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:

Весенний детокс - 9 шагов

Весенний детокс» – популярный во всем мире метод общего оздоровления. Не секрет, что наше поведение подвержено сезонным изменениям, и большинство людей зимой ведут менее подвижный образ жизни, едят больше, и в том числе - тяжелой пищи.
Подробнее »»

Как сэкономить на еде без ущерба для здоровья 

Часто на питание уходит довольно большая часть бюджета семьи. Это неудивительно: питаться хочется вкусно, разнообразно и полезно.
Подробнее »»

Как правильно варить гречку

Лучше варить гречневую кашу в казане или кастрюле с толстым дном.
- Не мешайте кашу в процессе приготовления.

Подробнее »»

Ученые выяснили, чем мозг «жаворонков» отличается от мозга «сов»

По данным британских ученых, «серое вещество» у этих людей работает по-разному.
Подробнее »»

Кожура темного винограда помогает от диабета

Медики открыли, что кожура темного винограда (которую многие, поедая эти вкусные ягоды, просто выбрасывают!) обладает несколькими важными полезными свойства. В частности, она понижает уровень сахара в крови, таким образом, помогая предотвратить диабет вто
Подробнее »»

Читайте также:
22.02 - 23:20

Советы родителям, которые не могут приучить ребенка спать отдельно

Иногда мамы и папы совершают ошибку, позволяя детям спать с ними в кровати. Если вы очень устали и малыш недавно родился, возможно, это оправдано.
Подробнее »»

22.02 - 23:08

СМИ: Меган Маркл и принц Гарри ждут девочку

Сегодня мы писали, что беременная Меган Маркл тайно прилетела в Нью-Йорк, чтобы устроить вечеринку в честь ребенка, baby shower.
Подробнее »»

22.02 - 22:38

Сладости и жиры - эксперты назвали главные опасности

Американские исследователи изучили ранее недостаточно исследованные особенности влияния пищи на организм.
Подробнее »»

22.02 - 22:09

Замороженные овощи, фрукты и ягоды. Плюсы и минусы

Как вы относитесь к замороженным овощам, фруктам и ягодам — часто их покупаете?
Подробнее »»

22.02 - 21:37

Склонность к депрессии определят по зубам человека 

Неожиданный признак определили эксперты, который указывает на предрасположенность к ментальным расстройствам. Так, будущие проблемы оказались связаны с состоянием зубов.
Подробнее »»

22.02 - 21:09

Распространенные виды ангины

С наступлением жарких летних деньков увеличивается количество заболевших людей. Использование кондиционеров, употребление ледяных напитков, купание в холодной воде – все это является предрасполагающими факторами.
Подробнее »»

22.02 - 20:20

Масленица 2019: три рецепта тонких блинов на молоке

Узнайте, как приготовить самые вкусные блины.
Подробнее »»

22.02 - 20:04

Единственное упражнение, которое поможет похудеть и стать сильнее

Если ты хочешь похудеть и укрепить мышцы одновременно (что даст красивый рельеф как у моделей Victoria's Secret), одних кардио-упражнений недостаточно.
Подробнее »»

22.02 - 19:38

Безопасен ли наркоз для новорожденных?

Медики отмечают, что продолжительность анестезии, которая не причинит вред младенцам, должна составлять не более часа.
Подробнее »»

22.02 - 19:06

Эскабече из курицы с шампиньонами

Эскабече – блюдо испанской кухни. Сегодня у меня эскабече из куриной грудки. По этому рецепту мясо получается нежным и очень вкусным
Подробнее »»

22.02 - 18:37

Возрастную слепоту будут лечить на генном уровне - врачи

Эксперты вновь заговорили о появлении на горизонте эффективного метода лечения слепоты.
Подробнее »»

22.02 - 18:07

Фаст-фуд изменяет организм

Вместо вступления

Обилие жиров, присутствующих в фаст-фуде, нарушает состав микроорганизмов в кишечнике, что вызывает воспалительные процессы в органах пищеварительного тракта – это открытие сделали ученые после п
Подробнее »»

22.02 - 17:35

Почему мутирует грипп

Лучшим средством профилактики гриппа медики считают прививки. Делать прививку от гриппа нужно ежегодно, потому что вирусы мутируют, а вслед за мутациями вирусов специалисты меняют и состав вакцин.
Подробнее »»

22.02 - 17:01

Только не это: 7 тем, которые нельзя

Пост-сексуальные разговоры могут укрепить отношения в паре, а могут и разрушить их – это мы молчим о том, что неудачно подобранная тема может даже отбить желание заниматься любовью вновь.
Подробнее »»

22.02 - 16:38

Как приготовить манник на кефире

Пышный и воздушный пирог к чаю.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...