作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2015/12/23 9:40:21
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失败钻探发现惊人地热梯度
有助研究人员更好了解地震如何发生

深部断层钻探计划试图在新西兰南岛钻一个1300米的洞。

图片来源:Julian Thompson/GNS Science

本报讯 在新西兰一个危险断层钻探的努力尽管失败了,但却为科学家提供了意想不到的新发现,从而可以帮助研究人员更好地了解地震是如何发生的。该项目测量的温度仅在地下830米便达到了100多摄氏度——在这样的浅层地表,这是一个极高的数值。

力求钻通新西兰南岛阿尔派断层的一个国际项目联合负责人Rupert Sutherland表示:“这真是一个了不起的结果,谁也没想到会是这样。”

这样的温度结果表明,未来在这个地区的钻孔或许能够让研究人员第一次有机会直接观察一个断层最危险的部分——大地震通常在这里发生并释放出大部分能量。

作为下赫特市官办地球科学机构新西兰地质研究机构的一名地球物理学家,Sutherland指出,这种高温区域通常因为太深而无法到达,但它在钻井附近显然要浅得多。他与其他项目科学家在日前于加利福尼亚州旧金山市召开的美国地球物理学会会议上报告了这一研究结果。

温度测量只是深部断层钻探计划(DFDP)产生的一系列成果之一,该计划涉及到来自12个国家的近90位科学家,旨在研究靠近一场大地震的一个大型断层的内部情况。

阿尔派断层标志着通过地壳的一条巨大裂缝,在这里,太平洋板块与承载澳大利亚的构造板块发生了碰撞。这两个板块自1717年发生的上一次大地震后便咬合在一起,并且研究人员预计,下一次大地震很快就要发生。阿尔派断层发生8级地震的平均间隔为330年。

这项耗资200万美元的计划不同于中国大陆及台湾地区、日本和美国在活跃断层中钻孔的其他尝试。在那些研究中,科学家通常是在一次大地震后试图接近断层。而Sutherland表示,在DFDP计划中,“主要的目标是在一场地震发生前摸清一个大断层区域的状态”。

当钻探于2014年8月开始之后,研究人员计划到达地下1300米的深度。其目标是钻通断层,从而研究两个板块彼此滑过的咬合点周围的环境条件及矿物特征。

研究团队在5个月的时间里钻到了893米的深处。然而该计划在尝试向洞中插入一根钢管以防止其变形时遇到了困难。Sutherland说,没有人意识到有一段钢管折断了,这导致了一系列问题,并最后终结了此次钻探。

研究人员估计,他们已经到达了实际断层内部100米至200米的深度。尽管没有完全实现目标,但团队成员表示项目已经得到了回报。

参与该项工作的高知县日本海洋—地球科学与技术机构地球物理学家Weiren Lin表示:“它仍然是成功的。”研究人员从断层的上部提取了岩石样本,并安装了高科技纤维光缆用于测量温度,同时也可作为地震仪使用。

当钻孔结束并且孔内条件达到平衡后,光缆记录的温度超过110摄氏度,深度为830米。典型的地热梯度增加的速度仅为地表下每公里30摄氏度,并且该研究小组于2011年在附近钻的一个浅层钻孔已具有两倍于此的梯度。研究人员表示,新钻孔中的地热梯度达到了每公里150摄氏度。

加利福尼亚州门洛帕克市美国地质调查局地质学家Diane Moore表示:“这是一个非常高的地热梯度,并且这是一个非常有趣的发现。”尽管阿尔法断层项目遇到了麻烦,但是她说,“他们完成了一项令人印象非常深刻的工作”。

(赵熙熙)

《中国科学报》 (2015-12-23 第2版 国际)
 
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