Много ли мы знаем о глубинах Земли, о том, как устроены континенты, почему и когда происходят землетрясения и начинают извергаться вулканы? Где и когда точно стоит ждать очередной катастрофы? Ученые США решили использовать свой континент в качестве природной лаборатории для изучения глубин Земли и поиска возможностей надежного предсказания сильных землетрясений и извержений вулканов, а также контроля топографии земной поверхности, влияющей на климат и окружающую среду. Для этого они создали EarthScope, многолетнюю программу изучения строения, динамики и истории Северо-Американского континента. Другая цель программы состоит в создании возможности и поощрении исследователей изучать Землю новыми творческими способами, позволяя развиваться инновационным идеям и, в конечном счете, обеспечивая новые научные прорывы в познании прошлого, настоящего и будущего Земли. Исследователи, работающие над проектом EarthScope, задаются вопросами, попадающими в несколько категорий: процессы на конвергентных границах, коровые напряжение и деформация, строение и эволюция континентов, процессы, происходящие в разломах и при землетрясениях, флюиды и магмы.
Проект финансируется Национальным научным фондом США и выполняется университетскими консорциумами UNAVCO и IRIS в сотрудничестве со Стэндфордским университетом, Геологической службой США (USGS), Национальным управлением по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) и несколькими международными организациями. Над проектом постоянно работает команда, составляющая эквивалент примерно 110 постоянным позициям, кроме того, для работы было привлечено около 125 студентов. Программа состоит из трех элементов: Глубинной обсерватории на разломе Сан-Андреас (SAFOD), Обсерватории мониторинга границы литосферных плит (PBO) и постоянно перемещающейся Сейсмической и магнитотеллурической обсерватории (USArray).
Глубинная обсерватория на разломе Сан-Андреас (SAFOD) — это скважина длиной 3,2 км, пробуренная в 2004–2007 годах непосредственно в зоне разлома примерно на половине расстояния от Сан-Франциско до Лос-Анджелеса около города Паркфилд. Бурение скважины для SAFOD началось на западной стороне разлома Сан-Андреас, затем (примерно с глубины 1,5 км) использовалась технология направленного бурения, разработанная в нефтяной промышленности, для прохождения скважины через всю зону разлома до достижения относительно ненарушенных пород на восточной стороне. Длина наклонного участка составила 1,8 км. До начала бурения основной скважины в непосредственной близости от нее в 2002 году была пробурена пилотная скважина глубиной 2,2 км.
Проект SAFOD: пилотная и основная скважины (Источник: http://www.earthscope.org/science/observatories/safod/ )
Саму обсерваторию образует комплекс приборов, расположенных в основной скважине на глубине от 2 до 3 км ниже земной поверхности, они обеспечивают детальные сейсмологические наблюдения слабых–средних землетрясений и постоянные измерения деформации горных пород и других параметров во все фазы цикла землетрясений. Помимо нескольких сейсмометров, работающих с интервалом опробования от 0,25 до 4 мс, в скважине установлены: геофоны (интервал опробования от 0,25 до 4 мс), измерители геометрии скважины (интервал опробования от 1 нс до 60 мс), акселерометры, инклинометры (интервал опробования от 1 нс до 60 мс), тензометры (интервал опробования от 1 с до 15 мин), датчики давления и температуры. До июня 2009 года в пилотной скважине также находился набор датчиков, изначально это были только геофоны, которые затем были дополнены сейсмометрами. Кроме постоянного сбора информации было также проведено и опробование основной скважины, в трех местах на глубине больше 3 км отобраны образцы керна и пробы флюидов.
Ученые надеются, что SAFOD предоставит информацию о составе и механических свойствах пород зоны разлома, природе напряжения, ответственного за землетрясения, роли флюидов в контроле образования разломов и повторения землетрясений, а также о физике возникновения землетрясений и разрывов. Исследуя толчки «изнутри» SAFOD обеспечит значительный прогресс в создании полноценной научной основы оценки опасности и прогноза землетрясений.
Об остальных составляющих программы EarthScope читайте в следующих статьях.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
Источники: http://www.icdp-online.org/support/service/downhole-monitoring/type-measurements-sensors/ ,
http://earthquake.usgs.gov/research/parkfield/safod_pbo.php ,
http://www.earthscope.org/science/observatories/safod /,
http://www.ncedc.org/safod/
