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微小的改变会成为一个伟大的新工具

类别:萨尔顿海|圣安德烈亚斯断层|地震波

2018年1月26日

人们常说,地震波是地震向全世界传递信息的使者。它们产生于震源或离震源很近的地方,包含地震破裂期间发生的信息。如果发源地的地震足够强烈,地震波也可能在袭击人口稠密地区时带来破坏和混乱。然而,所有的地震波在地球内部或地球表面传播时,在很大程度上受到地质条件的影响。在上个世纪,我们地震学家学会了利用地震波中存储的这些信息来照亮地球内部,就像医生用x射线“看”人体内部一样。我们发现,在许多其他东西中,我们的星球有一个金属内核,它的一部分是流体,一部分是固体。事实上,地震波已经成为收集地球内部情况信息的最可靠来源。

泥浆冒泡的照片。

沿着索尔顿海南岸的地热田中,天然气和热蒸汽逸出,导致泥浆冒泡。照片:霍斯特随处

这不仅适用于深海,否则完全无法到达的内部。地震波还可以用来获取我们脚下第一英里或更少范围内的情况。这就是伯克利地震实验室的一组研究人员最近所做的,他们研究了穿越索尔顿海南端、靠近墨西哥边境的帝国县的大片地热活跃区域的地震波。这就是圣安德烈亚斯断层南部的终点站地壳开始裂开受到了加利福尼亚湾向南扩展的山脊的影响。因此,热气体和蒸汽从地球上逸出,使该地区成为世界上最大的地热水库之一。在大约一英里深的地方,地下水的温度可以达到550华氏度以上。因此,目前有10家发电站将该地区地热能产生的蒸汽转化为电力。

为了监测萨尔顿海南端的地震活动超过一半的地震传感器,几乎十年前部署了浅层钻孔。Berkeley研究人员Taka'aki Taira,Avinash Nayak(现在在U. Wisconsin),Michael Manga,他们的同事们分析了来自这个传感器网络的近六年的录音。它们非常精确地测量了地震波穿过从传感器中的一个传感器到另一个传感器的地热场行进的速度。一般来说,地震波在大约几英里的速度下通过地球传播了一秒钟。这比空高速公路上的汽车速度快大约一千次。研究人员使用的方法如此敏感,以至于它们可以检测抗震波速的变化低于1%。

泥火山照片,而不是eRopting,有地热植物在背景中。

有时,索尔顿海的泡沫泥浆堆积成圆锥形的堆,称为泥火山。其中一个地热发电厂可以在背景中看到。照片:迈克尔漫画

地震波速度的这些变化无论多么微小,都是由地热田中地面物理条件的变化引起的。例如,当水从地表注入热层,使其加热并转化为蒸汽时,地面的机械应力略有变化,导致地震波的速度发生变化。实际上,即使是来自遥远强烈地震的地震波也能改变地热区的应力场。伯克利大学的研究小组最近在《科学》杂志上发表了这种方法。科学的进步,“是一个强大的新工具,用于监控地面的物理条件。(HRA148)