Основные аспекты формирования третьего этапа развития деформаций

Результаты исследования деформаций последнего временного промежутка (с 2003-го года по настоящее время) дает основание считать, что на определенных временных промежутках деформированные состояния глобального масштаба в фиксированные календарные даты имеют способность к редупликации. Это положение рассмотрено нами на примерах исследования идентичных по характеру пластических деформаций, развивающихся в дату 22-23 июля на протяжении последних трех лет [3.16]. Идентичность поля деформаций в одни и те же календарные даты, бесспорно, формируется идентичными условиями действия гравитационного поля при прохождении Земли через одну и ту же позицию на орбите ее вращения вокруг Солнца. Как упоминалось в первой части работы, незначительные по масштабу, периодические повторяющиеся воздействия способны нарушить баланс сил в устойчивой системе. Именно в этом временном промежутке начался третий этап развития деформаций глобального масштаба. Важно отметить, что конец июля – начало августа – это один из двух годовых пиков минимальных скоростей вращения земли вокруг своей оси.

С целью детального изучения феномена проанализированы данные по сейсмичности, о геодеформациях, в том числе с использованием инструментальных измерений деформаций на уровнемерных постах, наблюдения ГП, данные спутниковых наблюдений.

Наблюдения с геостационарного спутника позволяют фиксировать изменения гравитационного поля на обширной территории путем фиксации вертикальных движений воздуха [13]. Спутниковые данные показали, что последние три года в одну и ту же календарную дату (22-23 июля) на территории Восточной Европы формируются практически идентичные геодеформационные условия. Вдоль меридиана 300 в.д., на котором расположены Киев, Одесса, Стамбул, в этот календарный срок формируются идентичные меридионально ориентированные линейные элементы облачного покрова, отражающие линейные отрицательные по знаку аномалии гравитационного поля [2]. Обычно отрицательные аномалии гравитационного поля связаны с процессами опускания поверхности земли относительно формы геоида. На сферической поверхности эти процессы связаны с деформацией сжатия.

Судя по данным наблюдений ГП, в эти дни действительно фиксируются условия сжатия. Сценарии развития пластических деформаций в указанные даты практически идентичны. В качестве примера отметим, что нарушения недельной цикличности аварийности газопроводов идентифицируются как условия сжатия, которые должны сопровождаться разрывными деформациями в виде землетрясений. На рис. 4 приведен пример наблюдений ГП в 2004 году.

Рассматриваемые календарные даты отличались не только редуплицированными геодинамическими условиями, но техногенными авариями катастрофического характера.

 В г. Одесса 22 июля 2002 г. одновременно от последствий разрушения двух строений погибли три человека.

 В Киеве 23 июля 2003 г. произошло обрушение четырех этажей здания на расстоянии не более 200 м в подземном торговом центре были нарушены коммуникационные сети.

 В Стамбуле 22 июля 2004 г. произошло крушение поезда Стамбул-Анкара. Из 243 человек 36 погибли, 57 ранены. Потерпевший крушение скоростной поезд – новый, поступил в эксплуатацию только в июне. В церемонии ввода нового поезда в эксплуатацию принимал участие премьер-министр Турции.

 

Если в качестве примера продолжить рассмотрение последнего случая, то, по нашему мнению, пластические деформации 22 июля были предсейсмическим проявлением сейсмической аномалии 2-8 августа 2004 года, которая вошла в список наиболее значительных сейсмических событий 2003-2004 гг. В эти дни в Турции в районе места катастрофы было зарегистрировано 835 землетрясений. Непосредственно в день катастрофы в Одессе косвенными методами были зафиксированы интенсивные горизонтальные движения, показанные на рис.4.

Приведенные примеры деформаций дают основания для поиска специфических механизмов движения тектонических плит и причин активизации этих специфических процессов в последний этап. По нашему мнению, геодинамику Ближневосточного региона в последний период следует рассматривать в качестве механизма формирования межгодовой изменчивости геодинамических движений в Европе. Данные прямых измерений направления и скорости движения тектонических плит метолами космической геодезии [1], анализ векторов движений в западной Европе, северо-западной и южной Африке свидетельствуют о том, что часть Европейского и Африканского континентов испытывают однонаправленные бездивергентные движения в северо-восточном направлении. Пункты наблюдений расположенные восточнее 60о в.д., за Уральскими горами испытывают горизонтальные движение, направленные на восток. Причины различных векторов движения пунктов наблюдения, расположенных на Евроазийской плите западнее и восточнее Уральских гор, изучены недостаточно. К сожалению, мы не имеем данных инструментальных наблюдений за горизонтальными движениями тектонических плит в восточном Средиземноморье и на Аравийском полуострове, которые могли бы объяснить характер дивергентных движений в пределах цельной Евроазийской тектонической плиты. На основании комплексного анализа пластических деформаций на ГП и сейсмичности в 2004 году нами выдвинуто предположение о большой вероятности влияния тектонических движений в рифтовой зоне Мертвого моря на дивергентные движения в пределах Евроазийской плиты. 

Публикуются сведения о том, что по обе стороны от разломной горы Мертвого моря Африканская и Аравийская плиты испытывают горизонтальные смещения в северном направлении, а Анатолийская плита между Северо-Анатолийской и Восточно-Анатолийской разломными зонами испытывает горизонтальные движения в западном направлении [17]. Эта зона является рифтом [18], по обе стороны от которого возможно разрастание земной коры. Российские коллеги провели исследования сейсмических проявлений в рифтовой зоне Мертвого моря в период с 1983 по 2002 год. Район исследований ограничен 32°-З8°с.ш. и 27°-36° в.д. и центральной частью рифтовой зоны Мертвого моря 34°30’-36°10' с.ш. 30°15'-ЗЗ°З0’в.д. Весь период наблюдений был разбит на временные промежутки 1983-1987, 1988-1992, 1993-l997, 1998-2002. Разбитие временного ряда на интервалы по 4 года, по нашему мнению, оказалось неудачным. Формальное разбитие ряда сейсмичности на четырёхлетние интервалы не совпало е выявленными нами этапами развития деформационных процессов. Тем не менее авторы показали, что в 1993—1997 годах произошло увеличение общего количества толчков практически не 500%. Приведены карты распространяя эпицентров землетрясений в районе рифта. В 1993—1997 году сейсмические проявления охватывали исключительно локальную область непосредственно в районе Мертвого моря. В другие периоды сейсмические проявления были характерны для всей зоны рифта.

Мы   попытались   выявить   аномалии сейсмичности в Ближневосточном регионе, трассирующие выделенные и описанные в первой части статьи этапы трансформации геодинамических процессов.

По данным исследований российских специалистов, в юго-восточном Средиземноморье в 1993—1997 годах количество толчков выросло в 5,28 раза, тогда как в районе Мертвого моря количество толчков уменьшилось в 1,1 раза. Нами установлено, что, начиная с августа 1993 году не фоне уменьшения сейсмической активности в рифтовой зоне Мертвого моря произошло резкое увеличение количества землетрясений в районе сочленения Африканской и Аравийской плит.

 

На этом рисунке рассматриваний феномен проявляется первым пиком. Обобщая имеющиеся данные [4,5], считаем возможным предположить, что это и есть индикатор перехода из одного устойчивого состояния системы в другое при прекращении двадцатилетнего цикла активизации Альпийско-Гималайского сейсмического пояса и начале активизации Тихоокеанского сейсмического пояса.

В конце лета 1993 года во время второго внутригодового минимума скорости вращения 3eмли и соответственно максимальных условий растяжения активизировалась меридиональная система на стыке Африканской и Аравийской плит.

В конце лета 1993 года во время второго внутригодового минимума скорости вращения 3eмли и соответственно максимальных условий растяжения активизировалась меридиональная система на стыке Африканской и Аравийской плит.

Важно отметить, что блокирование сейсмических проявлений в зоне рифта Мертвого моря в 1993-1997 годах, как по нашим данным, так и по данным других исследований [18], может рассматриваться как результат активизации процессов сжатия в районе Тихоокеанского сейсмического пояса, что затруднило развитие процессов развитие процессов в направлении W-E в рифтовой зоне Мертвого моря.

Следующий всплеск активности рифтовой юны Мертвого моря наблюдался во время минимума скорости вращения Земли, который отмечался уже осенью 1995 года. На стыке Африканской и Аравийской плит в районе Мертвого моря деформации проявлялись резким увеличением количества землетрясений в 1995, 1996,1997 годах (рис. 6).

 То есть изучение сейсмичности у рифтовой зоне Мёртвого моря позволили нам установить, что природные катастрофы на Европейском континенте в 1993-1994 гг., в том числе и перечисленные в первой части работы (на Украине), были сформированы активной геодинамикой в рифтовой зоне Мертвого моря. В этот период отмечены устойчивые однонаправленные изменения в окружающей среде, и даже в биосфере.

Пиковые значения сейсмичности в 1995—1997 годах являются ярким примером проявления пластических и разрывных деформаций, сопровождавшихся кратковременными экзотическими и до сих пор не совсем понятными катастрофическими изменениями в биосфере.

По данным исследований российских специалистов, в Юго-Восточном Средиземноморье в 1995—2002 годах количество толчков вернулось к наиболее вероятному значению, снизившись соответственно в 4,7 раза, в то время как в районе Мертвого моря количество толчков осталось такие же низким, как и на первом этапе. Мы отмечаем, что активизация деформаций в рифтовой зоне Мертвого моря в 2004 году может объяснить необычные горизонтальные движепия, отражающиеся в аварийности газопроводов в местах выхода из земли.

 

На рис. 7 показала динамика во времени таких деформаций по косвенным данным и по данным сейсмологических наблюдений в Ближневосточном регионе.

На рисунке видно, что с 2004 года количество землетрясений в рифтовой зоне Мертвого моря резко выросло. Важно отметить, что одновременно активизировались сейсмические процессы в районе Уральских гор (по оперативным данным Европейского сейсмологического центра в Страсбурге).

Формирование горизонтальных движений связано с деформациями, аналогов которым мы не наблюдали ранее. Публикуются сведения о том, что по разломным зонам Анатолийской плиты, согласующимся с направленностью разломной зоны Мертвого моря начали проявляться процессы Сжатия в направлении N-S, что соответствует растяжению в направлении NW-SE.

В 2003 году горизонтальные движения возникали при активизации спрединга в пределах срединно-океанических хребтов. По определению эти процессы связаны с конвективными процессами в мантии. Они имеют наряду с горизонтальной составляющей и выраженную вертикальную составляющую, так как связаны с процессами погружения тектонических плит в зонах субдукции.

В 2004 году мы зафиксировали ещё большее число аварии в местах выхода газопроводов из земли.  Однако в этом случае, по-видимому, в основном проявляются только горизонтальные движения. Время проявления таких деформаций стало совладать с разрушениями суперсовременных архитектурных сооружений, построенных по современным технологиям с использованием массивных инженерных конструкций на опорах. Время постройки таких инженерных конструкций всего 1-2 года. Естественно, что именно такие инженерные сооружения должны подвергаться аномальным по силе тангенциальным напряжениям, связанным с быстрыми горизонтальными смещениями освоения конструкции. Интересно, что именно из-за тангенциальной составляющей деформации возникают и аварии газопроводов в местах их выхода из земли.

 

 

Комплексный анализ сейсмичности, пластических деформаций и данных о техногенных катастрофах позволил установить, что даты активизации сейсмических процессов в рифтовой зоне Мертвого моря предваряли крупнейшие катастрофы последнего времени, среди которых обрушение кровли аквапарка «Трансвааль» 14 февраля 2004 г. (Москва, Россия) с катастрофическими последствиями и обрушение секции терминала Е2 Парижского аэропорта Руасси Шарль де Голль.

По этим событиям собраны и проанализированы материалы по сейсмическим и геодеформационные процессам, в том числе с использованием инструментальных измерений деформаций, мониторинга деформаций косвенными методами с использованием спутниковых наблюдений.

Обрушение аквапарка «Трансвааль» 

Купол аквапарка «Трансвааль» обрушился вечером 14 февраля, в результате чего 28 человек погибли и более 100 получили ранения. Московский аквапарк «Трансвааль» был сдан в строй в июне 2003 года и считался одним из лучших архитектурных сооружений Москвы. Его строительство вела турецкая компании «Кочак иншаат лтд» и ООО «Архитектурная мастерская Сергgя Киселёва и партнеры».

Существует видеоплёнка, на которой снят момент обрушения одной из опор Московского аквапарка, на пленке видно облако пыли в месте разрушения колонны, при проектировании этого пространственного сооружения, по мнению специалистов, не были учтены радиальные и сдвиговые деформации, которые могли повлечь за собой подвижку одной из опорных колонн и вывести ее из фиксирующего зацепления.

Установлено, что активные процессы в рифтовой эоне начались за три дня до обрушения кровли в аквапарке. Активность горизонтальных движений в рифтовой зоне имела два пика с интервалом 7 суток. В этот период мы фиксировали тектонические процессы, характеризующиеся сменой сжатия растяжением с тем же периодом. Процессы сжатия совпали с активизацией сейсмичности в районе рифтовой зоны Мертвого моря. В момент обрушения кровли аквапарка активизация процессов в рифтовой зоне проходила без сопротивления.

12-13 февраля наряду с процессами в рифтовой зоне Мертвого моря зарегистрирована активизация спрединга на севере Индийского океана (12,02.04 в 17 час 18 мин) и в Красноморском рифте (13.02.04 в 00 час 41 мин.). В этом случае можно предположить, что тектонические процессы в районе рифтовой зоны Мертвого моря могли проходить по типу движений в зонах трансформных разломов. Этот вопрос требует специального изучения. Фокальный механизм наиболее сильного землетрясения в рифтовой зоне Мертвого моря показан на рис. 10.

По нашему мнению, толчки в районе Уральских гор, зарегистрированные в оперативном каталоге Европейского сейсмологического центра 17,18, 23 февраля, могут быть подтверждением процессов активной плитовой тектоники в районе Мертвого моря. Пластические деформации, который привели к обрушению кровли аквапарка «Трансвааль», через 12 часов проявились 300% ростом разрывных деформаций в Европе.

 

Обрушение секции терминала 2Е

Новый терминал 2Е в Парижском аэропорту по своим техническим характеристикам считался лучшим во Франции. Терминал 2E - новое сооружение быстро расширяющего аэропорта, который обслуживает в основном американское направление. Его годовая пропускная способность 10 миллионов пассажиров. Строительство терминала обошлось в 750 млн евро. Его футуристические конструкции, созданные по проекту французского архитектора, являются «визитной карточкой» самого крупного аэропорту Франции: Именно терминал 2E предназначен для приема аэробусов нового поколения А-380. Генеральный директор аэропорта Рене Брун признал, что престижу Франции нанесен тяжелый удар. Установлено, что как н при катастрофе в аквапарке «Трансвааль», примерно за 25 минут до обрушения на одной конструкции исходило облако бетонной пыли. После этого много тонная конструкция крыши терминала Е2 из стекла и железобетона рухнула на пешеходный переход, по которому пассажиры обычно следуют из самолетов в здание аэровокзала. Она буквально разрубила конструкции перехода, вырвав из нее участок 50 на 30 метров. При обрушении четверо человек погибли и еще трое получили ранения.

Между обрушением кровли аквапарка «Трансвааль» и обрушением крыши терминала Е2 Парижского аэропорта прослеживаются общие тенденции как по характеру обрушения, так и по предшествующим геодинамическим проявлениям в рифтовой зоне Мертвого моря [3].

На рис. 11 показаны изменения во времени суточного количества мантийных землетрясений (в мире) во время катастрофы.

 

Как известно, гиперглубокофокусная сейсмичность формируется в условиях относительного увеличения размеров Земли, что способствует распространению пластических деформаций, в том числе в виде деформационных волн. На рис.11 показано, что во время активизации гиперглубокофокусной сейсмичности в период интенсивного формирования пластических деформаций имело место обрушение сложной подвесной конструкции, спроектированной без учета быстрых горизонтальных движений земной коры.

По нашим данным, в условиях тектонического растяжения деформации обычно являются причиной аварий на газовых сетях ГП. Такие эффекты действительно имели место. Интенсивные горизонтальные движения сформировали аварии газопроводов в местах их выхода из земли. На рис.12 показаны изменения во времени суточного количества таких аварий. Как видно, период активизации горизонтальных геодинамических движений, фиксируемый на Одесском геодинамическом полигоне, согласуется с датой обрушения крыши терминала Е2.

Не проявлявшиеся ранее деформации, обусловленные особенностями плитовой тектоники в Ближневосточном регионе, должны стать предметом специального научного исследования. В практическом плане эти феномены диктуют необходимость проектирования и строительства сложных подвесных архитектурных сооружений на опорах с учетом высокой вероятности возникновения нетипичных ранее тангенциальных напряжений. Необходимо повысить и качество эксплуатации и обслуживания подобных инженерных конструкций, которые спроектированы с размещением больших масс на системах опор.

 

Текущая геодинамическая обстановка повышает актуальность геодинамического мониторинга территорий при решении задач повышения эффективности работ, связанных с предотвращением и ликвидацией чрезвычайных ситуаций. Одним из направлений такой деятельности является GPS-контроль.

Возникает необходимость широкомасштабного мониторинга положения объектов в пространстве. Существуют системы контроля смещения контрольной точки. При обсуждении этой проблемы на l-st General AssemЫy European Geoвcience Union (секция геодинамики), оказалось, что одной из причин того, что деформации, фиксируемые косвенными методами, не анализируются системой GPS контроля - есть Европейский стандарт понедельного осреднения полученных координат стационарных GPS-пунктов. Естественно, что реверсные пластические деформации с недельным циклом любой сколько угодно большой амплитуды при осреднении данным шагом 7 дней будут давать нулевые смешения, как по горизонтали, так и по вертикали.

УДК528.432.622, впервые опубликовано в журнале «Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва», 2005, Випуск 2

УКР. Мінливості деформаційних процесів глобального масштабу в техногенних проявах (2-га частина)

Розглядаються техногенні аварії та природні у зв’язку з геодеформаційними процесами глобального масштабу. За допомогою математичних розрахунків та комплексного аналізу даних спостережень за геодеформаціями зроблено спробу визначити етапи розвитку деформацій глобального масштабу з 1992-го року і донині..

ENG. Igor Uchytel, Volodymyr Yaroshenko, Borys Kapochkin: Variability of deformation processes of global scale in technogenic manifestations (2 part)

Are considered technogenic failures and natural accidents in connection with deformation processes of global scale. Due to mathematical calculations and the complex analysis of the given supervision over deformations have tried to establish sages of change of detonations of global scale since 1992 on present time.

Игорь Учитель, Владимир Ярошенко, «Одессагаз», Борис Капочкин, Одесский государственный экологический университет