Сила разуплотнения поверхностного слоя жидких, твердых и газообразных веществ (стр. 41 )

Если воздействовать на горные породы очага землетрясения или его окружения химически агрессивными растворами, способными производить выщелачивание веществ из вмещающих пород и переотложение их в трещинах и порах, то само катастрофическое землетрясение будет ликвидировано в самом зародыше. Следует отметить, что сам очаг может находиться на глубинах, не доступных подземным водам. Но известно, что очаг возникает как результат геодинамических напряжений в большом участке земной коры, в том числе и в близповерхностных зонах. Поэтому достаточно снять напряжение в этих близповерхностных зонах, чтобы или отдалить его на большие глубины и расстояния от населенных пунктов, или ликвидировать совсем.

Последовательность операций по предотвращению землетрясения следующая: при наличии средне - или долгосрочного прогноза землетрясения на данной территории поперек зоны предполагаемого тектонического разлома бурят сеть скважин с учетом гидрогеологических данных, охватывая при этом все направления и глубины течения подземных грунтовых вод; одновременно по скважинам отбирают пробы грунтов и экспериментально определяют тип жидкости, обусловливающий максимальное снижение упругих напряжений в грунтовом массиве за счет увеличения податливости грунтов к деформациям и/или выравнивания плотности в разных его участках; затем изменяют состав подземных вод, для чего в грунтовый массив закачивают через скважины соответствующий тип и объем жидкости; достаточность ввода жидкости контролируют по появлению вводимой жидкости в контрольных скважинах; одновременно фиксируют количество и силу форшоков (небольших сейсмических ударов, предшествующих землетрясению) или других предвестников землетрясений; при уменьшении их активности закачку жидкости в грунтовый массив прекращают.

Теоретической основой разработки способа предотвращения катастрофических землетрясений мне послужили новые научные идеи об объяснении механизмов действия эффекта Ребиндера и гидротермально-метасоматических процессов рудообразования: МДК-эффект и давление разуплотнения поверхностного слоя воды. МДК-эффект способствует деятельности гидротермально-метасоматических процессов, поддерживая постоянной проницаемость пород и препятствуя закупориванию микропор, сквозь которые идет весь поток минерального вещества. Через механизм диффузионного флюидозамещения МДК-эффект выравнивает плотность пород в разных участках горных пород. Давление разуплотнения способствует созданию эффекта Ребиндера, снижая механическую прочность пород, увеличивая их податливость к механическим деформациям и этим снижая их способность к жестким упругим разрывам, приводящим к землетрясениям. Причем, по моим представлениям, добавка в воду поверхностно-активных веществ, способствующих этому эффекту, только улучшает смачиваемость стенок микропор, благодаря чему вода лучше проникает в них. Само же раздвигание стенок и разрушение породы производит давление разуплотнения поверхностного слоя воды.

По существу, предложенный способ стабилизации грунтового массива в сейсмически опасных районах с целью предотвращения катастрофических землетрясений выглядит несколько фантастическим. Но, по существу, это практически единственный доступный людям и наиболее кардинальный способ воздействовать на земные недра, чтобы повлиять на характер происходящих там тектонических движений и таким образом защитить себя от землетрясений.

Непосредственным опытом подтверждением возможности такого способа предотвращения землетрясений является проведение в США работы по закачке загрязненных радиоактивных отходов военного производства в скважину с целью их утилизации (Bardwell, 1970). Скважина проникла в разрез большой складки вдоль фронта Скалистых гор (штат Колорадо) на глубину около 3,6 км. В течение 4 лет использования скважины для закачки отходов проводились ежемесячные записи объемов закачанной жидкости и сопоставлялись с количеством небольших землетрясений, зарегистрированных в данном районе.

При изучении статистической связи между ними было установлено, что число мелких землетрясений в данном месяце прямо коррелируется с объемом грязной воды, закачанной месяцем раньше (Девис, 1990, с. 263). Корреляция показала, что тектонический отклик на операцию закачки возникает очень быстро и распространяется на период около месяца. Исследователи сделали вывод, что закачка жидкости послужила увеличению подвижности складки в результате ее смазки. Значит, в данном случае тектонические стрессы не накапливались, с тем чтобы проявиться в виде сильного тектонического удара, а распылялись на серию мелких безопасных землетрясений.

Здесь осуществляется принцип так называемой наведенной сейсмичности, т. е. небольшой техногенной сейсмичности, искусственно создаваемой людьми. Такая сейсмичность создается также при заполнении крупных водохранилищ и при подземных ядерных взрывах (Горная энциклопедия, т. 2), инициирующих серию небольших безопасных землетрясений, или служащих в некоторых случаях как бы спусковым крючком достаточно крупного, но контролируемого по времени землетрясения. Предложен также способ снятия напряжений в геологической среде, воздействуя на нее путем пенетрации твердыми телами массой 100-100 000 кг, длиной 5-20 м, направляемыми на эпицентр очага напряжений со скоростью 0,5-15,0 м на глубину до нескольких сотен метров от поверхности с помощью ракет или боевых самолетов (авторы и др., патент № 2050014, МПК 6G01V 9/00, приоритет от 23.07.92). Предложен также способ снижения запасов энергии в очаге землетрясения посредством изучения энергии радиоволн через скважины (авторы В. ИКороченцев . и др., патент № 2140093, МПК 6G01V 11/00, 3/00, 1/00, приоритет от 26.03.98). С целью предотвращения землетрясений предложено также соединять стационарным проводником эпицентры предполагаемых землетрясений и места расположения ближайших нефтяных скважин, чтобы постоянно выравнивать электрические потенциалы между углеродсодержащей оболочкой Земли и очагом землетрясения (авторы   и др., патент № 000, МПК 6G01V 9/00, 1/00, 3/00, приоритет от 27.06.97).

Предложенный мной способ стабилизации грунтового массива использует принцип наведенной сейсмичности только частично. Хотя производится закачка жидкости через скважины и наведенная сейсмичность, по-видимому, будет возникать, но воздействие на горные породы поверхностно-активных или химически агрессивных веществ должно способствовать уменьшению силы и количества даже небольших наведенных землетрясений или предотвращать их, особенно если изменение состава подземных вод будет осуществляться без большого силового нагнетания жидкости в земные недра, а путем использования эффективных диффузионно-инфильтрационных способов насыщения подземных вод компонентами, применяя легко растворимые вещества, учитывая направление потоков подземных вод, их глубину и т. д.

Закачка растворов поверхностно-активных веществ в горную массу уже используется с целью предотвращения образования взрывоопасных зон возникновения под действием горного давления в шахтах и для предотвращения внезапных взрывов угля и газа в угольных пластах (Alexeeb et al., 1998).

7.2. Разработка новой концепции магмо - и рудообразования

Существующая концепция магмо - и рудообразования базируется на формальных термодинамических представлениях – температуре, давлении, химических потенциалах компонентов, объеме, времени и так далее, и является, по существу, феноменологической, т. е. рассматривает движение веществ в процессе обмена как единый непрерывный континуум, а не учитывает их существование как отдельных атомов и молекул.

Мной предлагается новая концепция, которую я назвал молекулярно-кинетической. Она предполагает переход от формальных термодинамических представлений о кинетике движения вещества при геологических процессах к конкретным молекулярно-кинетическим механизмам этих явлений, с учетом того, что все горные породы и поровые растворы состоят из отдельных атомов, молекул и ионов, движущихся и соударяющихся друг с другом и со стенками микропор.

В основе концепции лежат новые предложенные мной идеи:

1. Принцип устойчивости – энергоподвижности при кристаллизации магматических пород, формировании метаморфических, осадочных и метасоматических пород.

2. Механико-энергетический принцип формирования метасоматической зональности.

3. О-ОРПС и микропородиффузионный каталитический эффект (МДК-эффект) как главный регулятор поддержания проницаемости и обмена веществ в горных породах земной коры.

4. Т-СРПС воды, способствующая созданию высоких проникающих свойств жидкостей в микропорах горных пород на поверхности Земли и в условиях небольших давлений в земной коре.

5. Механизм диффузионного флюидозамещения, возникающий за счет О-СРПС и Т-СРПС, как главный фактор зарождения гидротермально-метасоматических месторождений и магматических пород, а также пластических деформаций при складкообразовании и метаморфизме горных пород в земной коре.

6. Контактно-соударительный закон самоорганизации составных частей материи и понятие о морфогенетических кодах применительно к геологическим процессам.

7. Автометасоматически-мобилизационная модель формирования эндогенного оруденения (на примере скарново-магнетитовых руд).

8. Выделение двух групп метасоматических фаций – механико-энергетической и физико-химической, располагающихся в определенной последовательности относительно друг друга.

Более подробно сущность этих идей изложена в двух моих предыдущих монографиях, поэтому я на них здесь не останавливаюсь.

Практическое значение этой концепции заключается в том, что она более верно отражает реальные способы возникновения движения и концентрации рудного вещества в земной коре и на ее поверхности, что позволяет сократить количество гипотез о генезисе руд до одной-единственной, которая и объясняла бы все особенности их формирования. Это позволит более правильно вести поисковые и разведочные работы, так как, например, осадочные месторождения предполагают большую долю стратиграфических исследований, а эндогенные месторождения – структурно-тектонических.

В плане развития молекулярно-кинетической концепции предстоит еще большая работа по пересмотру ряда устоявшихся представлений о формах связи оруденения с процессами зарождения и кристаллизации магматических пород, процессами метаморфизма и осадконакопления. Эта концепция является дальнейшим развитием основных представлений существующей феноменологической концепции магмо - и рудообразования и углублением наших знаний о механизме концентрации рудного вещества в земной коре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании вышеизложенных представлений о молекулярно-кинетической силе разуплотнения поверхностного слоя веществ можно видеть, что она является фундаментальным явлением природы и поэтому должна явиться предметом исследования всех естественных наук, занимающихся изучением природных процессов и использованием их в практической деятельности человека. Идея о существовании этой силы помогает понять причину крупнейших природных процессов – осмоса, гетерогенного катализа, обмена веществ в органической и неорганической природе, землетрясений, зарождения в земной коре полезных ископаемых и магматических пород и дифференциации земной коры в целом и т. д. В биологии и медицине с ее признанием как явления, лежащего в основе жизни на Земле, возможны новые подходы к лечению ряда неизлечимых пока болезней, таких как рак, СПИД и др., уже существующих и которые еще могут появиться по мере развития цивилизации.

Пока мной высказаны только основные понятия об этой силе и показана ее роль в природе. Необходимы ее более глубокое исследование во всех направлениях – экспериментальном, теоретическом – и оценка возможности практического использования. Детальный анализ на диссертационном уровне требуется для многих подразделов этой книги, являющихся, по существу, пока только рефератами будущих научных работ. В связи с тем что эта сила является молекулярно-кинетическим явлением, необходимо сосредоточить научные исследования на кинетике теплового движения молекул в поверхностном слое жидких, твердых и газообразных веществ, используя методы статистической физики и механики. Это еще почти не затронутая сфера для исследований.

Компьютерный набор Верстка

Подписано в печать 01.03.2001 г. Формат бумаги 60×90/16. Печ. л. 11,25. Тираж 500 экз. Заказ

Ротапринт СНИИГГиМСа. 630091, Новосибирск, Красный пр., 67