OAO «Одессагаз» имеет десятилетний опыт наблюдений за геодеформациями. Путем наблюдений за временем и координатами разгерметизаций газопроводов в узле пересечения неотектонических зон разломов (Главный Черноморский и Одесско-Сивашский) удалось выявить проявления геодеформаций внутримесячного масштаба. Также удалось зафиксировать проявления главной годовой моды деформаций, другие геодинамические эффекты.

Анализ последних достижений и публикаций, в которых начато изучение проблемы

Наиболее важным для понимания динамики глобальных геодинамических процессов в последнее десятилетние является диагноз изменений геодинамической обстановки в 1998 году. Попытаемся на основе анализа редких событий в сейсмологии и геодинамике в 1998 году составить общее представление о характере системных изменении.

В этом году (38 октября) в Крыму была зафиксирована активизация сейс4tичности (Севастопольская сейсмогенная зона). Эта зона редко бывает активной. В последний раз она активизировалась в 1970 году. Сейсмичность сопровождалась эффектом выделения эндогенного тепла регионального масштаба. Тaкжe в эти дни в Одессе зафиксированы обрушения строений.

В этом же roдy (6-7 ноября) в Карпатах произошло достаточно необычное катастрофическое наводнение, получившее название «моментального». Оно произошло в ночь с 6 на 7 ноября. Установлено, что еще днем уровень воды в реках поднимался понемногу — обычное для области осеннее явление. Жители сел, расположенных на берегах Тисы, Боржавы и Латорицы, легли спать, не опасаясь за свою жизнь. В три часа ночи ясе проснулись от страшного шума. Мелкие горные речушки превратились в бурлящий поток. Пo данным государственной экспертизы условий возникновения этого наводнения установлено, что количество выпавших атмосферных осадков не являлось главной причиной возникшего наводнения. В выводах комиссии HAHУ (от 30.01.2001 г.) в частности указано: «...негативные явления природы, которое в последние годы наблюдаются в Карпатах (оползни, сели, катастрофические паводки. нарушение климатических условий), — это следствие не ру0ок леса, а других... факторов». Основными природными факторами признаны: горный рельеф, нестойкость отдельных горных массивов вследствие сейсмической активности недр, развитие эрозионных процессов в период повышенной водности. По мнению экспертов, прозвучавшему в средствах массовой информации, наводнение не должно было произойти, если бы водные потоки распространялись по руслам, защищенным инженерными сооружениями.  Фактически же произошло перераспределение стока и водные потоки распространились по незащищенным руслам. В декабре 1998 г. аналогичные русловые изменения зафиксированы в бассейне р. Двина. За одну ночь в тoм месте, где переход через реку был оборудован мостом, река изменила направление течения и сформировали русло в сотне метров от моста.

В этом не году (17—18 ноября) по данным пространственно-временной изменчивости аварий газопроводов зафиксирован беспрецедентный за всю историю наблюдений рост аварийности, что, по нашему мнению. тождественно росту интенсивности пластических деформаций. В эти дни было зафиксировано l52 аварийных случая на сетях газопроводов OAO «Одессагаз», что составляет десятикратно превышение нормы. Установлено, что 17 ноября с 14 до 17 часов разгерметизации газопроводов охватили центральную часть города (Рис.1 – Блок ортогональной ориентации).

После 17 часов ситуация изменилась и пластические деформации происходили преимущественно в пределах диагонально ориентированного блока (Рис. 2 - пос. Черемушки}. На другой день ситуация повторилось. Можно констатировать, что во время возникших экстремальных деформаций, 17-18 ноября быстро менялось направление деформаций. В 17 часов местного времени 17 и 18 ноября ортогональное направление деформаций сменилось диагональным.

Перечисленные аномальные проявления могли быть как случайным совпадением, так и закономерным следствием геодеформационного процесса.

Цель исследования

Необходимо выяснять причины, вызвавшие изменения геодинамических, сейсмических и гидрологических условий в 1998 г. и оценить пространственные масштабы зафиксированных геодеформаций.

Материалы исследования

В качестве исходных данных использованы материалы наблюдений за пластическими геодеформациями на Одесском геодинамическом полигоне OAO «Одессагаз», данные наблюдений о параметрах вращения Земли, данные сейсмологических наблюдений,

Детально изучены амплитудно-частотные характеристики земноприливных эффектов. Анализ особенностей массовых взаимодействий, формирующих неравенства приливов в твердом теле Земли показал, что активизация сейсмических проявлений в Крыму 4-8 октября и наводнение в Хорватии 6-7 ноября произошли в даты, близкие к полнолуниям, 5 октября н 4 ноября соответственно. Пластические деформации 17-18 ноября произошли в день близкий к полнолунию (10 ноября) очевидно, что в даты сизигийных приливов имеет место приблизительно 20%-ное увеличение амплитуды приливообразующих сил. Важно отметить, что полнолуния 5 октября н 4 ноября произошли в даты, близкие к датам перигелия Јlуны, что дает еще примерно 20%-ную добавку к амплитуде действующих приливообразующих сил.

Однако, как показали исследования (это относится к динамической геодезии), этот фактор оказался не единственным.

Изучен ротационный режим планеты в 1998 году. Весной 1998 года зарегистрировано скачкообразное увеличение скорости вращения Земли вокруг своей оси (показано стрелкой на рис. 3).

Зафиксированное изменение параметров вращения Земли характеризует межгодовой масштаб изменчивости. К этому же периоду приурочено аномальное увеличение сплющенности формы Земли. Таким образом, можно отметить, что осенью 1998 года имели место аномальные приливы в твердом теле Земли, произошедшие в условиях системных, направленных изменений скорости вращения Земли вокруг своей оси, сопровождавшихся резкими изменениями ее формы.

Исследована изменчивость координат проекции на земную поверхность оси вращения Земли. Если обычно земная ось монотонно смещается относительно земной коры (фактически наоборот), описывая окружность диаметром примерно 3 метра, то в конце сентября 1998 года в перемещении оси вращения начались необычные флуктуации. Они проявились в виде торможения, ускорения и изменения на траектории движения.

В конце октября торможение сопровождалось дальнейшем резким изменением радиуса окружности в сторону уменьшения (показано стрелкой); в конце ноября при практической приостановке дрейфа оси резко изменилось направление дрейфа к центру окружности, что продолжалось до конца декабря, когда направление движения оси вращения развернулось в сторону обычной траектории.

Е.М. Линьковым была приведена система доказательств и соответствующих расчетов того, что такие быстрые изменения скорости вращения Земли и изменения координат оси вращения Земли могут формироваться смещениями земной коры по астеносфере. Смещение земной коры по астеносфере, необходимое для объяснения наблюдаемых короткопериодных вариаций скорости вращения Земли путем расчетов было оценено в монографии, рецензентами которой были чл.—кор. АН СССР А.Н. Рыкунов (МГУ) и д.т.н. В.М. Фремд (институт физики Земли АН СССР).

Предполагалось, что изменение момента инерции происходит только под влиянием перемещения масс, земной кори. Принята сферическая система координат, центр которой совмещен е центром Земли, а ось 0Z направлена по оси вращения. Приведем полностью доказательство, используемое в монографии Б.Л. Личкова. Далее по тексту: «Изменение момента инерции массы dm при изменении угла 8 на ∆0 составляет

где А - главный момент инерции относительно экваториальной оси, а С - момент инерции относительно оси вращения. Если за нулевую точку принять среднее положение полюса и ось Х по гринвичскому меридиану, а ось Y – к западу о него, то интегральная компонента смешения будет составлять

Подставив в эту формулу численные значения коэффициентов разложения океанической функции по сферическим гармоникам и проинтегрировав, получим ∆х=-1.16∆0₀ и ∆y=-0,22∆0₀. Если учесть не географические очертания материков и морей, а контуры, ограничивающие глубоководные области океанов (соответствующее разложение б(Ѳ, λ) есть в работе), то для компонент смещения полюса получим ∆х=- 1.10∆Ѳ₀ и ∆y=-0,62∆0₀ или |∆х|=0.36” |∆у|=0.02” при смещении континентов на 1 м”. Если приведённые вычисления не имеют изъянов, то можно считать доказанным, что быстрые изменения координат географического о полюса тождественны изменениям положения земной коры относительно астеносферы. Естественно, учитывая неоднородность земной коры по площади, неоднородность ее по толщине и нелинейность изменения площадей в различных широтных зонах поверхности геоида в результате глобальных геодеформаций – фактические быстрые смещения земной коры по астеносфере будут различными в разных точках земной поверхности. Точный расчет и прогноз таких смещений, по нашему мнению, пока невозможен. В такой ситуации очень важным элементом является мониторинг таких смешений, в рамках которого есть место наблюдениям на Одесском геодинамическом полигоне. Несколько выходя за рамки темы этого доклада, отметим, что интенсификация горизонтальных геодинамических движений, по нашим наблюдениям, имела место с декабря 2003 года, а беспрецедентный рост деформаций такого типа отмечался с сентября 2004-го по октябрь 2005-го года.

Важно отметить, что ротационно-гравитационный механизм миграции оболочки Земли изучался с использованием геофизических методов многими авторами, Последнее обобщение, подтверждающих существование эффекта миграции земной коры по астеносфере, мы нашли в работе Оровецкого Ю.П., Koбoлeва В.П., Вигилянской Л.И. «Ротационно-гравитационный механизм миграции оболочки Земли». Наиболее современная гипотеза глобального тектогенеза использует положение о миграции верхней оболочки Земли по астеносфере как основополагающее.

Исходя из изложенного, можно заключить, что изменения траектории полюса в октябре-ноябре 1998 года были связаны с возникшей неравномерностью смещения земной коры по астеносфере в этот период. Можно предположить, что резкие изменения угловой скорости вращения соответствовали уменьшению размеров Земли, что привело к аномальному росту давления в Земных недрах и соответствующему снижению вязкости астеносферы. В условиях экстремальных изменений формы Земли в даты сизигий и особенно при совпадении с датами перигелиев Луны рассматриваемые эффекты, безусловно, имеют максимальное развитие.

Таким образом, можно констатировать, что         экстремальные сейсмические проявления в Крыму 4-8 октября, необычное «моментальное» наводнение в Закарпатье 6-7 ноября и экстремальные геодеформации в Одессе 17-18 ноября 1998 года, изменения русловых процессов на Двине произошли в условиях суперпозиции глобальных изменений ротационного режима планеты и аномальных приливов в твердом теле Земли.

Приведенные материалы об последовательных изменениях координат оси вращения Земли позволяют отметить, что это стало причиной изменения кинематических характеристик смещения земной коры по астеносфере. Масштаб таких проявлений, по нашим оценкам, — глобальный.

Приведенные доказательства показывают, что сейсмические проявления в Крыму 4-8 октября, аварии газопроводов в Одессе 17-18 ноября вызваны геодеформациями, которые осенью 1998 года охватила всю планету. Более того, серия наводнений и изменений русел рек, в том числе Закарпатское наводнение 1998 г. имеют туже природу. В этот период вместо медленных однонаправленных смещений коры по астеносфере по круговой траектории, фиксировалась торможения, ускорения и режиме изменения направления её движения. Естественно, что крупные орогены, где толщина земной коры возрастает с 35 до 100 км., описывают наиболее сложные движения, в том числе и изменения уклонов поверхности земли. Известно, что к таким орогенам относятся и Карпаты. В условиях возникновения ускорений движений коры по астеносфере, при резком изменении направления движения земной поверхности, могут формироваться быстрые реверсные изменения уклонов земной поверхности. Именно быстрые изменения уклонов на участках русла рек Тисы, Боржавы и Лвторици могли привести к перераспределению стока в пользу незначительных в обычное время рукавов, сформировав так называемое «Моментальное» наводнение катастрофического характера.

Выводы. Комплексный анализ геодинамических условий в 1998 году во время возникновения случаев аномальной сейсмичности Крыма, русловых изменений на реках Европы, экстремальных проявлений геодеформационных процессов в Одессе позволил установить, что совпадение во времени увеличения скорости вращения Земли, сопровождающееся изменением ее формы с аномальными приливами в Твердом теле Земли, формирует изменение кинематических характеристик смещения земной коры по астеносфере. Такие изменения имеют глобальный масштаб и могут сопровождаться разрывными и пластическими геодеформациями, а в условиях неоднородной по толщине земной горы может формировать быстрые реверсные изменения уклонов поверхности земли и соответствующие перераспределения стока по гидрографической сети, возможно с катастрофическими последствиями.

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