Геодинамика – қауіпсіздік туралы ғылым

Ғарыш қызметі бүгінгі күні әр үйге, әр отбасына кіргенін біз кейде ойланбаймыз да, ол солай болуы керек сияқты қабылдаймыз. Байланыс, теледидар, жаңа материалдар, навигация. Ғарыштық технологиялардың тіпті біз күтпеген салаларда да қолданыс тауып отырғаны бар. Мысалы, пайдалы жер қазбаларының кен орындарын игеруді немесе ірі ғимараттар мен құрылыстарды ғарыштан бақылауға алуға болады екен. Бұл қалай жүзеге асырылады? Ол туралы бізге өте сирек ғылым – геодинамикамен айналысатын ғалымдар баяндап берді. Бұл ғалымдар Қазғарыштың «Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы» акционерлік қоғамы құрамындағы Ионосфера институтында жұмыс істейді. Институт директорының ғылыми жұмыстар жөніндегі орынбасары Асылхан Бибосынов GPS жүйесінің Жер серіктері (ғаламдық позициялау жүйесі) және жерүсті станциялары торабы көмегімен бақылаулар жүргізілетінін айтып берді. Геодинамикалық құбылыстарды зерттеуге арналған мұндай станция­лар Орталық Азия аумағында 20 шақты. Олардың ішінен Қазақстан аумағында орналасқан екеуі ғана әлемдік торапқа кіреді. Міне, осы екеуі отандық оқшау тораптың тірегі болып саналады, ал оқшау тораптар қазіргі кезде 60-қа жуық. Ғарыштық технологиялар­ды пай­далану арқылы жер қырты­сын­дағы деформациялық үрдіс­тер­дің геодинамикалық монито­рингін жүргізу кейінгі жылдары Қазақстанда қарқынды дамып келеді. Жер бетінің қозғалысын анық­тауда жоғары дәлдікті қажет ететін геодинамикалық бақылаудың мақсаттарына жету үшін, тұрмыстық навигациямен салыстырғанда, арнайы станциялар және деректерді өңдеудің тиісті бағдарламалары қолданылады. Осыдан бірнеше жыл бұрын, «ҰҒЗТО» АҚ президенті, физика-мате­матика ғылымдарының докторы Жұмабек Жантаевтың бастамасы­мен Ионосфера институтында геодинамика бөлімі ашылды, оның бас­ты рөлі – табиғи және техногенді пайда болатын геодинамикалық үрдістерге GPS-мониторинг жүргізу. Сейсмология институтының сынақ-әдістемелік экспедициясымен бір­ле­се отырып Алматы қаласына жа­қын орналасқан станциялар торабы құрылды. Ол тораптың міндеті Алма­тының сейсмологиялық қауіпті айма­ғындағы табиғи тектоникалық үрдіс­тер­дің дамуына бақылау орнату. Зертхана меңгерушісі Александр Фремд былай деп түсіндіреді: «Зертхана жұмысында зерттеулердің екі бағытын атап көрсетуге болады. Біріншісіне жер қыртысындағы табиғи және техногенді сипаттағы геодинамикалық үрдістерді зерттеу кіреді. Ол үшін радарлы Жер серіктерінің түсірілімдері пайдаланылады, ол түсірілімдер жер бетінің тік қозғалысы мәндерін бөлу, көмір­сутегі кен орындарының, сондай-ақ геодинамикалық қауіп­сіздік тұрғысынан қызығушылық танытатын басқа да нысандардың көрінісін алуға мүмкіндік береді. Екінші бағыт жер қыртысының көлемді моделдерін құрастырудан тұрады. Бұл үшін механикалық-математикалық модельдеу әдістері пайдаланылады. Ол модельдер мұнай мен газдардың шоғырлануы мүмкін шекараларын анықтауға және олардың орнын көрсетуге, бұрғыларды оңтайлы орналастыру орындарын белгілеуге мүмкіндік жасайды. Осы зерттеулерден алынған нәтижелер әлсізденген телімдерді анықтау және мұнай мен газ өндіру жұмыстарын арзандату үшін, сондай-ақ ғимараттар мен имараттарды жобалау және құрылысын жүргізу кезінде де пайдаланылуы мүмкін. Біз өз жұмысымызда бағдарламалық қамтамасыз етудің белгілі пакеттеріне және өзіміздің жеке әзірлемелерімізге де сүйенеміз. Астана қаласының аумағын мысалға келтіруге болады. Қала топырағы бос жерге салынған, жерасты су деңгейі де жер бетіне жақын орналасқан. Зәулім қабатты және салмағы ауыр ғимараттар уақыт өте келе шөгуі мүмкін. Біз жасаған жекелеген ғимараттар мен құрылыс нысандарының соңғы 2-3 жылдағы жылжу динамикасын сипаттайтын карталарға қалалық құрылыс және архитектура (сәулет) департаменті қызығушылық танытып отыр. Тағы бір мысал – қазіргі кезде жұмыс істеп тұрған Теңіз, Ботахан т.б. көмірсутегі кен орындары. Біз Жер беті нүктелерінің тік жылжуының жылдамдығы бойынша тікелей кен орындарындағы аумақтарды аудандастыру жұмыс­тарын жүргіздік. Әрине, бұл нәтижелер кен өндіру жұмыстарын жүргізіп отырған компаниялар тарапынан назарға алынуы тиіс. Биылғы жылы «Қарашығанақ Петролиум Оперейтинг» консорциумына тиісті Қарашығанақ газ конденсаты кен орнында геодинамикалық мониторинг жүргізуге Ионосфера институты және ЭкоГеоМұнайГаз арасында шарт жасалды. Бұл Қазақстандағы аса ірі кен орындарының бірі, ондаған жылдардан бері өндіріс жұмыстары атқарылып келеді. Жылжу деңгейлері нормадан ауытқыған телімдерді анықтау – өте маңызды және өзекті міндет. Геоапаттардың ықтимал салдарлары қаупінің алдын алу немесе азайту үшін белгілі сейсмикалық телім мен жалпы орта күйінің сипаттамасы туралы дер кезінде, сенімді және объективті ақпарат алуға бағытталған мониторинг бақылауларын жүргізу өте маңызды. Сондай-ақ, оның деңгейін бақылау бойынша (пайдалы қазбалар өндіру кезінде) немесе аса қауіпті өндіріс орындарын алдын ала автоматты өшіру мақсатында уақытында шаралар қабылдау керек. Әрине, ол жұмыстар қосымша шығындарды қажет етеді. Соған қарамастан, Қазақстан аумағында кен орындары өндірісі жұмыстарымен айналысып отырған барлық компаниялар аталған істерді жүргізуге міндетті, себебі бұл экологиялық және өнеркәсіптік қауіпсіздік талабы. Адам шығыны болуы мүмкіндігін қоспағанның өзінде, ықтимал экологиялық апаттар салдарларынан келетін зиян ағымдағы шығындардан бірнеше рет асып кетуі мүмкін. Әзірше әңгіме тек зерттеуге жататын аумақтағы неғұрлым қауіпті телімдерді табу және деформациялық үрдістердің жүру жылдамдығын анықтау туралы ғана болып отыр. Ықтимал оқиғаның болатын уақытын дөп басып айту ертерек. Бұл көп факторларға қатысты, күрделі міндет және оның бірегей шешімі, қазірше табылған жоқ». Геодинамикалық зерттеулердің негізгі мақсаты қандай? Ол туралы зертхана меңгерушісі Андрей Виляевтің пікірін тыңдасақ: «Геодинамика кеңістіктегі және уақыт ішіндегі геологиялық нысан­дардың өзара қарым-қатынасын зерттейді. Литосфералық плиталар­дың әлсіз, елеусіз жылжуы және жер қыртысы қабаттарының жылдам, қиратқыш жылжулары бар. Соңғылары жер сілкінісі ретінде белгілі. Қазақстанның оңтүстік-шығыс аумағында соңғы 150 жылда бірқатар аса ірі жер сілкінісі болып өтті, оның екеуі (Шелек жер сілкінісі – 1889 ж. және Кемин жер сілкінісі – 1911 ж.) 8-ден артық магнитуданы құрады. Бұл жерлердің сейсмикалық белсенділігі деңгейі қазіргі кезде де жоғары. Жер сілкінісінің дайындалуы үрдістері жер қыртысында кернеудің топталуымен байланысты. Осы кернеулердің әсерімен деформация энергиясы жиналады және ол болашақ жер сілкінісі ошағындағы жер бетінің жылжуына алып келеді. Заманауи GPS-бақылаулар, радарлы, гравиметриялық әдістер осы жылжуларды миллиметрлік дәлдікке дейін анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен, біздің зерттеулердің басты мақсаты – жер сілкінісінің дайындығы физикасын түсіну, және оның инновациялық құрамдас бөлігі ретінде – деформацияның ауытқу жылдамдығы бойынша жер сілкінісі болуы мүмкін аумақты болжау. Себебі, жер сілкінісінің салдары өте қайғылы болуы мүмкін, ал оның негізіне табиғи себептер, сондай-ақ техногенді себептер де (ғимараттардың, шахталардың, бөгеттердің шөгуі т.б.) жатады. Сон­дықтан, біздің зерттеулер ауданымыз Орталық Азияның сейсмикалық белсенді аумақтарынан бастап Қазақстанның көмір кен орындарын немесе Маңғыстау облысының көмірсутегі өндіру кен орындарына дейін қамтиды. Әрине, біздің ақпараттар әрі қарай қосымша өңдеу­лерді қажет етеді және оның негі­зінде атқарушы органдар тиіс­ті ша­ралар қолданады, мысалы, бел­гілі бір аумақта құрылыс жұмыс­тарын жүргізуге тыйым салу, бас­қа жерге көшіру, кен өндіру жұмыс­тарын тоқтата тұру және т.б. Осы шара­лардың бәрі халықты апатты салдарлардан құтқаруға көмегін тигізеді». Геодинамикалық зерттеулер іс жүзінде былайша жүргізіледі: Жер сері­гінің геодезиялық зерт­теу­лерін жүргізу үшін, арнайы тұғыр­ларға отырғызылған, Leica фирма­сының екіжиілікті GPS-қабыл­дағыштарының паркі пайдаланылады. Өлшеулер әр 30 секунд сайын орындалады. Деректерді өңдеу үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету қолданылады. Түсірілімдер дәл­дігі алғашқы миллиметрлерден тұра­ды, ол дәстүрлі геодезиялық әдіс­терге қарағанда 3-5 есе жоғары. Одан соң жер бетінің қазіргі кездегі көлде­нең және тік қозғалыстары жыл­дам­дығының картасы жасалады, онда жылдамдық режіміндегі ауытқу телімдері көрсетіледі. Со­дан кейін жер беті жылжуының бақы­лаулары бойынша жылжу кернеу­лері мен деформациялары есеп­теліп шығарылады. Карталары құры­лады. Қала құрылыстарына кел­сек, онда, мысалы, Астана және Ал­маты қалалары аумақтарында радарлы интерферометрияның Жер серігі әдісімен түрлі нысандардың «шөгуін» анықтауымыз мүмкін. Он­дай қауіпті нысандарды нығайту керек. Біздің мамандардың пікірінше, біз мұндай зерттеулер саласында шетелдік мамандардан қалмай­мыз және әлемдік тенденциялар ағы­нымен келеміз. Әрине, бізде де, шетелде де жер сілкінісін болжаудың даусыз, бірегей әдісі жоқ, бірақ та жер қойнауы физикасын зерттеу үшін Жер серігі әдістерін пайдалану қажет, бұл бізді осы саладағы проблемаларды шешуге жақындата түседі. Тағы бір айта кететін нәрсе – мұндай зерттеулердің құнын ақшамен есептеу мүмкін емес, себебі, адам тағдыры басты маңызды мәселе болып табылады. Ален АСҚАРОВ.