Как мы видим, процесс землетрясения - это сложнейший процесс образования и реализации горным массивом энергии деформаций. Каждое землетрясение отягощено множеством геологических особенностей и физико-химических свойств конкретного массива. Таких как: геологическое строение, гидрогеология, минералогия, газоносность, глубина гипоцентра, поверхностный рельеф и ещё много различных факторов, которые в свою очередь "тянут" за собой вытекающие из них следующие факторы "второго эшелона" и любой из них, способен либо заглушить начавшийся процесс Деформационного взрыва, либо катализировать его. К примеру, глубина события определяет температуру горного массива и объёмное давление действующие на кристаллические решётки минералов, которые в свою очередь определяют магнитные свойства горного массива и его поляризацию. Или, исследуя фактор геологического строения горного массива, мы должны обратить особое внимание на такой минерал, как кварц, массовая доля которого в земной коре более 69% и который встречается практически повсеместно. А там где кварц, там прямые и обратные пьезоэлектрические эффекты, а значит электрические заряды, которые вполне могут послужить детонатором Деформационного взрыва. Не надо сбрасывать со счетов и радиоактивные элементы, способные через радиолиз вызвать появление свободных радикалов. Со всей очевидностью следует, что значительную долю ответственности за землетрясения должна на себя взять поляризация горного массива, которая сопровождается появлением связанных электрических зарядов на поверхности массива и поворотом диполей. Это в свою очередь вызывает появление в массиве электромагнитных эффектов, способных за короткий промежуток времени запустить процесс Деформационного взрыва и разрушить горный массив с катастрофическими последствиями. Если пояснить Деформационный взрыв схематично, то получится такая картинка
Рис.4
Рис.4, где:
1.Горный массив до изменения горного давления,
2. Радиолиз. Образование в массиве свободных радикалов радиоактивной природы,
3. Появление в массиве электрического заряда и сил электрической природы,
4. Образование в массиве сил магнитной природы,
5. Цепная химическая реакция в массиве,
6. Поляризация массива, Электромеханические эффекты (пьезо, пиро, сегнето и др.)
7. Цепная реакция Магнитопластичности,
8. Исход газов из кристаллических решёток массива, изменение объёма массива,
9. Линейное и объёмное расширение массива вследствие стрикций,
10. Деппининг дислокаций массива вследствие магнитопластичности,
11. Сейсмический удар в массиве.
Предлагаем вам на анализе существующих знаний и накопленного человечеством опыта рассмотреть возможность прохождения землетрясений с последующим заключением о возможности (невозможности) электромагнитных и химических явлений участвовать в процессе землетрясений. Обращаем внимание, что главным и необходимым условием для начала процесса необходимо изменение горного давления в массиве и образования электрического заряда.
Физические, химические и механические явления, сопровождающие процессы землетрясений
Явление магнитопластичности.
В настоящее время хорошо известно и изучено явление снижения прочностных характеристик кристаллов помещённых в магнитное поле. В некоторых случаях явление приобретает цепной характер с растрескиванием массива в течение миллиардной доли секунды и катастрофической потерей прочности всего массива. Дело заключается в том, что деппининг дислокаций и прогресс трещиноватости массива в обычных условиях ограничен тем, что в процессе существования кристалла происходит постоянный обмен электронами между дислокацией и стопором (примесью, другой дислокацией). Процесс обмена происходит почти мгновенно, что не позволяет дислокации двигаться (совершать деппининг). Кристалл, а значит, и весь массив находится в "заторможенном" стабильном состоянии. Деппинингу дислокации мешает кулоновская сила притяжения электронов. Помещение кристалла в магнитное поле производит спиновую конверсию атомов из короткоживущего синглетного состояния S в триплетное долгоживущее состояние T, из которого обратный перенос электрона запрещён по спину:
(Cl_d^-+〖M_g〗^(2+) ) 〖_(→╖←)^(e^- )〗(C ̇l_(d_(↓╖F) ) 〖M ̇_g〗^+ )^S (H╖→)╖K_ST (C ̇l_(d_(↓╖F) ) 〖M ̇_g〗^+ )^T(8)
где: е- - перенос электрона и образование дислокации в синглетном состоянии,
Н - магнитное поле,
Кst - скорость спиновой конверсии в триплетном состоянии,
F - Двигающаяся дислокация
Физически, это означает то, что магнитное поле освобождает дислокацию от кулоновского притяжения и увеличивает время жизни нахождения в " размороженном состоянии или с выключенным кулоном". То есть увеличивается вероятность деппининга, которое может привести к очень быстрому, цепному растрескиванию массива с "коллапсом всего кирпича". Это надёжно подтверждено экспериментально и убедительно подкреплено теорией поясняющей суть процесса в работе. Особенно хорошо это описал член РАН А. Л. Бучаченко в отмеченной нами выше работе [2]. Особого внимания в указанной работе заслуживают кинетические процессы магнитопластичности и сравнения их с кинетическими особенностями цепных химических и ядерных реакций. По сути, дислокация, в момент обмена электронами со стопором превращается в своеобразный свободный радикал, или выступает в роли нейтрона в процессе ядерной реакции, столь необходимые для старта цепных реакций, а спиновой запрет возврата электрона со стопора на дислокацию под действием магнитного поля, это своеобразный включатель процесса, или детонатор процесса магнитопластичности. То есть, зная кинематику цепных реакций, мы можем утверждать, что на практике процесс магнитопластичности должен иметь огромные скорости прохождения деформаций, которые принимают вид катастрофических разрушений горного массива. К этому следует добавить такие важные дополнения, как факты, приведённые в диссертации [16], в которой доказана аномальная чувствительность магнитопластического эффекта к слабым дозам рентгеновского облучения образцов и к одновременному действию слабых электрических полей, а также механических напряжений. Не потому ли львиная доля горных ударов и внезапных выбросов происходит в угольных шахтах, где, как известно, уголь почти везде слаборадиоактивен и наша идея о воздействии радиолиза на процесс подвижек земной коры находит своё подтверждение? Впрочем, как и горное давление в шахтах, которое в виде гравитационных и деформационных напряжений со значительной амплитудой ежечасно изменяются в горных выработках по мере проведения подготовительных выработок и отработки полезного ископаемого? Не оно ли вкупе с магнитопластичностью, радиолизом и другими факторами провоцируют подвижки горного массива в виде горных ударов и внезапных выбросов? Так возможна ли ситуация, когда процесс магнитопластичности выступит движущей силой землетрясения? Мы думаем, что это вполне возможно.
Магнитострикция, электрострикция и другие виды стрикций.
Все виды стрикций являются родственными явлениями, заключающееся в том, что при изменении состояния намагниченности тела, приложении к нему электрического поля, деформационно-механических и тепловых нагрузок, его объем и линейные размеры горного массива изменяются. Выше мы рассмотрели принцип минимума энергии применительно к горному массиву и выяснили, что для выделения потенциальной энергии деформаций необходимым условием является изменение объёма тела или формы, что мы собственно и имеем при стрикционных процессах. Эффект стрикций вызван изменением взаимосвязей между атомами в кристаллической решётке, и поэтому свойственен абсолютно всем веществам. Изменение формы тела может проявляться, например, в растяжении, сжатии, изменении объёма. Относительное удлинение ΔL / L обычно варьируется в пределах и в среднем составляет ) 0,001 - 0,003 %. Однако в 1961 г. у некоторых элементов был открыт эффект гигантской магнитострикции, величина которого больше на два порядка и доходит до 0,5 %. Необходимо отметить ещё одну очень важную особенность этих эффектов - при взаимном воздействии друг на друга стрикции вызывают аномалии, вызывая своеобразный стрикционный резонанс. Например, наложение термострикции на обычное тепловое расширение приводит к аномалии в ходе теплового расширения. В некоторых феромагнитах и антиферромагнитах эти аномалии очень велики. А наложение напряжений при механострикции на магнитострикцию приводит к перераспределению магнитных моментов доменов, что ведёт к значительному изменению намагниченности, а это в свою очередь дает, дополнительную, резкую, похожую на толчок, деформацию. В наше время для получения искусственных алмазов используют несколько технологий, одна из которых основана как раз на явлении электрострикции. Эта технология заключается в производстве алмаза из кристаллического углерода, который помещают для обработки в специальный пресс. Сначала в камеру, где находится графит, подаётся вода под давлением в несколько десятков тысяч атмосфер. Таким образом, в камере создается высокое давление. Затем вода замерзает под действием хладагента, в результате чего давление увеличивается в 10 раз. На последнем этапе камера, в которой находится углерод, подключается к электрическим шинам и подается мощный электрический разряд длительностью в десятые доли секунды. В момент прохождения заряда в графите происходит явление электрострикции. Оно аномально усиливается другими стрикциями и создаёт ударную (сейсмическую) волну, которая на несколько порядков увеличивает и без того высокое давление в камере и в образце графита и он перекристаллизовывается в алмаз. Это точно повторяет картинку землетрясений, только в миниатюрном масштабе. Очевидно, что явления стрикций в горном массиве играют особую и решающую роль при вулканических типах землетрясений, так как огромный температурный перепад сопровождает и характеризует этот тип землетрясений. Явлениями стрикций и магнитопластичности можно легко объяснить хорошо известные факты, предваряющие внезапные выбросы породы и газов шахтах: шелушение забоя, стреляние забоя кусочками породы, различного рода шумы, нарастание газовыделения, потрескивание и другие подобные явления. Так же, как и гул при землетрясениях, напоминающий шум танковой колонны или огромного роя пчёл, и он ничем не будет отличаться от гула, издаваемого мощным трансформатором, который гудит именно по причине сжатия - растяжения сердечника трансформатора. Суть эффекта магнитострикции пояснена на Рис.5