Текст книги "Источник землетрясений в свете догмы Рейда-Рихтера (СИ)"

Автор книги: Сергей Бычков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 5 страниц)

Рис.4

Рис.4, где:

1.Горный массив до изменения горного давления,

2. Радиолиз. Образование в массиве свободных радикалов радиоактивной природы,

3. Появление в массиве электрического заряда и сил электрической природы,

4. Образование в массиве сил магнитной природы,

5. Цепная химическая реакция в массиве,

6. Поляризация массива, Электромеханические эффекты (пьезо, пиро, сегнето и др.)

7. Цепная реакция Магнитопластичности,

8. Исход газов из кристаллических решёток массива, изменение объёма массива,

9. Линейное и объёмное расширение массива вследствие стрикций,

10. Деппининг дислокаций массива вследствие магнитопластичности,

11. Сейсмический удар в массиве.

Предлагаем вам на анализе существующих знаний и накопленного человечеством опыта рассмотреть возможность прохождения землетрясений с последующим заключением о возможности (невозможности) электромагнитных и химических явлений участвовать в процессе землетрясений. Обращаем внимание, что главным и необходимым условием для начала процесса необходимо изменение горного давления в массиве и образования электрического заряда.

Физические, химические и механические явления, сопровождающие процессы землетрясений

Явление магнитопластичности.

В настоящее время хорошо известно и изучено явление снижения прочностных характеристик кристаллов помещённых в магнитное поле. В некоторых случаях явление приобретает цепной характер с растрескиванием массива в течение миллиардной доли секунды и катастрофической потерей прочности всего массива. Дело заключается в том, что деппининг дислокаций и прогресс трещиноватости массива в обычных условиях ограничен тем, что в процессе существования кристалла происходит постоянный обмен электронами между дислокацией и стопором (примесью, другой дислокацией). Процесс обмена происходит почти мгновенно, что не позволяет дислокации двигаться (совершать деппининг). Кристалл, а значит, и весь массив находится в "заторможенном" стабильном состоянии. Деппинингу дислокации мешает кулоновская сила притяжения электронов. Помещение кристалла в магнитное поле производит спиновую конверсию атомов из короткоживущего синглетного состояния S в триплетное долгоживущее состояние T, из которого обратный перенос электрона запрещён по спину:

(Cl_d^-+〖M_g〗^(2+) ) 〖_(→╖←)^(e^– )〗(C ̇l_(d_(↓╖F) ) 〖M ̇_g〗^+ )^S (H╖→)╖K_ST (C ̇l_(d_(↓╖F) ) 〖M ̇_g〗^+ )^T(8)

где: е– – перенос электрона и образование дислокации в синглетном состоянии,

Н – магнитное поле,

Кst – скорость спиновой конверсии в триплетном состоянии,

F – Двигающаяся дислокация

Физически, это означает то, что магнитное поле освобождает дислокацию от кулоновского притяжения и увеличивает время жизни нахождения в " размороженном состоянии или с выключенным кулоном". То есть увеличивается вероятность деппининга, которое может привести к очень быстрому, цепному растрескиванию массива с "коллапсом всего кирпича". Это надёжно подтверждено экспериментально и убедительно подкреплено теорией поясняющей суть процесса в работе. Особенно хорошо это описал член РАН А. Л. Бучаченко в отмеченной нами выше работе [2]. Особого внимания в указанной работе заслуживают кинетические процессы магнитопластичности и сравнения их с кинетическими особенностями цепных химических и ядерных реакций. По сути, дислокация, в момент обмена электронами со стопором превращается в своеобразный свободный радикал, или выступает в роли нейтрона в процессе ядерной реакции, столь необходимые для старта цепных реакций, а спиновой запрет возврата электрона со стопора на дислокацию под действием магнитного поля, это своеобразный включатель процесса, или детонатор процесса магнитопластичности. То есть, зная кинематику цепных реакций, мы можем утверждать, что на практике процесс магнитопластичности должен иметь огромные скорости прохождения деформаций, которые принимают вид катастрофических разрушений горного массива. К этому следует добавить такие важные дополнения, как факты, приведённые в диссертации [16], в которой доказана аномальная чувствительность магнитопластического эффекта к слабым дозам рентгеновского облучения образцов и к одновременному действию слабых электрических полей, а также механических напряжений. Не потому ли львиная доля горных ударов и внезапных выбросов происходит в угольных шахтах, где, как известно, уголь почти везде слаборадиоактивен и наша идея о воздействии радиолиза на процесс подвижек земной коры находит своё подтверждение? Впрочем, как и горное давление в шахтах, которое в виде гравитационных и деформационных напряжений со значительной амплитудой ежечасно изменяются в горных выработках по мере проведения подготовительных выработок и отработки полезного ископаемого? Не оно ли вкупе с магнитопластичностью, радиолизом и другими факторами провоцируют подвижки горного массива в виде горных ударов и внезапных выбросов? Так возможна ли ситуация, когда процесс магнитопластичности выступит движущей силой землетрясения? Мы думаем, что это вполне возможно.

Магнитострикция, электрострикция и другие виды стрикций.

Все виды стрикций являются родственными явлениями, заключающееся в том, что при изменении состояния намагниченности тела, приложении к нему электрического поля, деформационно-механических и тепловых нагрузок, его объем и линейные размеры горного массива изменяются. Выше мы рассмотрели принцип минимума энергии применительно к горному массиву и выяснили, что для выделения потенциальной энергии деформаций необходимым условием является изменение объёма тела или формы, что мы собственно и имеем при стрикционных процессах. Эффект стрикций вызван изменением взаимосвязей между атомами в кристаллической решётке, и поэтому свойственен абсолютно всем веществам. Изменение формы тела может проявляться, например, в растяжении, сжатии, изменении объёма. Относительное удлинение ΔL / L обычно варьируется в пределах и в среднем составляет ) 0,001 – 0,003 %. Однако в 1961 г. у некоторых элементов был открыт эффект гигантской магнитострикции, величина которого больше на два порядка и доходит до 0,5 %. Необходимо отметить ещё одну очень важную особенность этих эффектов – при взаимном воздействии друг на друга стрикции вызывают аномалии, вызывая своеобразный стрикционный резонанс. Например, наложение термострикции на обычное тепловое расширение приводит к аномалии в ходе теплового расширения. В некоторых феромагнитах и антиферромагнитах эти аномалии очень велики. А наложение напряжений при механострикции на магнитострикцию приводит к перераспределению магнитных моментов доменов, что ведёт к значительному изменению намагниченности, а это в свою очередь дает, дополнительную, резкую, похожую на толчок, деформацию. В наше время для получения искусственных алмазов используют несколько технологий, одна из которых основана как раз на явлении электрострикции. Эта технология заключается в производстве алмаза из кристаллического углерода, который помещают для обработки в специальный пресс. Сначала в камеру, где находится графит, подаётся вода под давлением в несколько десятков тысяч атмосфер. Таким образом, в камере создается высокое давление. Затем вода замерзает под действием хладагента, в результате чего давление увеличивается в 10 раз. На последнем этапе камера, в которой находится углерод, подключается к электрическим шинам и подается мощный электрический разряд длительностью в десятые доли секунды. В момент прохождения заряда в графите происходит явление электрострикции. Оно аномально усиливается другими стрикциями и создаёт ударную (сейсмическую) волну, которая на несколько порядков увеличивает и без того высокое давление в камере и в образце графита и он перекристаллизовывается в алмаз. Это точно повторяет картинку землетрясений, только в миниатюрном масштабе. Очевидно, что явления стрикций в горном массиве играют особую и решающую роль при вулканических типах землетрясений, так как огромный температурный перепад сопровождает и характеризует этот тип землетрясений. Явлениями стрикций и магнитопластичности можно легко объяснить хорошо известные факты, предваряющие внезапные выбросы породы и газов шахтах: шелушение забоя, стреляние забоя кусочками породы, различного рода шумы, нарастание газовыделения, потрескивание и другие подобные явления. Так же, как и гул при землетрясениях, напоминающий шум танковой колонны или огромного роя пчёл, и он ничем не будет отличаться от гула, издаваемого мощным трансформатором, который гудит именно по причине сжатия – растяжения сердечника трансформатора. Суть эффекта магнитострикции пояснена на Рис.5

Рис.5 Магнитострикция

Радиолиз.

Разложение химических соединений под действием ионизирующих излучений в результате протекания радиационно-химических реакций. При радиолизе могут образовываться как свободные радикалы и ионы, так и отдельные нейтральные молекулы, вызывающие процессы деструктивного характера, протекающие при поглощении веществом энергии ионизирующего альфа-излучения. Альфа-излучение – это ядра атомов гелия, которые положительно заряжены. Естественное испускание характерно для неустойчивых радионуклидов рядов тория, урана. Альфа-частицы вылетают из ядра со скоростью до 20 тысяч км/сек. Они образуют сильную ионизацию среды, отрывая электроны из орбит атомов. Помимо свободных радикалов и ионов, которые сами по себе способны включить процесс цепной химической реакции, в результате радиолиза образуются углеводородные продукты, которые вносят свою лепту в процесс подвижек земной коры. Хорошим примером радиолиза под действием альфа – излучения может служить распад молекулы воды, которой предостаточно в земной коре, по следующей схеме: под действием излучения из молекулы воды выбивается электрон и образуется положительно заряженный ион воды:

γ→Н2О →е– + Н2О+ (9)

"Вырванный" электрон присоединяется к нейтральной молекуле воды, образуя отрицательный ион воды:

е– + Н2О → Н2О– (10)

Ионы воды, которые при этом образовались, в свою очередь диссоциируют с образованием свободных радикалов водорода и гидроксида

(Н∙ ОН∙): Н2О+ → Н+ + ОН∙; Н2О-→ Н∙ + ОН– (11)

Срок жизни свободных радикалов – доли секунды, в течение которых наступает рекомбинация и восстановление нормальных молекул воды. Однако в результате исключительной реактивной способности в эти короткие промежутки своего существования свободные радикалы воды дают толчок другим реакциям, развивающимся по цепному самоускоряющемуся типу, а также, что особо важно для нас, к нарушению ее кристаллической структуры. То есть возникает радиастрикция, или деформация горного массива под действием радиации. Учитывая то, что носители радиоактивности широко распространены в земной коре и то, что радиолиз может радикально смещать равновесие химических реакций, инициировать и катализировать прохождение различных процессов, то нам следует признать, что радиолиз вполне может и является одним из потенциальных виновников спускового крючка подземных толчков.

Электромеханические эффекты

Пьезоэффект

Один из эффектов этого класса – пьезоэффект. О нём все всё давно знают, этот процесс изучен вдоль и поперёк, но почему-то (почему?) считается, что он никак не способен повлиять на такие мощные процессы, как подземные толчки. Но, важен не сам пьезоэффект, а то, что это ещё одно практическое доказательство возникновения электрических и магнитных полей в горном массиве, способных не только вызвать появление электрического заряда, но и способность горного массива деформироваться и в процессе деформации изменять свои геометрические параметры. Как мы знаем, существуют два взаимообратных пьезоэффекта: Прямой пьезоэффект возникает в том случае, когда упругая деформация кристалла ассиметрично искажает распределение положительных и отрицательных зарядов в структуре твёрдого тела, в результате чего возникает общий дипольный момент, те сеть возникает поляризация твёрдого тела. Как итог появляется электромагнитное поле. Обратный пьезоэффект возникает в массиве в том случае, когда внешнее электромагнитное поле вызывает искажение его размеров, проявляющееся в виде его деформации.

5.4.2. Пироэлектрический эффект

Следующий из эффектов этого класса – пироэлектрический эффект. Пироэлектрики – кристаллические диэлектрики, обладающие самопроизвольной или спонтанной поляризацией в отсутствие внешних воздействий. Обычно спонтанная поляризация не заметна, так как электрическое поле, создаваемое ею, компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые появляются на поверхности пироэлектрика из его объёма и из окружающего пространства. При изменении температуры величина спонтанной поляризации изменяется, что вызывает появление электрического поля, которое можно наблюдать до его компенсации свободными зарядами. Изменение спонтанной поляризации и появление электрического поля в пироэлектриках может происходить не только при изменении температуры, но и при механической деформации. Поэтому все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот. Существование спонтанной поляризации, другими словами несовпадение центров тяжести положительных и отрицательных зарядов обусловлено достаточно низкой симметрией кристаллов.

5.4.3 Сегнетоэлектрический эффект

Следующий эффект этого класса – сегнетоэлектричество, или явление возникновения в определенном интервале температур спонтанной поляризации в кристалле, даже в отсутствии внешнего электрического поля, которое может быть переориентировано его приложением. Сегнетоэлектрики отличаются от пироэлектриков тем, что при определённой температуре их кристаллическая модификация меняется и спонтанная поляризация пропадает. При возникновении спонтанной поляризации сегнетоэлектрики обладают выраженным аномалиям электрических и других свойств, и в них при температуре ниже точки фазового перехода возникают спонтанные деформации и понижается симметрия решетки.

Эффект генерации электрического заряда при кристаллизации элементов горного массива

При соприкосновении двух тел, состоящих из различных веществ либо из одного вещества, но в разных фазах, на их границе возникает электрический заряд. Известно, что большинство примесей не передаются кристаллу, когда он начинает расти. При этом примеси скапливаются на границе твердой и жидкой сред, в виде двух слоев электрических зарядов разного знака, которые вызывают значительную разность потенциалов. Можно ожидать, что, вследствие различий в подвижности ионов разных фаз горного массива, при кристаллизации и перекристаллизации элементов массива, будет происходить сепарация ионов, а в результате – его электризация. Такое представление было выдвинуто Воркменом и Рейнольдсом [17], которые наблюдали электризацию при кристаллизации льда, но еще в 1942 г, Рибейро установил, что это справедливо не только для льда, но для органических диэлектриков и других материалов. Необходимо заметить, что процессы кристаллизации элементов горного массива предшествуют и сопровождают все виды землетрясений, за исключением обвальных, техногенных и динамических проявлений в шахтах. Возникновением электрического разряда при кристаллизации льда можно объяснить происхождение морозобойных землетрясений, а процессами кристаллизации пород горного массива можно объяснить вулканические и глубокофокусные землетрясения.

Сущность приведённых выше эффектов сводится к тому, что помещенные в электрическое поле породы массива начинают взаимодействовать с ним в зависимости от свойств пород и интенсивности поля. При наличии свободных зарядов – электронов или ионов, они начинают перемещаться, т.е. появляется электрический ток. Обратный процесс происходит при деформации пород. В породах, не обладающих свободными зарядами, происходит либо смещение внутренних связанных зарядов и неполярные электрически нейтральные молекулы становятся полярными, либо происходит ориентирование молекул, обладающих дипольным моментом. То есть происходит поляризацией породы со всеми вытекающими из этого последствиями – в горном массиве начинаются происходить деформации, которые аномально усиливают друг друга, вызывают другие реакции горного массива и вполне могут послужить спусковым крючком землетрясения, горного удара или внезапного выброса. А то, что порода может прекрасно служить проводником электрического тока, было доказано много раз. Например, Ф.Т. Фройнд [F.T. Freund], поставил опыт [18], который показал, что горная порода фактически является проводником. Проводимость породы, подверженной механическому удару или напряжению, увеличивается во много раз. Его опыт Рис.6 показал поведение образца породы (гранит – пурпурный прямоугольник) под действием механического возбуждения ("удар" – жёлтая стрелка, жёлтая вертикальная линия). Электрический ток (синяя кривая) измерялся между электродом (красный прямоугольник) и тремя катушками (оранжевый, зелёный и синий прямоугольники).

╘ Sott.net, на основе данных F.T. Freund

Рис.6 Электрические эффекты механического удара по граниту.

До удара электрод и три обмотки показывают нулевой сигнал. Внутри породы электрический ток отсутствует. После удара (примерно через 50 микросекунд) гранит начинает проводить электричество. Все три катушки и верхний электрод фиксируют внезапный скачок электрического тока, идущего через камень.

Цепная химическая реакция в горном массиве

Причины появления электрического заряда, ЭДС самоиндукции и свободных радикалов в горном массиве, приводящих к цепной химической реакции и взрывной десорбции газов в горном массиве при изменении горного давления, хорошо объяснимы в сравнении с Холодным взрывом. Холодный взрыв [14, 15] явление цепной химической реакции, происходящей при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю. Эффект был открыт в 1980 году в Институте химической физики АН СССР. Первоначально реакция была обнаружена для смеси метил циклогексана и хлора, охлаждённой до температуры ~10 К. Инициирование реакции обеспечивается лучом лазера, разбивавшим молекулы хлора на активные радикалы. В дальнейшем смесь быстро охлаждалась, превращаясь в стекловидную массу. В диапазоне температур от 60 до 10 К происходит взрыв. Механизм реакции объясняется наличием в образце деформаций сжатия, возникающих при быстром охлаждении в ходе самой реакции. При понижении температуры деформации в образце не успевают релаксировать, в породе появляются свободные радикалы, их число лавинообразно нарастает, что приводит к взрыву. Отличие процесса подвижек массива от процесса Холодного взрыва заключается в том, что в горной породе возникают не деформации сжатия, а деформации растяжения, а инициатором начала цепной реакции служит не луч лазера, а резкое изменение горного давления. А дальше всё происходит, как при Холодном взрыве – деформационные напряжения в горной породе не успевают релаксировать, в породе происходит образование свободных электронов-радикалов, электрического заряда и связанных с ним процессов электромеханических эффектов, поляризации пород, лавинообразного потока свободных радикалов, цепным реакциям растворённых в кристаллических решётках газов и обвальному деппинингу дислокаций. Всё это приводит к Деформационному взрыву, а он в свою очередь к образованию ударной волны. Основной идеей Деформационного взрыва является утверждение того, что весь процесс построен на скачкообразном изменении горного давления в массиве и появлению за счёт этого в массиве электрического заряда и как следствие к различным электромеханическим процессам в массиве, одним из которых является исход газов из кристаллической решётки пород горного массива. Это порождает перестройку кристаллической решётки и, следовательно, вся запасённая энергия сжатия кристаллической решётки реализуется в виде ударной волны. Если рассматривать процесс землетрясения и внезапного выброса с самого начала, то есть от начала формирования горного массива, то за многие миллионы лет газы атмосферы, газы углеводородов, магматические и другие газы, под действиями высоких температур и горного давления сорбировались породами горного массива в виде адсорбций, абсорбций и хемосорбций. В результате этого создавались связи с образованием устойчивых химических соединений, то есть в кристаллических решётках пород образовывались твёрдые растворы газов. Такая возможность была доказана российскими учёными, которые выполнили комплексные исследования по накачке пород газом (И.Л.Гуфельд, ОИФЗ РАН совместно коллективом НПО "Луч" МинАТОМа), исследования А.Ю. Намиота, М.М. Бондарева из Института Нефти, Л.Л. Шанина из ИГЕМ, В.В. Чердынцева из ГИН [&]. Эти опыты подтвердили, что при повышенных температурах и давлениях, газы, преодолевая энергетическое сопротивление кристаллических связей минералов и пород, вторгаются внутрь их структур, и переводят системы в метастабильную субстанцию. Фотографии каменного угля с включениями твёрдого раствора метана СН4 с помощью электронного микроскопа выполнилавтор научного открытия "Свойство органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов"профессор Айруни А.Т.[19]. То есть, в процессе эволюции произошла накачка горных массивов различными газами и мы, по сути, получили целые горные зоны пород готовые к их мгновенной реализации. Теперь природе остаётся найти "запал" для этой готовой бомбы, чтобы при стечении определённых горных факторов прогремел взрыв. Одним из таких "запалов" являются свободные радикалы газов, которые образуются в горном массиве при резком падении горного давления. Общая формула образования свободных радикалов имеет следующий вид:

X→ X∙+ + e¯ / Y + e¯ → Y∙¯ (12)

В качестве примера рассмотрим прохождение цепной реакции молекулами водорода и кислорода (как наиболее изученной) Рис.7. Инициирования процесса цепной реакции:

H2 + O2→ 2OH∙ (13)

H∙ + O2→OH∙ + O∙ (14)

O∙ + H2→ OH∙ + H∙ (15)

OH∙ + H2→H2O + H∙ (16)

Мы получили три последовательные реакции (14,15,16) с суммирующей реакцией:

Н∙ + О2 + 2Н2 → ОН∙+ 2Н∙ (17)

где одна активная частица превращается в три активных частицы: атомы кислорода O∙, водорода Н∙ и свободный радикал ОН∙

Рис.7 где: O*, H*, OH╦, H2, O2– кислород, водород, их активные частицы и радикал.

Так как цепные реакции очень "капризны" к условиям, составу и прочим различным факторам, некоторые активные частицы могут погибнуть, не дав продолжения цепи, то приведённая схема реакции может выглядеть иначе. На самом деле подробная кинетическая схема химических реакций включает более 20 элементарных реакций с участием свободных радикалов в реагирующей смеси, а при наличии в системе соединений азота, углерода и других примесей число ветвей реакций существенно увеличивается. Не в этом суть, а том, что даже одного радикала с энергией 17 микро Джоуля может хватить, чтобы число активных центров начало расти в геометрической прогрессии и реакция перешла во взрывной режим. Для реакции каждой активной частицы с молекулой исходного вещества требуются миллиардные (!) доли секунды. За эти миллиардные доли секунды должны перестроиться и кристаллические решётки пород вмещающих газ, выделив при этом энергию затраченную массивом на деформацию решёток, изменив при этом свой объём и форму(!). Из практического опыта наблюдения и изучения внезапных выбросов хорошо известно, что в этом процессе могут принимать участие не только метан и водород, но и другие химические вещества. К примеру, известны внезапные одномоментные выбросы в миллионы кубических метров газа. Основными участником таких событий были газы: СH4, СО2, H2, N2 . Например, при Крымском землетрясении 1927 года [20] его очаг располагался в море и рыбаки, находящиеся в это момент в эпицентре, отметили вскипание моря и шум от выводящего из воды газа. Это указывает на то, что при землетрясении происходит резкая десорбция горного массива. Как показывает практика, все представленные в земной коре породы в процессе метаморфизма могут стать абсорбентами газов. Даже основные породы земной коры – базальты, обладающие высокой крепостью и плотностью и, казалось бы, неспособные служить адсорбентом, в процессе метаморфизма становятся идеальными очагами землетрясения. Так результаты [21] бурения сверхглубокой Тюменской скважины, полностью подтверждают этот вывод. С глубины 6424 метра скважина вскрыла толщу базальтов, которые в отличие от аналогичных по возрасту и составу пород,оказались сверхпористыми породами и превратились в идеальные адсорбенты.

Давайте рассмотрим образование малых форм землетрясений – горных ударов и внезапных выбросов с позиций возможности инициирования этого явления цепной химической реакцией. Глазами современной науки [22,23,24] газ, растворённый в горном массиве, при резком уменьшении окружающего горного давления, взрывообразно десорбируется из горного массива с выделением потенциально энергии сжатия газа и прорывается в горную выработку. Но мы прекрасно знаем, что адсорбированный газ при снятии внешнего давления переходит в свободное состояние и выделяется из породы не мгновенно, а в течение одного – двух часов. А абсорбированный газ выделяется из горного массива в течение несколько суток и недель, а хемосорбированный газ покидает горную породу в течение десятков лет и в большинстве случаев остаётся химически связанным с массивом навечно. Очевидно, что в таком случае, ни о каком резком и внезапном выбросе газового "мешка" из горного массива не может быть и речи, ибо свободного газа там нет до той минуты, пока в массиве не пройдёт цепная химическая реакция. Первый вопрос, на который мы должны ответить, это существуют ли в горном массиве те миллионы кубометров растворённого в нём газа? Ещё на заре становления угольной отрасли, немецкий химик Виктор Мейер провёл интересные опыты с определением количества газов, выделяемых из каменного угля при различных температурах [25]. Он нагревал стограммовые кубики угля с длинной ребра примерно 4 сантиметра до 3000 С и получал на выходе в среднем 1850 см3 различных газов (СО2 – 1,4%; СН4 – 98,5%; азота Ν – 0,1%). То есть пылинка угля в 1 грамм выделяет примерно 18,5 см3 газов готовых вступить в химическую реакцию. К этой цифре надо добавить примерно 20% хемосорбированного газа, а также можно с уверенностью сказать, что количество газов при увеличении температуры нагрева угля значительно возрастёт, как и скорость прохождения химических реакций. В таблице 1 приведены некоторые данные по выбросам на шахтах мира [26]:

Страна Шахта

Количество выброшенного угля, т Количество выделившегося газа, м³

Австралия Коллинсвил 800 140000

Великобритания Корвей 2500 70000

Германия Иббенбюрен 2500 4700

Канада Моррисей 3500 60000

Китай Санхуба 12780 1000000

Польша Нова Руда 3000 820000

СССР им. Гагарина

14500 >250000

Турция Козлу 1100 110000

Франция Фонтэн 5600 100000

Япония Юбари Шин 4000 600000

Табл.1 Внезапные выбросы на шахтах мира.

Как мы видим, у природы есть в закромах газ, стремящийся выйти из кристаллической решётки, и он готов в любую минуту мгновенно покинуть своё место в кристаллической решётке породы, чтобы вызвать сейсмический удар.

Прикладная часть

Уже Фарадей знал, что некоторые кристаллы электризуются при деформации и расщеплении. Он писал в 1833 г.: «Под обыкновенным электричеством я понимаю такое, которое можно получить от обычной машины, или из атмосферы, или посредством давления или расщепления кристаллов...» Ещё в конце ХХ века были предприняты первые попытки связать подземные толчки с отдельными электромагнитными явлениями. В этом направлении работали многие известные советско-российские учёные и учёные зарубежных стран: Г.И. Шевцов, Г.А. Соболев, З.И. Стаховская, А.В. Кольцов, О.М. Барсуков, В.Я. Антонченко, Н.С, В.В. Ильин В.В, М. П. Воларович, Э. И. Пархоменко У.Ямазаки, Т.Рикитаки и многие другие. Учёными были проделаны многочисленные полевые и лабораторные исследования горных пород, в ходе которых были выявлены механо-электро-магнитные эффекты присущие горному массиву и которые могли влиять на ход динамических проявлений в горных массивах. Показательна в этом плане диссертация В.С. Жукова [27], который изучал электрические параметры образцов горных пород Ашхабадского полигона при сложном напряжённом состоянии. Им были отмечены значительные знакопеременные вариации электрического сопротивления и электрического поля образцов при одноосном сжатии, которые, как он предположил, обусловлены деформацией и разрушением образцов, что вполне в духе нашей гипотезы Деформационного взрыва горных пород. В диссертации также приведены результаты теоретических и экспериментальных (полевых и лабораторных) исследований структуры и природы вариаций естественного электрического поля и электрического сопротивления горных пород в условиях мощного осадочного чехла. Эти результаты убедительно показывает, что основными причинами аномальных вариаций являются: перераспределение (фильтрация) поровой жидкости в зонах тектонических разломов, трещинообразование при деформации и разрушении горных пород, которые, в свою очередь, обусловлены изменениями тектонических напряжений. В работе также, отмечена способность пород, менять электрические свойства, и изменяются под действием циклов тектонического сжатия и разгрузки и то, что изменение этих свойств может указывать на изменение напряженного состояния и деформации пород. В результате этого, как отметил автор, могут возникать следующие явления: 1. Вариации электрического сопротивления горных пород. 2. Излучение электрических полей за счет пьезоэффекта горных пород. 3. Электрокинетические поля. 4. Другие механоэлектрические явления. Под другими явлениями автор видимо имел в виду различного рода стрикции, пиро и пьезо эффекты, что опять же хорошо согласуется с гипотезой Деформационного взрыва. Проводившиеся отмеченными выше исследователями лабораторное эксперименты также показали, что электропроводность горных пород может значительно увеличиваться при нагружении образцов и их деформировании. Это связывается с изменением структуры породы: изменением извилистости и площади поперечного сечения токопроводящих каналов. При деформации и разрушении горных пород большую роль играет давление поровой жидкости. Его увеличение облегчает разрушение пород и снижает электрическое сопротивление пород. Было установлено, что сопротивление образцов магматических пород в процессе нагружения падает почти на порядок и резко возрастает после разрушения. Рядом исследователей в лабораторных условиях изучались и изучаются электрические эффекты при образовании трещин и возникновении при этом электрического разряда связанного с движением дислокаций в отдельных блоках. В этой связи, основным вопросом при возникновении землетрясения является вопрос – каким образом происходит преобразование энергии деформации горного массива в механическую энергию сейсмического удара? В качестве возможных процессов механического воздействия электромагнитных импульсов на находящиеся в напряженном состоянии геологические структуры исследователями рассматривались все перечисленные выше эффекты, однако учёные недооценили их влияние, на процессы подвижек, посчитав, что перечисленные механизмы либо обладают пренебрежимо малым эффектом механического влияния, либо требуют выполнения маловероятного комплекса условий. Мы категорически не согласны с этим заключением и в качестве оппонирования приводим следующие примеры по различным видам землетрясений: