»

16.07 - 10:35

Косметологи одобряют: топ процедур, которые можно делать летом

Середина лета, и так хочется в эту пору быть неотразимой.
Подробнее »»

16.07 - 10:09

Названы простые способы, которые помогут перейти на правильное питание

Американские специалисты разработали свод рекомендаций о тех простых способах, которые помогают перейти на правильное питание, сообщил Medicalxpress.
Подробнее »»

16.07 - 10:02

Требования к аптекам, в которых будут реализовываться наркотические вещества и прекурсоры

Чтобы иметь возможность хранить и продавать в аптеке наркотические вещества, необходимо сначала получить соответствующее разрешение от Нацполиции
Подробнее »»

16.07 - 09:50

Груши – одни из лучших летних фруктов для похудения

Груши помогают быстро насытиться, их употребление эффективно для сбрасывания лишнего веса.
Подробнее »»

16.07 - 09:04

Британские ученые назвали главного врага похудения

Это было подтверждено экспериментально
Ученые из Британии определили главного врага похудения, и это даже не еда.

Подробнее »»

16.07 - 08:29

Что надеть, чтобы «похудеть»

Мы все чаще слышим слова, что девушки прекрасны в любом весе, если они выглядят здоровыми, а остальное –страхи и влияние со стороны общества.
Подробнее »»

16.07 - 08:09

Beauty-гид: как правильно спасаться от солнца в городе

Если ты перестала ходить в солярий и грезить золотистым загаром – это большой шаг навстречу здоровью кожи, но А-лучи, вызывающие рак и старение, догоняют нас и в повседневной жизни. Разберемся, как обезопасить себя.
Подробнее »»

16.07 - 07:40

Недоношенные дети столкнулись с романтическими проблемами во взрослом возрасте

У детей, родившихся раньше срока, а также у детей с маленьким весом при рождении меньше шансов встретить романтического партнера, вступить в половой контакт и завести детей, выяснили ученые из Великобритании и Германии.
Подробнее »»

16.07 - 07:06

Какие преимущества дает употребление ягод

Ученые из Германии рассказали о преимуществах, связанных с употреблением ягод. Среди полезных свойств: влияние на сердечно-сосудистую систему и иммунитет.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...