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钻探研究项目成为研究地下环境的科研“金矿

来源:

Julian Thompson/GNS Science

这一深断层钻井项目原计划在新西兰南岛的地震源处下挖1300米。


       在新西兰的一次尝试钻探危险断层的计划失败了,但是却有了意外的发现,这一发现可以帮助研究人员更好地弄清地震是怎样发生的。该计划在地表以下830米处检测到了100 摄氏度的温度,相对较浅的深度有这么高的温度是不寻常的。


       Rupert Sutherland是这项国际项目的共同负责人,他说:“这是一个值得注意的发现,同时之前没有人对此作出了预测”。该项目计划钻探新西兰南岛的 Alpine断层。根据温度测量的结果,可以得到未来在这一地区的钻探可以使得研究人员得以观测到断层最危险的部分,也就是大的震动产生并释放能量的地 方。Sutherland说温度较高的区域一般很深很难探测到,但这次钻探却在这么浅的区域发现了。他是GNS Science的一名地球物理学家,这是一个在Lower Hutt的政府主导的地球科学组织。本周。他和该项目的其他科学家一起在加州旧金山的美国地球物理学会的一次会议上报告了这一发现。


   温度测量的结果只是该深断层钻探项目得到的众多结果中的一个,该项目有来自12个国家的约90名科学家参与。该项目目的在于研究可能会发生大震动的大断 层的内部。Alpine断层是太平洋板块和澳大利亚所在板块相互碰撞运动所形成的地壳的断裂带。在该地区上一次的地震发生于1717年,自那以后两个板块 连接在了一起。研究人员预计很快这一地区又会发生一次大地震,Alpine每次发生八级大地震之间的间隔平均为330年。


       这项花费三百万纽币(约两百万美元)的项目与其他一些在中国大陆,台湾,日本和美国等地区的深断层的钻探项目有所不同。之前的那些项目中,研究人员是在发 生较大的地震后才开始对断层深入钻探。而Sutherland说在这一项目的主要目的在于“了解清楚再地震发生前一大片断层区域的状态”。


钻探的停摆

      当钻探从2014年8月开始时,研究人员计划达到1300米的深度。其目的是钻透断层,这样可以研究两个板块之间相互滑动的地方的环境和矿藏的特性。研 究 团队在约5个月的时间里钻探到了893米,但该计划随后遇到了一些困难,当他们试图将一个金属管道伸入钻探出的洞以防止洞变形时,管道的一小段发生了断 裂,但没有人发现这一情况,Rutherford说这导致了一系列的问题使得钻探不得不停下来。


       研究人员估计他们还差100到200米接近实际的断层。虽然他们没有达到目标,团队的成员表示也没有白努力。参加工作的一名日本高知的海洋研究开发机构的 地球物理学家WeirenLin说:“该项目依旧是成功的。”研究团队从断层上方的的区域提取了岩层样本,同时在地下安装布置了一个高科技的能够用于测量 温度同时也可以作为地震仪使用的光纤线缆。


       当钻探结束同时孔井内的状态达到稳定后,线缆记录到在830深度的地方温度超过110°C。一般来说,地下每深1000米温度只会升高30°C。研究团队 2011年在附近所钻探的浅层孔井中的温度随深度的变化率是前者的两倍。研究成员报道,而最新钻探出的洞中温度变化率达到了每深1000米升高 150°C.


        DianeMoore说:“这是很高的地热梯度,这一点使人非常好奇”。她是参与加州MenloPark市的美国地质勘查的地质学家。虽然在Alpine断层的项目出现了问题,她还是说;“这是他们研究中使人印象很深刻的部分”。


Nature doi:10.1038/nature.2015.19056

原文链接:http://www.nature.com/news/hellish-conditions-a-scientific-gold-mine-for-drilling-project-1.19056

翻译\杨硕
校审\檀泽浩


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