Ученые из Геолого-разведочного центра Потсдама разработали уникальную методику прогнозирования обвала горных пород. Им впервые удалось зафиксировать вибрацию скальных масс и распознать своего рода мелодию предстоящего обрушения. Этот специфический гул, по словам руководителя исследовательской группы Михаэля Дитце  (Michael Dietze), напоминает ритмичное жужжание, – подобно тому, как рельсы вибрируют перед приближением поезда. При этом по-настоящему почувствовать "мелодию конца" без спецсредств невозможно, поскольку этот звук находится за пределами человеческого слуха. Его можно только измерить. 

Показать изображение крупным планом

Закрыть

Чтобы детально изучить стабильность горных вершин, Дитце с командой летом 2018 года с помощью сейсмометров "прослушал" вершину Хохфогель в регионе Алльгой на границе Баварии с Австрией. Ученые пришли к выводу, что гора высотой 2592 метра качается с периодической пилообразной частотой. "Подобно камертону, массивная скала начинает вибрировать от внешних импульсов", – поясняет Дитце.

Причина тому – температурные перепады, ветер и сотрясения земной коры от далеких землетрясений или грузовых поездов, а также сигнал океанских волн, распространяющийся по всей Земле. При этом частота колебаний меняется в зависимости от температуры, породы и степени ее разрушения. "Подобно более или менее туго натянутой скрипичной струне, тональность горы меняется в зависимости от напряжения в породе", – говорит Михаэль Дитце. Эти изменения в резонансе гор, будучи распознанными, и обеспечивают уникальный прогноз развития предстоящего горного обвала.

Хотя для поселений вблизи горы Хохфогель нет непосредственной угрозы обрушения, подъем на гору давно заблокирован из-за повышенной опасности камнепада – поперек вершины зияет неуклонно растущая трещина. Сейчас эта расщелина 30 метров в длину и 5 метров в ширину, и каждый месяц она увеличивается на полсантиметра. Южный склон горы неустойчив, за последние годы он уменьшился на несколько метров, и однажды  260 тысяч кубометров камня и щебня неминуемо рухнут на австрийскую долину Хорнбахталь.

Спрогнозировать такое событие возможно лишь на основании знания, как и почему движется неустойчивая скальная масса. Для этого на горе Хохфогель немецкие ученые установили шесть сейсмометров под названием "Geofone". Их датчики зафиксировали, с какой частотой вибрирует гора в течение года, при этом совокупное время наблюдений составило три месяца. Оказалось, что базовая частота 26 герц неизменно увеличивалась до 29 герц за пять-семь дней, чтобы затем снова упасть до исходного значения в течение неполных двух дней.
Такого рода циклическое повышение и следующий за ним спад напряжения в отрывистом ритме (stick slip motion) и является типичным предвестником обвала горной массы. При этом существенно: чем ближе обвал, тем короче становятся подобные циклы. "Когда обрушение происходит, шаблон повторяется все быстрее", – говорит руководитель исследовательской группы. Интервалы между частотными движениями сокращаются от дней до часов и, наконец, от минут до секунд, – пока не начнется окончательное обрушение.

Показать изображение крупным планом

Закрыть

С помощью уникальной методики немецкие ученые впервые смогли зафиксировать и проанализировать этот циклический сейсмический феномен практически в режиме реального времени. Стационарные измерения, таким образом, дают возможность обнаруживать тенденцию к обрушению скалы уже на ранней стадии и, соответственно, принимать необходимые меры.

Анализ замеров позволил специалистам сделать еще один основополагающий вывод: вода, по-видимому, является своего рода внутренней смазкой в процессе колебания альпийских вершин. Потому как частотные скачки четко прослеживались после таяния снега, однако полностью прекратились в конце лета засушливого 2018 года.

Помимо горы Хохфогель, потсдамские геологи вместе с коллегами из Технического университета Мюнхена снабдили сейсмометрами и другие альпийские вершины в рамках проекта "AlpSenseBench". Однако прежде чем метод войдет в обычную практику, считают специалисты, должно пройти время.

Арина Попова