В РУСЛЕ МИРОВЫХ ТЕНДЕНЦИЙ
- Родительская категория: Новости
- Категория: Новости Казахстана
- 1070
-
05 Авг 2015
Космические технологии предлагают нам сегодня возможности, о которых прежде не приходилось даже мечтать.
К примеру, за освоением новых месторождений полезных ископаемых или строительством крупных зданий и сооружений можно внимательно следить… из космоса! Чтобы узнать, в чем заключаются особенности подобных наблюдений, «Комсомолка» решила обратиться в Институт ионосферы «Национального центра космических исследований и технологий» Казкосмоса (АО «НЦКИТ»).
Как пояснил заместитель директора института по научной работе Асылхан Бибосынов, наблюдения проводятся с помощью спутников системы GPS и сети наземных станций. В пределах Центрально-Азиатского региона для изучения геодинамических явлений таких станций около 20. Из них на территории Казахстана находятся только две, входящие в мировую сеть. Они и являются опорными для отечественной локальной сети, которая в настоящее время насчитывает уже порядка шестидесяти станций.
Геодинамический мониторинг деформационных процессов земной коры с использованием космических технологий в последние годы получил достаточно широкое развитие в Казахстане. В мировой практике система GPS-мониторинга начала широко применяться в конце прошлого века после того, как данные 28 спутников США, равномерно распределенных по орбитам, стали доступны для решения задач гражданского назначения. Наземная часть системы в виде приемников сигналов от спутников широко используется в бытовых навигационных устройствах. Но для целей геодинамического контроля, требующего высокой точности определения движений земной поверхности, применяются специальные станции и соответствующие программы обработки данных.
Несколько лет назад по инициативе президента АО «НЦКИТ» Жумабека Шабденамовича Жантаева в Институте ионосферы был создан отдел геодинамики, в котором профилирующая роль отводилась именно GPS мониторингу геодинамических процессов как естественного, так и техногенного происхождения. В настоящее время это направление получило свое дальнейшее развитие. Совместно с опытно-методической экспедицией при Институте сейсмологии создана сеть станций, расположенных вблизи Алматы. Она призвана контролировать развитие естественных тектонических процессов на территории Алматинского сейсмоопасного региона.
- В последние годы получили развитие и другие направления геодинамических исследований, - рассказывает заведующий лабораторией Александр Фремд. - В настоящий момент в работе лаборатории можно выделить два направления исследований, имеющих прикладное значение. Первое включает в себя исследования геодинамических процессов земной коры как естественной, так и техногенной природы. Для этого используются данные радарной спутниковой съемки, позволяющие получить картину распределения значений вертикальных смещений земной поверхности как территорий городских агломераций, так и месторождений углеводородов, а также других объектов, представляющих интерес с точки зрения геодинамической безопасности.
Второе направление включает в себя разработку пространственных моделей земной коры. Для этого используются методы механико-математического моделирования, которые дают пространственное представление о распределении плотностных неоднородностей и других данных. Это позволяет установить и показать положение возможных горизонтов нефтегазонакопления, наметить места предпочтительного заложения скважин.
В комплексе результаты этих исследований могут быть использованы как для выявления ослабленных участков и удешевления эксплуатации нефтегазодобычи, так и при проектировании и строительстве зданий и сооружений. В своей работе мы опираемся как на известные пакеты программного обеспечения, так и на собственные разработки.
- А у вас есть уже какие-нибудь примеры использования ваших разработок?
- Конечно. Например, Астана. Город построен на достаточно слабом грунте с близко расположенным к поверхности водоносным горизонтом. Очевидно, что строительство высотных и тяжелых зданий со временем вызовет просадочные явления. Построенные нами карты, характеризующие динамику смещений отдельных зданий и сооружений за последние 2-3 года, уже сегодня вызвали неподдельный интерес у городского департамента строительства и архитектуры.
Другие примеры - действующие месторождения углеводородов Тенгиз, Ботахан и др. Мы выполнили районирование территорий, включающих местонахождение собственно месторождений, по скорости вертикальных смещений точек земной поверхности. Безусловно, эти результаты должны быть приняты во внимание теми компаниями, которые ведут их разработку. В этом году между Институтом ионосферы и компанией ЭкоГеоМунайГаз был заключен договор на проведение геодинамического мониторинга на Карачаганакском газокондесатном месторождении, принадлежащем консорциуму «Карачаганак Петролиум Оперейтинг». Это одно из крупнейших месторождений Казахстана, разрабатывается оно уже не один десяток лет. Выявление участков с аномальным уровнем смещений задача более чем актуальная.
Чтобы предотвратить или уменьшить опасность возможных последствий геокатастроф, крайне важно проводить мониторинговые наблюдения, направленные на получение своевременной, объективной и достоверной информации о характере наведенной сейсмичности и состояния среды в целом. А также принимать своевременные меры по контролю над ее уровнем (в случае добычи полезных ископаемых) или упреждающего автоматического отключения особо опасных производств.
- Но это же вызовет дополнительные расходы для этой компании?
- Да, конечно, но сегодня все компании, ведущие добычу полезных ископаемых на территории Казахстана, обязаны проводить подобные работы, поскольку это требования экологической и промышленной безопасности. Последствия возможной экологической катастрофы могут многократно превышать текущие расходы, не говоря уже о возможной гибели людей. Конечно, пока речь идет только о выявлении наиболее опасных участков и скорости протекания деформационных процессов на исследуемой территории. Предсказать время возможного события мы пока не можем. Эта задача многофакторная, сложная, и однозначного решения пока не найдено.
- А в чем смысл создания 3D-моделей земной коры?
- Пространственные модели геологической среды представляют собой результат математических расчетов, основанных на данных экспериментальных наблюдений. В итоге мы получаем наглядное пространственное представление о распределении в разрезе плотностных неоднородностей, очагов потенциальной энергии, зон сжатия-растяжения, аномальных значений литостатического давления, положения возможных каналов миграции флюидов, в том числе и углеводородов и других параметров. В комплексном анализе эти результаты могут быть полезны при решении многих задач, в том числе выявлении возможных мест скопления углеводородов, а также выборе мест закладки буровых скважин.
- Если обобщить: в чем заключается конечная цель геодинамических исследований?
- Для ответа поясню, что же изучает геодинамика как наука, - сказал заведующий лабораторией Андрей Виляев. - Предметом изучения геодинамики является взаимодействие геологических объектов между собой в пространстве и времени под действием внутриземных сил. Различают медленные, слабозаметные движения литосферных плит и быстрые разрушительные перемещения пластов земной коры. Последние известны как землетрясения. На территории юго-восточной части Казахстана за последние 150 лет произошел ряд разрушительных землетрясений, два из которых (Чиликское - 1889 г. и Кеминское - 1911 г.) имели магнитуду более 8. Уровень сейсмической активности здесь остается высоким и в настоящее время. Процессы подготовки землетрясения сопровождаются накоплением напряжений в земной коре. Под действием этих напряжений происходит накопление энергии деформации, что приводит к смещениям поверхности в очаге будущего землетрясения. Современные спутниковые методы GPSнаблюдений, радарные, гравиметрические, позволяют определить эти смещения с миллиметровой точностью. Таким образом, конечная главная цель наших исследований это понимание физики подготовки землетрясения, и как ее инновационная составляющая прогноз территории возможного землетрясения по аномальной скорости деформаций. Ведь последствия могут быть очень трагическими, а в своей основе иметь как природную причину, так и техногенную - просадки зданий, шахт, плотин... Поэтому сфера наших исследований распространяется и на сейсмоактивные территории Центральной Азии, и на месторождения угля в Центральном Казахстане или углеводородов в Мангыстауской области. Конечно же, наша информация требует дальнейшей обработки, на основе которой исполнительные структуры могут принять соответствующие меры, например, запрет строительства на данной территории, переселение в другие места, приостановка добычи и т. д. Это поможет избежать катастрофических последствий для населения.
- Как происходит это исследование на практике?
- Для проведения спутниковых геодезических измерений используется парк двухчастотных GPS-приемников фирмы Leica, размещенных на специальных постаментах. Измерения выполняются каждые 30 секунд. Для обработки данных применяется специальное программное обеспечение. Точность съемки составляет первые миллиметры, что в 3-5 раз выше традиционных геодезических методов. Затем составляются карты скоростей горизонтальных и вертикальных современных движений поверхности с выделением аномальных участков скоростного режима. Для примера, каждый год пики Северного Тянь-Шаня подрастают примерно на 1-2 мм, и мы можем это отследить. Затем рассчитываются сдвиговые напряжения и деформации, соответствующие наблюденным смещениям поверхности. Строятся карты. Надо отметить, что здесь мы не отстаем от наших зарубежных коллег и находимся в русле мировых тенденций.
Что касается градостроительства, то, например, на территориях Астаны и Алматы спутниковым методом радарной интерферометрии возможно определить «проседание» различных объектов. Критические объекты необходимо укреплять.
В заключение отмечу, что абсолютного метода прогноза землетрясения не существует, но спутниковые методы необходимо использовать для изучения физики земных недр, чтобы приблизиться к решению проблемы. Наши исследования не могут быть напрямую измерены в денежном эквиваленте, потому что здесь ценой являются человеческие жизни.
Александра Першина.
