PROGETTO FLUSSO PROTONICO-Scuola S.I.S.M.A.

Scuola Interdisciplinare Studi di Mitigazione Ambientale

Progetto patrocinato dal Dip.di Scienze Univ.D’Annunzio (CH-PE)

Misure di flusso protonico (H+) e fenomeni tellurici

per laureati e studenti in geologia, fisica e ingegneria

(collaborazione volontaria a titolo totalmente gratuito)

 

20 Settembre 2010- 4 Ottobre 2010

Dipartimento di Scienze, Università G.d’Annunzio

a cura di

Vadim Bobrovskiy, Distant school Cosmic-Meteo-Tectonic, Petropavlovsk, Russia

e

Francesco Stoppa, Dipartimento di Scienze, Università G.d’Annunzio di Chieti e Pescara.

Premessa

La scuola è in realtà un progetto di ricerca applicato all’area abruzzese nel tentativo di coinvolgere le nuove leve scientifiche nell’apprendimento di un metodo potenzialmente utile a individuare precursori tellurici prima di un forte terremoto locale. Si basa su una collaborazione stabilita tra i ricercatori del Dipartimento e quelli dell’istituto di Cosmo-meteo-tettonica di Petropavlovsk in Russia.

La teoria protonico-cosmo-tellurica prescinde largamente dalla tettonica delle placche ma è stata elaborata con il contributo di grandi e riconosciuti scienziati ed ha il merito di poter essere applicata anche dove la tettonica delle placche non è un processo significativo come su alcuni pianeti e in alcune zone della terra. La sensibilità del metodo a scala globale è simile a quella della propagazione delle onde sismiche e può dare informazioni su eterogeneità non solo del pianeta ma anche del sistema terra-sole. La presenza di idrogeno liquido nel nucleo terrestre è un presupposto essenziale della teoria che ben si concilia con le più sofisticate misure di densità del pianeta e con i più avanzati studi sulla dinamica del nucleo e sulla sua iterazione con il mantello. La presenza di plume chimici ultra profondi (magmatismo ultra-alcalino) mobilitati da H+ è oggetto di approfonditi studi da parte dei gruppi di ricerca guidati in Italia dal prof. F. Stoppa e G. Lavecchia e in Canada da K. Bell.

La presentazione della Scuola e del programma è accompagnata da foto che illustrano l’esecuzione delle misure di variazioni geo-elettriche in superfice durante esperienza simili a quella proposta effettuare in precedenza. Gli studenti partecipanti, appartenenti alla Kamchatkian Technical University, erano iscritti ai corsi di geologia, ecologia e ingegneria elettronica

Principi della Ricerca

La tettogenesi protonica è un’ipotesi di tipo cosmo-meteo-tellurica elaborata sulla base di concetti derivati da alcuni grandi scienziati che hanno lavorato nel campo della geofisica e della geochimica come Cartesio[1], Mendeleev[2], Vernadskiy[3], Larin[4], Kuznetsov[5], Gutenberg[6], Alfven[7]

e Båth[1]. Nell’ottica di questa ipotesi la rottura dell’equilibrio che produce fenomeni geologici improvvisi e violenti come i maggiori terremoti ed eruzioni vulcaniche è in relazione a perturbazioni del flusso di atomi di H+ (protoni) che migra dal nucleo terrestre verso lo spazio esterno attraverso eterogeneità poste al contatto crosta-atmosfera (Larin and Hunt, 1993). E’ possibile misurare l’intensità del flusso protonico in questa interfaccia con l’ausilio di elettrodi sotterranei collocati in appositi pozzetti. Gli elettrodi registrano variazioni del segnale elettrico in relazione all’attività dei protoni il cui intensificarsi o la cui brusca variazione può indicare l’enucleazione di un fuoco sismogenetico a distanza più o meno grande dal punto di misura.

Il modello di un nucleo terrestre idrato è stato discusso da numerosi autori per giustificare alcune peculiarità altrimenti misteriose (Hemley and Mao, 1990; Badding et al., 1991; Loubeyre et al., 1996), l’argomento investe il comportamento dei solidi metallici in presenza di idrogeno liquido in condizioni di ultra pressione. La dinamica dell’interfaccia nucleo interno/esterno e nucleo/mantello e la sua topografia potrebbe essere fortemente influenzata dalla saturazione in idrogeno in condizioni di ultrapressione (Hemley and Mao, 1990; Badding et al., 1991; Loubeyre et al., 1996). In questo caso la densità del nucleo sarebbe minore rispetto alle teorie basate su una composizione puramente metallica. La presenza di H e C nel nucleo ha forti implicazioni su numerosi fenomeni che si propagano fino alla superficie del pianeta come il magmatismo carbonatitico, la formazione dei diamanti e degli idrocarburi non naftogenici, con implicazioni sul rischio sismico e vulcanico (Stoppa, 2010).

L a teoria dell’effetto sismico a larga scala di Båth’s (Båth,1966) è anche esso conesso con la teoria protonico-tellurica (Larin and Hunt, 1993). Un tale effetto sismico porta al concetto di un serbatoio protonico a scala planetaria la cui ridistribuzione coincide con la diminuzione del potenziale sismico in quelle parti del pianeta lontane dalle zone ove avvengono terremoti ad alta magnitudo. L’effetto sismico (Båth,1966) relaziona la presenza periodica di fuochi sismici in zone situate a migliaia di chilometri le uno dalle altre. Questo processo prescinde dalla necessità di forze e modelli meccanici come causa della localizzazione di eventi ad elevata magnitudo. In tale ottiva la ricerca di processi sismo-tettonici a scala globale dovrebbe riconosce un ruolo importante al sistema cosmo-meteo-tellurico. Per la prima volta, B. Gutenberg sottolineò questa possibilità nel paragrafo “§11 Parallelismus zwischen Erdbebenhäufigkeit und meteorologischen Elementen sowie kosmischen Erscheinungen” del suo libro Grundlagen der Erdbebenkunde (1927). H. Alfven discusse la natura delle interazioni tra differenti parti del sistema sole-terra. Per esempio, considerando le connessioni tra vento solare, magnetosfera e ionosfera della terra (Alfven, 1981). L’intero processo della tettogenesi protonica a livello planetario (Larin and Hunt, 1993) viene considerata nel contesto del modello della distribuzione del fenomeno elettrico a 

livello planetario e oltre. Secondo Båth (1966) sono proprio i protoni, cariche positive elementari (nuclei di idrogeno), che determinano praticamente le connessioni tra foci sismici a livello globale. La ricerca sui fenomeni sismici indica che è necessario dare particolare attenzione ai fenomeni elettrici, sempre osservati, prima e durante i terremoti. Sulla base del concetto di tettogenesi protonica (Larin and Hunt, 1993) si è elaborato un metodo per misurare gli impulsi elettrici legati alla migrazione protonica sfruttando una sequenza di elettrodi (Kuznetsov,1991). La parte astro-cosmica del metodo è stata completata da Dmitriy Alexeevich Kuznetsov che lavorò all’Osservatorio Astrofisico della Accademia delle Scienze di Russia. Invece la parte sismo-tettonica del metodo fu completata quando Dmitriy Alexeevich Kuznetsov lavorò all’istituto di vulcanologia del Far East Division of the Academy of Science of USSR. Le osservazioni di routine iniziarono al Kamchatkian Prognostic Center organizzato dal Ministero della Federazione Russa per la Protezione Civile. Quindi le osservazioni continuarono alla Distant School of Experts “Polygon” e poi fino ad oggi nella Distant School “Cosmo-Meteo-tectonic” (Bobrovskiy, 2010). Attualmente la Distant School “Cosmo-Meteo-tectonic” collabora con Il Centro di Ricerca for Earth Operative Monitoring/Federal State Enterprise “Space Observation Centre” (Rosaviakosmos, Mosca).

La pericolosità sismica in provincia di Chieti, alta Val Pescara e nella Conca peligna è assai elevata e la presenza di città popolate come Chieti e Sulmona, altri centri abitati vulnerabili, dighe, impianti industriali etc indica la necessità di collocare almeno tre stazioni di misura (subterranean electrical station, acr. SE) in relazione alle principali strutture sismo genetiche. La collocazione di SE vicino faglie attive differenti attiva un segnale proporzionale alla magnitudo di un possibile prossimo terremoto e alla sua vicinanza alla SE stessa. Per esempio, la stazione SE n1 del “Polygon of Experts” alla Distant School of Cosmic-Meteo-Tectonic è situate a circa 40 km da Petropavlovsk-Kamchatskiy. In questo sito si è trovata una complessa struttura di migrazione protonica e ha registrato variazioni del segnale che si sono rivelate premonitrici di successive terremoti locali.

Organizzazione

Il progetto verrà realizzato in 14 giorni per gradi successive attraverso seminari e esperienze di campagna i cui principali obiettivi saranno:

  1. Introduzione dei concetti base delle teorie di Descartes-Mendeleev-Vernadskiy-Larin-Kuznetsov e sulla teoria cosmo-meteo-tellurica di Gutenberg-Alfven-Båth;
  2. Metodologie d’identificazione di siti idonei alla misura di anomalie del flusso protonico;
  3. Tecniche per la realizzazione di stazioni di misura sotterranea (SE);
  4. Registrazione e interpretazione di micro strutture del flusso protonico in corrispondenza di eterogeneità locali;
  5. Interpretazione e confronto del flusso protonico nella penisola italiana e di Kamchatka e della distribuzione dei fuochi tellurici protonici.

Primo giorno:

  • Mattino. Seminario sulla “tettogenesi protonica”, sulla storia dell’elaborazione della teoria, dell’affinamento delle tecniche di misura del flusso migratorio di protoni, esperienza in Kamchatka, esempi sperimentali e obbiettivi raggiunti, introduzione alle attività di campagna e di rilevamento in Abruzzo. Durata cira 45 minuti e discussione.
  • Pomeriggio. Preparazione del lavoro di campagna. Valutazione e selezione di tre siti collocate in corrispondenza di flussi idrici superficiali (fiume o costa) e faglie attive vicino aree abitate. Organizzazione del gruppo di lavoro, divisione dei compiti e verifica del materiale e dell’equipaggiamento.

 

Dal Secondo al terzo giorno, investigazione ai siti n° 1-2-3:

  • Partenza verso il punto 1, misure e raccolta dati con l’aiuto di geo-indicatori elettrici di superfice ( misure del potenziale elettrico superficiale a corto raggio tra le sonde) e metodi di dendro-geo-misurazione.
  • Ricerca di siti con valori elettrici estremi, cioè rintracciare i luoghi in cui si verifica una migrazione protonica massiccia dal suolo verso l’atmosfera.
  • Scavo dei pozzetti con profondità tra i 2 e 3 meters (4-6 elttrodi) nei siti di cui sopra.
  • Posizionamento degli elettrodi nei pozzetti e collegamento con cavetti in superficie, chiusura del pozzetto.
  • Connessione dei cavetti con lo strumento di misurazione manuale posto nell’edificio più vicino ed effettuazione delle misure SE non meno di due volte al giorno sia della componete diretta che alternata delle forze elettromotive finché non avviene un evento sismico di qualsiasi magnitudo.
  • Inizio della misura dei segnali SE
  • Interpretazione dei dati.

Ottavo-dodicesimo giorno:

  • Trattamento dei dati, discussione di piani per eventuali pubblicazioni congiunte,
  • Specifiche delle misure per spettro di frequenze tra 0-10 kHz o più.
  • Pratica di misure dei segnali elettrici sotterranei registrati utilizzando coppie di elettrodi.
  • Pratica di misure di segnali elettrici sotteranei
  • Confronto tra la situazione Italia e  Kamchatka e tra entrambe le penisole e i centri protonico-tettonici globali.

 

Material and equipment

Lista dei materiali principali:

  • sonde in ferro (placche 0.2*0.2*0.003 m oppure due grossi chiodi)
  • multimetro ad alta resistività >10M Ohm
  • spiedi
  • vanga e piccone
  • 12 (o otto) placche in ferro 0.4*0.4*0.003 m
  • 50 metri di cavo cassiale per radio frequenze.
  • Stagno da saldatura (10-50 gram), ferro da saldatura, resina bicomponente
  • 1 metro di rete (diametro=2 mm)
  • 1 emery cloth
  • 12 viti (diameter=10) e bulloni
  • cacciaviti, pinze e cesoie, trapano avvitatore
  • guanti da lavoro

 

Risultati attesi

Lista dei risultati attesi

  • formare un gruppo di ricerca
  • travare zone con anomalie elettriche
  • preparare tre stazioni sotterranee in luogjhi dove si verificano anomalie all’interfaccia crosta-atmosfera
  • iniziare le prove di misura di strutture sottili del flusso di migrazione protonica attravrso le eterogeneità crostali.
  • Varificare variazioni di misura all’accadere del primo evento sismico o locale o distante.
  • Iniziare ad analizzare le analogie e relazioni tra Italia e Kamchatka tra entrambe le penisole e i centri protonici tellurici a scala globale;
  • Settare la strumentazione per ottenere misure di spettri di frequenza tra 0-10 kHz o più che occorreranno nella fase successive quando le misure SE verranno inviate quotidinamante agli esperti della Distant School “Cosmic-Meteo-Tectonic
  • Aiutare gli specialisti italiani a padroneggiare un metodo per la ricognizione speditiva di precursori di forti terremoti futuri.

[1] René Descartes latinizzato in Renatus Cartesius e italianizzato in Cartesio o (Francia, 1596 – Svezia, 1650) è stato un filosofo e matematico francese, ritenuto da molti fondatore della filosofia moderna e padre della matematica moderna, è considerato uno dei più grandi e influenti pensatori nella storia dell’umanità.

[2] Dmitrij Ivanovič Mendeleev (18341907 Russia) è stato un chimico russo. È l’ inventore della tavola periodica degli elementi. A differenza di altri contributori alla tavola, Mendeleev fornì un sistema di classificazione che riusciva a prevedere le caratteristiche di elementi non ancora scoperti.

[3] Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945 Russia) è un mineralogista e geochimico padre delle scuola cosmogenica russa e fondatore dell’Accademia delle Scienze Ucraina. Nel 1926 ha pubblicato il libro “La biosfera” divulgando e sposando i concetti di Eduard Suess in materia.

[4] Vladimir Nikolayevich Larin è un geologo russo che ha sviluppato la teoria della Terra idrata basata su  dati che indicano che l’ idrogeno ad alta pressione rende plastici reticoli cristallini dei minerali che formano il pianeta. Questa teoria ha importanti implicazioni sia per la dinamica che per lo sviluppo di energie alternative basate sull’Idrogeno.

[5] Vitalii Germanovich Kuznetsov (1937, Russia) è un Accademico delle Scienze Russe specializzato nella litologia degli idrocarburi,

[6] Beno Gutenberg (Germania, 1889 – USA, 1960) è un fisico e sismologo tedesco che in collaborazione con Richter sviluppò una relazione tra magnitudine sismica ed energia. La legge di Gutenberg-Richter, stabilisce che in un dato periodo di tempo il numero di terremoti N che eccede una particolare magnitudo M, è proporzionale a: log10N ( > M) = a − b M dove a è il numero totale dei terremoti nella regione d’interesse e b è una costante che caratterizza la sismicità di una particolare regione. Gutenberg lavorò alla determinazione delle principali discontinuità geofisiche profonde del pianeta come il contatto nucleo mantello.

[7] Hannes Olof Gösta Alfvén (Svezia, 19081995) è un fisico del plasma scopritore della magnetoidrodinamica. Ha scoperto le Onde di Alfvén, onde trasversali che si generano nel plasma se situato all’interno di un campo magnetico. Diede impulso alla teoria nebulare di formazione del sistema solare, spiegando come la materia espulsa dal vento solare, sotto l’azione di campi elettromagnetici, avrebbe trasferito il momento angolare del sole alla nebulosa protoplanetaria. Ricevette il Premio Nobel per la Fisica nel 1970.

[8] Noto sismologo e matematico svedese attivo presso il Seismological Institute, Uppsala.

Bibliografia

Alfven H. Cosmic plasma. Dordrecht, Netherlands: Reidel, 1981.

Badding J.V., Hemley R.J., Mao H.K., High-Pressure Chemistry of Hydrogen in Metals: In Situ Study of Iron Hydride, Science, No.253, pp. 421-424, 1991.

Båth M. Earthquake prediction, Scientia. An. LX. C1. N. Ser.YII, pp. 1-10, 1966.

Bobrovskiy V.S. / Recent Progress on Earthquake Geology. Ed. P. Guarnieri. 2010, P.189.

Gutenberg B. Grundlagen der Erdbebenkunde. Berlin: Verlag von Gebrüder Borntraeger, 1927.

Hemley R.J., Mao H.K., Critical Behavior in the Hydrogen Insulator-Metal Transition, Science No.249, pp. 391-393, 1990.

Kuznetsov D.A. Practice of short-term forecast of earthquake: astro-, cosmic-, geophysical impulses of Vernadskiy-Vlasov-Vorobjev-Prigozhin on vertical sequence of subterranean electrodes in “PedInstitute” rupture at magnetic meridian of Petropavlovsk-Kamchatskiy. Deponent No.3256-V91, 30.07.1991, All-Russian Institute for scientific and technical information, Moscow, 1991.

Larin,V. N., ed. C. Warren Hunt. Hydridic Earth: the New Geology of Our Primordially Hydrogen-Rich Planet. Polar Publishing, Calgary, Alberta, Canada, 1993.

Loubeyre P., LeToullec R., Hausermann D., Hanflandt M., Hemley R.J., Mao H.K., Finger L.W., X-ray diffraction and equation of state of hydrogen at megabar pressures, Nature, No.383, pp. 702-704, 1996.

Stoppa F., CO2 discharge and volcanic risk in Italy, CV6 Confrence, Abstracts Volume, 1.2-P-19, 57-58, Tenerife 2010.


 


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