Мелодия разрушающейся альпийской вершины

Вся вершина 2592-метрового Хохфогеля рассечена трещиной шириной пять метров и длиной тридцать метров. Она продолжает расширяться со скоростью до половины сантиметра в месяц. За прошедшие годы южная сторона горы уже опустилась на несколько метров; в какой-то момент произойдет ее обрушение, и до 260 000 кубических метров известнякового обломочного материала обрушится в австрийскую долину Хорнбах. Такой объем примерно соответствует 260 частным домам. Предсказать, когда это случится, традиционными методами сложно. Исследователи из Центра Гельмгольца в Потсдаме — Немецкого исследовательского центра геонаук и Мюнхенского технического университета подошли к этому вопросу с помощью сейсмических датчиков. Устройства регистрируют тонкую вибрацию вершины: подобно струне скрипки, высота тона которой меняется при натяжении, меняется и частота колебаний вершины по мере роста напряжения в породе. Этот эффект позволяет получить уникальное представление о фазе подготовки предстоящего оползня, что, в свою очередь, должно сделать возможным своевременное предупреждение — даже если жилища людей на этом участке не находятся под прямой угрозой. Исследование недавно было опубликовано в журнале Earth Surface Processes and Landforms.

Обрушения горных склонов происходят снова и снова, играя ключевую роль в долгосрочной эволюции ландшафтов и представляя фундаментальный интерес для планирования землепользования и оценки опасностей. Однако из-за внезапности и высокой скорости такие массовые движения трудно изучать. В 2018 году исследователи, включая Михаэля Дитце из GFZ, установили на вершине сеть из шести сейсмометров. В течение нескольких месяцев датчики записывали частоту колебаний горы, вызванных ветром и другими возбуждениями.

Летом 2018 года ученые зафиксировали повторяющийся пилообразный паттерн частоты: за период от пяти до семи дней она неоднократно повышалась с 26 до 29 Герц, а затем менее чем за два дня падала обратно. Рост частоты вызван увеличением напряжения в массиве породы. При падении частоты датчики также регистрировали увеличение количества сигналов трещинообразования. Этот циклический процесс, известный как движение «прилипания-скольжения», является типичным предвестником крупных массовых перемещений. Ключевой фактор: чем ближе событие, тем короче становятся наблюдаемые циклы, что делает их важным индикатором опасности.

«С помощью сейсмического подхода мы теперь впервые можем непрерывно и практически в реальном времени отслеживать, записывать и обрабатывать это циклическое явление», — говорит Михаэль Дитце. Он сотрудничает с коллегами в проекте AlpSenseBench, который фокусируется на инструментальном мониторинге других альпийских вершин.

В ходе измерений, которые с перерывами из-за ударов молний продолжались с июля по октябрь, исследователи сделали еще одно открытие: в засушливое лето 2018 года пилообразный паттерн накопления и сброса напряжения исчез. По-видимому, вершине не хватило важной «смазки» — воды. В этот период играла роль лишь суточная цикличность частоты колебаний, связанная с нагревом и охлаждением породы. В течение еще двух лет ученые будут исследовать, как эти суточные и более длительные циклы взаимодействуют и как холодные зимы влияют на глубокие, заполненные водой трещины, рассекающие Хохфогель.