СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01V9/00 G01V1/00 G01V3/00 

Изобретение относится к геофизике, преимущественно к способам, относящимся к сейсмическим процессам, и может быть использовано для предотвращения землетрясений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ предотвращения землетрясения, включающий противосейсмическое действие в районе предполагаемого землетрясения (патент РФ N 2050014, кл. G 01 V 9/00, 1992). В известном способе определяют очаги тектонических напряжений в районе предполагаемого землетрясения и воздействуют на них путем пенетрации земной коры с помощью твердых тел, направляемых в эпицентры очагов напряжений.

Недостатком известного способа является высокая стоимость его реализации, обусловленная необходимостью использования дорогостоящих материальных средств, например ракетных двигателей-ускорителей или самолетов боевой авиации. Кроме того, известный способ имеет ограниченные возможности его применения, поскольку не во всех сейсмически опасных районах возможно использование указанных средств реализации способа.

Технический результат изобретения заключается в снижении стоимости реализации способа предотвращения землетрясений при одновременном расширении возможностей его применения.

Указанный технический результат обеспечивается способом предотвращения землетрясений, в соответствии с которым осуществляют противосейсмическое действие в районе предполагаемого землетрясения, при этом постоянно во времени выравнивают потенциалы между карбосферой и предполагаемым эпицентром землетрясения в литосфере; причем предпочтительно выравнивать потенциалы, соединяя стационарным проводником предполагаемый эпицентр землетрясения и место расположения ближайшей нефтяной скважины, формируя контакт проводника с нефтью; в районе повышенной сейсмической опасности формировать замкнутую систему проводников с распределенными по ее длине погружными электродами, которые устанавливают в различных предполагаемых эпицентрах землетрясений и в местах расположения нефтяных скважин в контакте с нефтью, при этом расстояние между смежными электродами системы выбирают равным 100-150 км.

Способ основан на теоретическом обосновании и практическом подтверждении механизма землетрясения и заключается в осуществлении последовательности операций, связанных с электрическим взаимодействием геосфер Земли.

На фиг. 1 изображено схематическое изображение строения планеты Земля с ионизированным верхним слоем атмосферы; на фиг. 2 - схема устройства, применяемого при осуществлении способа предотвращения землетрясения; на фиг. 3 - противосейсмическая система защиты, которая может быть реализована при осуществлении предлагаемого способа в одном из наиболее опасных в сейсмическом отношении районе - на острове Сахалин.

Обозначения, используемые на чертежах: гидросфера 1, представляющая водную оболочку Земли; литосфера 2, представляющая твердый слой нашей планеты; карбосфера 3, представляющая собой углеродсодержащую оболочку, преимущественно нефть с эквипотенциальными объемами; месторождения нефти 4; мантия 5, состоящая из трех слоев: пластичного слоя 6, полурасплавленного слоя 7 и расплавленного слоя 3, расположенного на границе с ядром 9 Земли; ионосфера 10, расположенная над поверхностью Земли в верхних слоях атмосферы; точка предполагаемого эпицентра землетрясения 11; точка в месторождении нефти 12; проводник 13 устройства, применяемого при осуществлении предлагаемого способа (см. фиг. 2). Противосейсмическая система защиты, применяемая при реализации предлагаемого способа в районе повышенной сейсмической опасности включает (см. фиг. 3): замкнутую систему проводников 13 с распределенными по ее длине погружными электродами 14, устанавливаемыми в предполагаемых эпицентрах землетрясений, и электродами 15, устанавливаемыми в нефтяных скважинах в контакте с нефтью; разломы 16. На чертежах знаком + обозначен положительный потенциал и знаком - отрицательный потенциал. В основе способа предотвращения землетрясений лежат особенности механизма возникновения землетрясений, который определяется закономерностью существования материального мира - постоянным стремлением энергии элементарных частиц (протонов, электронов), их систем (вещества, тел), планеты Земля и Солнечной системы к Единому Равновесному Энергетическому Состоянию - (ЕРЭС), при котором система будет иметь минимальную внутреннюю энергию. Землю при этом можно сравнить с глобальным конденсатором, верхняя оболочка которого (поверхность планеты) заряжена отрицательно, а нижняя-карбосфера 3 положительно (см. фиг. 1) с размещенным между ними диэлектриком-малопроводящими породами литосферы 2. С другой стороны, верхняя поверхность планеты служит нижней обкладкой второго глобального конденсатора, другой обкладкой которого является ионосфера 10. Поскольку оба глобальных конденсатора соединены последовательно, то атмосферные электрические процессы связаны с подземными процессами, и, таким образом, указанные конденсаторы создают единую замкнутую цепь на путях обмена энергией между геосферами Земли с учетом энергии Солнца как закономерное следствие по достижению ЕРЭС. Углеродсодержащая оболочка Земли в этой цепи занимает одно из важных мест, и поэтому можно заключить, что она является геосферой, которую можно именовать карбосферой 3.

Реализация ЕРЭС на нашей планете происходит за счет постоянного обмена энергией между геосферами Земли и Солнцем, что в конечном итоге обеспечивает геохимические процессы, то есть овеществление энергии элементарных частиц в условиях Земли. Ядро 9, состоящее из протонов, служит при этом основой протекания геохимических процессов. Электроны для геохимического синтеза поступают из карбосферы 3, поскольку эта углеродсодержащая оболочка состоит из 84-87 мас. % углерода и 11-14 мас.% водорода, что соответствует химическому составу нефти. Углерод легко отдает электроны ядру 9 под действием положительного потенциала в необходимом количестве для осуществления плазменных геохимических процессов. Углерод также активно принимает электроны с поверхности планеты, что происходит весьма интенсивно, и поэтому вызывает землетрясения. Карбосфера 3 выполняет при этом функцию экрана на пути перемещения электронов с поверхности Земли 1,2 к ее ядру 9. В граничном слое ядра 9 и расплавленном слое 8 мантии, представляющем собой протонно-электронную плазму, протекают геохимические процессы. Первой ступенью продуктов геохимических процессов является сама мантия 6, 7, 8, выполняющая роль их приемника, при этом пластичный слой 6 на границе с карбосферой 3 герметизирует мантию (см. фиг. 2) и обеспечивает условия осуществления геохимических процессов. Полурасплавленная фаза горных пород на пути движения в сторону поверхности литосферы 2 создает деформацию больших объемов во внешней части Земли, при этом увеличивается радиальная сила F (см. фиг. 1) как результирующая возрастающего напряженного состояния горных пород, стремящаяся вытолкнуть их вверх, то есть осуществляется процесс роста гор. Спусковыми механизмами, вызывающими рост гор, могут служить, кроме того, действие гравитационных сил, вызываемых наиболее близким по отношению к Земле расположением небесных тел, то есть их фазирование; увеличение солнечной активности, выполняющей роль катализатора геохимического синтеза химических элементов, горных пород и минералов; мощные взрывы и т.д. В момент роста гор происходит разгерметизация ядра 9 в месте сопряжения пластичного слоя 6 и карбосферы 3. Когда отрицательный потенциал карбосферы 3 достигает критического значения, на определенном участке литосферы 2 происходит пробой, и местом приложения электрического поля при этом является карбосфера 3, ее эквипотенциальный объем - нефтяные месторождения 4. Именно здесь рождается волна, которая распространяется в литосфере 2, достигая ее поверхности, что и вызывает землетрясения со всеми негативными последствиями.

С учетом выявленных вышеизложенных закономерностей протекания электрических процессов в геосферах Земли, при которых достигается равновесное энергетическое состояние, и особенностей спусковых механизмов, вызывающих землетрясения, был сделан вывод о том, что для предотвращения землетрясения необходимо реализовать достижение минимального электрического сопротивления с использованием для этих целей карбосферы 3 и ее эквипотенциальных объемов-месторождений нефти 4. В соответствии с предлагаемым способом для защиты от землетрясения необходимо постоянно во времени выравнивать потенциалы между углеродсодержащей оболочкой Земли - ее карбосферой 3 и предполагаемым эпицентром землетрясения в литосфере 2. Преимущественно для этого соединяют стационарным проводником 13 карбосферу 3 через ее эквипотенциальный объем - месторождение нефти 4, формируя контакт проводника с нефтью 12 в месте расположения ближайшей скважины, и точку предполагаемого эпицентра землетрясения 11 в литосфере 2 (см. фиг. 2). Таким образом создают противосейсмическую энергоуравновешенную замкнутую электрическую цепь постоянного действия, обладающую наименьшим сопротивлением, при этом постоянно во времени выравнивают потенциалы карбосферы 3 и литосферы 2. Тем самым исключают возможность возникновения предельной разности потенциалов между ними и таким образом устраняют условия возникновения спонтанного электрического разряда между этими геосферами 2 и 3 и его следствия - землетрясения.

Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают в точке предполагаемого эпицентра землетрясения 11, расположенного в литосфере 2, погружной электрод-заземлитель, который может быть выполнен, например, в соответствии с руководящей документацией по проектированию молниезащиты зданий и сооружений. Устанавливают другой электрод в карбосфере, а именно, в точке 12 нефтяного месторождения, например, погружают его в нефтяную скважину, формируя контакт с нефтью, и соединяют эти электроды проводником 13, обладающим минимальным сопротивлением. Постоянно во времени выравнивают потенциалы между предполагаемым эпицентром землетрясения, расположенным в литосфере, и углеродсодержащей оболочкой Земли в зоне нефтяной скважины, в которой установлен электрод. При осуществлении способа в каком-либо опасном в сейсмическом отношении районе, то есть в районе предполагаемого землетрясения, например на острове Сахалин, следует сформировать замкнутую систему проводников (см. фиг. 3) с распределенными по ее длине погружными электродами 14, 15, устанавливая их в различных предполагаемых эпицентрах землетрясений 14 и в ближайших нефтяных скважинах 15 в контакте с нефтью.

Анализ сейсмически активных районов показал, что эпицентры предполагаемых землетрясений обычно отстоят друг от друга на 100-150 км, и поэтому именно таким следует установить диапазон оптимальных расстояний между смежными погружными электродами замкнутой системы.

Примером, подтверждающим возможность реализации предлагаемого способа предотвращения землетрясения, может служить анализ статистических данных взаимосвязи землетрясений и нефтяных месторождений. Анализ показал, что эпицентры землетрясений и нефтяные месторождения всегда располагаются в непосредственной близости и обычно прилегают к разломам, при этом в нефтяных месторождениях, совпадающих с эпицентральной зоной землетрясения, наблюдается значительный дебит нефти. В последние годы все более явственной становится опасность техногенных землетрясений в районах активного нефтепромысла: Уренгой, медвежье, Ямбург, Комсомольское, Юбилейное, Ямсовейское, Губкинское, Заполярье, которые отстоят друг от друга не более чем на 150 км, то есть расположенных в зонах сейсмического взаимодействия. Практически все крупные нефтяные месторождения оказались расположенными в зонах глубинных разломов земной коры (рифтов), которые отличаются усиленной тектосейсмической активностью. Практическим подтверждением взаимосвязи землетрясений и нефтяных месторождений служат известные события катастрофического землетрясения в г.Нефтегорск на острове Сахалин.

Другим примером, подтверждающим возможность осуществления предлагаемого способа, служат данные о геоэлектрической обстановке вблизи нефтяных районов. Предварительные расчеты и проведенные эксперименты показали, что электродинамическая модель колонны вмещающих пород, расположенной над нефтяным месторождением, характеризуется значительной концентрацией свободных носителей заряда. С использованием системы прогнозирования землетрясений ВАН, основанной на измерении закономерностей текстурных потоков Земли в исследуемом районе и позволяющей определять динамику формирования очага землетрясения, была экспериментально установлена закономерность изменения электрического сопротивления горных пород в процессе формирования очага землетрясения. Установлено, что минимальное электрическое сопротивление горных пород эпицентральной зоны всегда соответствовало сейсмоудару.

Приведенные примеры показывают, что в основе механизма землетрясений лежат энергетические (электродинамические) процессы, протекающие между геосферами Земли, и это служит надежным подтверждением возможности реализации предлагаемого способа предотвращения землетрясений.

В сравнении с известным способом предлагаемый способ предотвращения землетрясений позволяет снизить стоимость его реализации, поскольку он прост в применении и не требует использования дорогостоящих средств. Способ может быть использован в любом районе предполагаемого землетрясения. Использование способа позволит предотвратить гибель людей и ликвидировать материальные потери, которые обычно вызываются землетрясениями. При этом способ позволит улучшить состояние здоровья людей, проживающих в сейсмических зонах (более 50% населения Земли) за счет снятия психологических стрессов, испытываемых ими. Одновременно применение предлагаемого способа позволит отказаться от дорогостоящих мероприятий, связанных с прогнозированием землетрясений (строительство сейсмостанций, функционирование институтов и т.п.), что также способствует снижению стоимости реализации способа.

Использование для предотвращения землетрясений. Сущность изобретения: постоянно во времени выравнивают потенциалы между углеродсодержащей оболочкой Земли и предполагаемым эпицентром землетрясения. Предпочтительно способ осуществлять путем соединения стационарным проводником предполагаемого эпицентра землетрясения и места расположения ближайшей нефтяной скважины, формируя контакт проводника с нефтью. При использовании заявленного способа в районе с повышенной сейсмической опасностью формируют замкнутую систему проводников с распределенными по ее длине погружными электродами, которые устанавливают в различных эпицентрах предполагаемых землетрясений и - в местах расположения нефтяных скважин в контакте с нефтью, при этом расстояние между электродами системы выбирают равным 100 - 150 км. 3 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ предотвращения землетрясения, включающий противосейсмическое действие в районе предполагаемого землетрясения, отличающийся тем, что постоянно во времени выравнивают потенциалы между карбосферой и предполагаемым эпицентром землетрясения в литосфере. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выравнивают потенциалы, соединяя стационарным проводником предполагаемый эпицентр землетрясения и место расположения ближайшей нефтяной скважины, при этом формируют контакт проводника с нефтью. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в районе повышенной сейсмической опасности формируют замкнутую систему проводников с распределенными по ее длине погружными электродами, которые устанавливают в различных эпицентрах предполагаемых землетрясений и в местах расположения нефтяных скважин в контакте с нефтью. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что расстояние между смежными электродами системы выбирают равным 100 - 150 км.