美国圣安弟列斯断裂深部观测计划
发布者:胡远彪 发布时间:2012-06-02 阅读次数:335
美国加利福尼亚是圣安弟列斯断裂经过的地方 , 历史上地震频发 。在加州一个叫做 Parkf ield 的偏僻小镇附近 , 分别于 1857 年 、1881 年 、1901 年 、1922 年 、1934 年和 1966 年发生了 6 级左右的地震 ,6 次地震的间隔周期大概是 20 ~ 30 a 。因此有人预测 1966 年之后的地震将发生在 1993 年前。1985年 , 美国地质调查所开始进行地震预报试验 , 他们进行了广泛的地球物理和地质调查工作 , 并计划对地震断裂进行钻探。 2002 年由美国自然基金会和ICDP 资助的圣安弟列斯断裂深部观测计划(SanAndreas Faul t Observat ory at Depth , 简称SAFOD)正式启动 , 首先在 Parkf ield 附近施工了一口 2 .2 km 的先导孔 , 2004 年开始进行主孔钻探。SAFOD 主孔从地表到地下 1 .5 km 深为直孔 ,1 .5 km 向下 , 采用 60°角定向钻进进行斜孔施工 , 于垂深 2 .7 km 的地方穿越整个圣安弟列斯断裂。穿越断裂带的钻探使科学家们可以对圣安弟列斯断裂的结构和性质进行直接的地球物理测量 , 并在断裂带上安放了多种设备以记录和研究这些地表不可能看见的与地震有关的现象。
2004 年 6 月至 10 月实施第一期深孔钻探 , 钻孔到达圣安弟列斯主断裂面 。2005 年 6 月至 8 月实施了第二期深孔钻探 , 钻穿圣安弟列斯主断裂 。
SAFOD 主孔钻探确定的圣安弟斯主断裂的宽度为250 m , 主断裂中岩石极度破碎。在主断裂带内还识别出多条细小的局部活动的滑动构造 。2007 年 6 月至 9 月对主孔进行了第三期钻探 。这期工作的主要任务是沿第二期钻探的钻孔侧壁进行取芯钻探 , 共获取岩芯 41 m , 重约 1 t 。这些岩芯样品灵敏地捕获了深部断层正在发生的变形痕迹 ,提供了圣安弟斯断裂在深部震源点(地震生成的深度)激动人心的构造景观 , 是地学界第一次在板块边界的活动断裂带上产生地震的深度获得的样品 , 世界各地的地震科学家可以直接对来自活动断裂的样品进行分析与实验研究。第三期钻探发现了两条包含米级厚度的松散叶片状断层泥的层位 。SAFOD 主孔钻遇圣安弟列斯断裂时发现断裂带宽 250 余米 , 内有多条明显的断裂活动痕迹 。主断裂带的岩屑中还发现了滑石 。研究表明 , 这些滑石是由蛇纹石与含硅质的地下水反应所生成。圣安弟列斯断裂带在 Parkf ield 附近的活动比较缓和但持续不断 , 中小地震不断发生 , 以前认为是断裂面附近蛇纹石的存在造成的 。然而 , 蛇纹石矿物之间的磨擦力仍然比较大。滑石是最松软的矿物 , 滑石的发现恰好解释了这段断裂活动强度不大但活动频繁的特点。
2008 年 9 月 28 日 , 用于长期观测的设备安装完毕 , 这些设备包括多组钻孔地震仪 , 加速计和倾斜计。这些设备可以记录变形 、流体压力 、微地震 、地震热能等参数的变化 , 还可直接观测地震产生 、传播及停止等一系列与时间相关的变化过程 。
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