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:

Как приготовить постное тесто для пирожков и домашнего хлеба

Быстрое постное тесто для пирожков, которое всегда удается.
Подробнее »»

Facebook Messenger добавил новую функцию

В Facebook Messenger появилась функция, позволяющая удалять отправленные сообщения
Подробнее »»

Жителю Санкт-Петербурга повредили кишечник во время колоноскопии

Безобидная, на первый взгляд, процедура привела к госпитализации и последующей операции.
Подробнее »»

В США нашли семью, все члены которой сменили пол

удивительной случайности родители и дети оказались транссексуалами.
Подробнее »»

В Германии создали магниточувствительную кожу для управления электроникой

Инженеры из Германии во главе с доктором Денисом Макаровым создали тонкий магниточувствительный сенсор на основе золотой фольги и ферромагнитных полос.
Подробнее »»

Читайте также:
20.11 - 21:05

Горячий салат из шампиньонов и помидоров черри

Горячий салат может заменить любой гарнир, его можно подавать и как совершенно самостоятельное блюдо. Он вкусен и полезен.
Подробнее »»

20.11 - 20:42

Эксперты рассказали о проблеме быстрого питания

Быстрое питание появилось благодаря нашему ритму жизни. На медленную и вдумчивую трапезу с тремя-четырьмя переменами блюд стало просто жалко тратить время.
Подробнее »»

20.11 - 20:09

Летать в космос будут в скафандрах от кутюр

Космонавты – пухлые белые существа с квадратным рюкзаком за спиной
Подробнее »»

20.11 - 19:22

Рецепт дня: тыквенное ризотто с креветками

Рецепт риса по-итальянски от Ники Белоцерковской, известного блогера и автора кулинарых книг.
Подробнее »»

20.11 - 19:01

Астрономы обнаружили суперземлю на расстоянии шести световых лет от Солнца

У ближайшей к Солнцу одиночной звезды найдена суперземля.
Подробнее »»

20.11 - 18:20

Резкое снижение температуры увеличивает риск инфаркта

Нашу страну стремительно окутали морозы, а столь резкий переход от теплой осени к суровой снежной зиме опасен для людей, у которых повышен риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.
Подробнее »»

20.11 - 18:08

Мужчина вышел из душа и перечеркнул 11 лет брака

Письмо этой женщины, как пожар, распространяется теперь по всему интернету. Реакция Мелани на измену мужа поражает: она трезво оценивает ситуацию, не теряясь в депрессии или буре эмоций. Письмо, которое она опубликовала в Facebook, вновь и вновь перечитыв
Подробнее »»

20.11 - 17:27

Ученые нашли причину непроизвольного движения ног во сне

Немецкие, австралийские и американские ученые смогли найти точную причину возникновения синдрома беспокойных ног, более известного как СБН.
Подробнее »»

20.11 - 17:06

Киношники снимут порно-версию сериала «Друзья»

Актер пока никак не прокомментировал поступившее ему предложение
Подробнее »»

20.11 - 16:41

Названы продукты, которые нельзя есть на завтрак

Специалисты Университета Маккуори в Сиднее (Австралия) осуществили исследование, показавшее, что жирные продукты нельзя употреблять на завтрак.
Подробнее »»

20.11 - 16:08

Раскрыты геологические секреты дна Марианской впадины

За минувшие 50 лет было совершено всего четыре попытки достичь ее дна.
Подробнее »»

20.11 - 15:39

Пять лучших домашних средств от больного горла

Эти натуральные лекарства можно легко приготовить своими руками.
Подробнее »»

20.11 - 15:07

Немного о романтической любви

Когда мы рассуждаем о любви, мы уже заранее во что-то верим. И некоторые готовые представления нам вовсе не помогают.
Подробнее »»

20.11 - 14:37

4 привычки, которые нужно прививать с детства

Самый лучший способ приучить человека к здоровому образу жизни – это формировать необходимые привычки с детства.
Подробнее »»

20.11 - 14:25

Исследователи из США смогут создать полноценную замену мясу

Американские чиновники договорились, каким образом регулировать продукты питания, полученные из клеток животных.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...