Шестнадцать сотен датчиков. Ученые превратили геотермальную скважину в гигантский сейсмограф
Земная кора ежедневно сотрясается от тысяч микроскопических землетрясений , но обычные поверхностные сейсмографы практически не способны их уловить.
Слабые волны быстро теряют энергию в верхних рыхлых слоях грунта, затухая еще до того, как чувствительные приборы успевают зафиксировать точную форму подземного разрыва.
Сейсмологи нашли способ заглянуть прямо в эпицентр этих скрытых колебаний с помощью оптоволоконного кабеля. Результаты эксперимента, проведенного на геотермальном объекте Кейп-Модерн в штате Юта, опубликовал научный журнал Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Исследователи опустили оптический кабель в вертикальную скважину на глубину три километра. Технология распределенного акустического зондирования превратила стеклянную нить в полноценную измерительную станцию с 1600 каналами, расположенными на расстоянии всего двух метров друг от друга. Прибор непрерывно отслеживал изменения в отражении лазерного света от микроскопических дефектов стекла, деформировавшихся под воздействием сейсмических волн.
Кабель уловил волны от тысяч слабых толчков, возникавших в радиусе нескольких километров вокруг скважины. Выяснилось, что затухание сейсмического сигнала наиболее выражено у самой поверхности, тогда как на глубине порода проводит импульсы гораздо чище.
Главным теоретическим открытием стало то, что сброс напряжения во время подземного разрыва вообще не зависит от магнитуды землетрясения. Даже едва заметное колебание способно снять с тектонического разлома такое же удельное напряжение, как и сильный ощутимый толчок.
В то же время авторы исследования предостерегли коллег от слепого доверия к оптическим датчикам. Оптоволокно оказалось слишком избирательным и реагировало преимущественно на те волны, направление движения которых совпадало с направлением самого кабеля. Кроме того, настройки шага измерений часто приводили к отсечению высокочастотных сигналов. Для точной оценки опасности будущих землетрясений ученые рекомендуют калибровать оптические данные с помощью проверенных методов эмпирических функций Грина.