Ilgus dešimtmečius, o kai kur – net milijonus metų, didelė dalis pasaulio buvo laikoma seismiškai saugia. Žemė ten nekilo, namai nebuvo projektuojami atlaikyti drebėjimų, o žemės gelmės atrodė stabilios ir nuspėjamos. Tačiau XXI amžiuje ši ramybė pradėjo skilti. Vis dažniau žemės drebėjimai fiksuojami vietose, kurios iki tol neturėjo jokios seisminės istorijos. Ir vis dažniau atsakymas slypi ne tektoninių plokščių judėjime, o žmogaus veikloje.
Vienas simboliškiausių pavyzdžių įvyko 2012 metų rugpjūčio 16-ąją, kai Huizingės miestelio gyventojus šiaurės Nyderlanduose pažadino 3,6 balo stiprumo žemės drebėjimas. Regionui, kuris šimtmečius buvo laikomas seismiškai stabilus, tai buvo šokas. Netrukus paaiškėjo, kad šio drebėjimo priežastis – ne gamta, o žmogus: dujų gavyba viename didžiausių Europos telkinių Groningeno regione.
Šis atvejis tapo ne išimtimi, o precedentu. Panašūs scenarijai kartojasi Oklahomoje, Indijos Dekano plynaukštėje, Pietų Korėjoje. Tai vadinamosios intraplokštinės zonos – teritorijos, nutolusios nuo tektoninių plokščių ribų, kur natūralūs žemės drebėjimai yra reti arba visai nefiksuojami. Ir vis dėlto būtent čia žmogaus veikla pradeda žadinti senas, milijonus metų „miegojusias“ lūžines struktūras.
Kai „per stipru, kad pajudėtų“ tampa problema
Pagal klasikinę žemės drebėjimų fiziką, lūžis, kuris laikui bėgant stiprėja, neturėtų sklisti. Kitaip tariant, kuo ilgiau jis nejudėjo, tuo stabilesnis turėtų būti. Tačiau Groningeno atvejis šią logiką apvertė. „Pagal tradicinį požiūrį, jei lūžis stiprėja, žemės drebėjimo neturėtų būti. Tačiau Groningeno regione drebėjimai kartojosi vėl ir vėl“, – yra sakiusi Ylona van Dinther, žemės drebėjimų fizikė iš Utrecht University.
Taip pat skaitykite
Atsakymą į šį paradoksą pateikė jos vadovaujamos tyrėjų grupės darbas, publikuotas prestižiniame žurnale Nature Communications. Tyrimo centre – reiškinys, vadinamas trinties „gijimu“ (angl. friction healing). Jis paaiškina, kodėl „tylūs“ lūžiai gali tapti ypač pavojingi.
Seklūs lūžiai stabiliose teritorijose gali likti nejudrūs labai ilgą laiką. Per tą laiką uolienų paviršiai abipus lūžio tarsi „prilimpa“ vienas prie kito vis stipriau. Trintis didėja, struktūra stiprėja, o visa sistema ima elgtis kaip įtempta spyruoklė: ji gali išlikti stabili labai ilgai, bet vos sutrikdyta – energiją atpalaiduoja vienu staigiu smūgiu.
Kaip žmogaus veiksmai peržengia milijonų metų ribą
Van Dinther komanda pasitelkė pažangias kompiuterines simuliacijas, kad ištirtų, kas nutinka tokiam „užgijusiam“ lūžiui, kai žmogus pakeičia požemines sąlygas. Buvo modeliuojamas, be kita ko, slėgio sumažėjimas, susijęs su dujų gavyba. Rezultatai parodė nerimą keliančią dinamiką: po kelių dešimtmečių tokios veiklos lūžis staiga praranda per milijonus metų sukauptą papildomą stiprumą. Pasekmė – žemės drebėjimas, stipresnis, nei būtų tikimasi tokiame negiliame gylyje.
Paradoksalu, bet tas pats mechanizmas reiškia, kad pakartotinių drebėjimų rizika tame pačiame lūžyje vėliau tampa mažesnė. Po pirmojo smūgio „perteklinis“ stiprumas išnaudojamas, ir jam atkurti vėl prireiktų milijonų metų. Tačiau problema slypi kitur: regione gali būti šimtai tokių senų, ilgai neaktyvių lūžių. Ir kiekvienas jų – potenciali „vienkartinė bomba“.
Pavojus arčiau paviršiaus – didesnė žala
Papildomas rizikos veiksnys – šių drebėjimų gylis. Jie vyksta arti žemės paviršiaus, todėl yra juntami gerokai stipriau nei giluminiai tektoniniai drebėjimai. Be to, infrastruktūra tokiose vietose dažniausiai nėra pritaikyta seisminėms apkrovoms. Pastatai, keliai, inžineriniai tinklai projektuojami darant prielaidą, kad „čia žemė niekada nejuda“. Būtent todėl net vidutinio stiprumo drebėjimai gali sukelti neproporcingai didelę žalą.
Praktinė išvada – būtinybė keisti seisminės rizikos vertinimo modelius. Iki šiol daugiausia dėmesio buvo skiriama tektoniškai aktyvioms zonoms. Tuo tarpu intraplokštiniuose regionuose lemiamas tampa geologinės istorijos faktorius: kiek laiko lūžis buvo neaktyvus ir kiek „stiprumo“ jis spėjo sukaupti. Neįtraukus šių duomenų, rizika gali būti sistemingai nuvertinama.
Energetikos transformacija ir nauji iššūkiai
Svarbu suprasti, kad ši problema nėra būdinga tik iškastiniam kurui. Daugybė geoterminių projektų visame pasaulyje buvo sustabdyti būtent dėl sukeltos seisminės veiklos. Ryškus pavyzdys – 2017 metų žemės drebėjimas Pohango mieste Pietų Korėjoje, siejamas su geotermine jėgaine. Po šio įvykio projektas buvo visiškai uždarytas.
Danielis Faulkneris, geofizikas iš University of Liverpool, pabrėžia, kad esminė sąlyga – gilus vietinių sąlygų supratimas. Net ir atsisakant naftos ar dujų, žmonija ir toliau naudosis Žemės gelmėmis, pavyzdžiui, geoterminei energijai ar energijos saugojimui. Ir būtent čia slypi pavojus: technologinė pažanga nebūtinai reiškia geologinį saugumą.
Taip pat skaitykite
Pasak van Dinther, viena iš galimų išeičių – darbų organizavimas taip, kad lūžis judėtų lėtai ir kontroliuojamai, o ne kauptų įtampą vienam staigiam išsiveržimui. Praktikoje tai reiškia itin tikslų skysčių įleidimo tempo ir kiekio valdymą, leidžiantį paskirstyti įtampas laike.
„Ramios“ šalys – nebe tokios ramios
Groningeno pamokos turi tiesioginių pasekmių ir toms šalims, kurios anksčiau niekada nesvarstė seisminės rizikos. Centrinėje ir Šiaurės Europoje planuojamos geoterminės ir požeminės energijos saugyklos dažnai remiasi prielaida, kad požemis stabilus. Tačiau naujas tyrimas rodo, jog istorinė ramybė negarantuoja saugumo, jei giliai slypi seni, ilgai „užgiję“ lūžiai.
Tai kelia klausimus ir dėl reguliavimo. Tyrėjai pabrėžia, kad seisminės rizikos vertinimas neturi apsiriboti projektavimo etapu. Jis turi tęstis viso projekto gyvavimo metu, su galimybe greitai reaguoti į pirmuosius nepageidaujamų virpesių signalus. Nyderlandų patirtis parodė, kad pavėluoti sprendimai virsta ilgalaikiais socialiniais konfliktais ir milžiniškomis kompensacijomis.
Be to, žmogaus sukelti žemės drebėjimai griauna gyventojų pasitikėjimą institucijomis ir investuotojais. Groningeno ir Pohango gyventojai ne kartą pabrėžė, kad jie nebuvo nei tinkamai informuoti, nei pasirengę tokiems pavojams. Todėl patikima rizikos komunikacija turi tapti ne priedu, o esmine požeminių projektų planavimo dalimi.
Nauja geologinė realybė
Išvada paprasta, bet nepatogi: net „tylios“ Žemės plutos vietos gali reaguoti smarkiai, jei jų pusiausvyra dešimtmečiais trikdoma. Energetikos transformacija, geotermija, požeminis saugojimas – visa tai didina mūsų sąlytį su giliomis struktūromis, kurių elgesio iki galo dar nesuprantame. Todėl žmogaus sukelti žemės drebėjimai, regis, taps ne išimtimi, o vis dažnesniu šiuolaikinio geologinio kraštovaizdžio bruožu.
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.
