中国将在四川龙门山断裂带钻孔以监测余震
http://www.zgzyz.org.cn/ 日期:2011-12-23 来源:
我国拟首次针对地震发震断裂实施科学钻探日前已在龙门山实地考察
钻探可预测地震?国际上有关地震研究表明,在大地震发生后,回应大地震的快速钻探是研究地震机制有效方法之一,该方法可直接测量地应力,从而为预测地震的发生提供相应数据。《中国国土资源报》近日报道,我国拟于近期实施汶川地震断裂带科学钻探工程。国家汶川地震专家委员会副主任、中国地质科学院许志琴院士等人,已于日前到龙门山断裂带展开现场考察,以便尽快确定这次科学钻探井位。如能实施,这将是新中国成立以来,首次针对地震发震断裂实施的科学钻探工程。
实地考察尽早钻孔监测余震
记者昨日致电许院士,许院士表示:“回应大地震的快速钻探是了解地震破裂过程、研究地震发生机制和监测余震的有效方法。此项工作开展得越早,获得的数据和信息价值就越高。”不过该项目仍在报批阶段,不方便过多透露细节。记者随后从国土资源部大陆动力学重点实验室网站了解到,经过国家汶川地震专家委员会讨论,建议这次科学钻探工程分两阶段进行,从整体考虑龙门山断裂系地质结构出发,实施一口800-1000米先导孔,在此基础上,在龙门山断裂系的主震破裂区、余震破裂区以及南端未破裂地区布设三口2000-3000米主孔科学钻,加强对比分析和规律总结。争取在8月份实施先导孔,了解汶川地震破裂的情况,尽可能监测余震的强度、位置及影响范围。
原理:钻探可直接测量地应力
成都市防震减灾局洪时中研究员告诉记者,上世纪六七十年代,科学家们就已经在实验室研究中发现,地震波穿越岩石的速度会随着岩石所受应力大小的不同而发生变化——这是由于岩石中的微小裂隙在应力变化下会张开或者闭合。岩石的裂隙越多,地震波传播速度就越慢;而裂隙越少,传播速度就越快。在理论上,当岩石受到挤压时,裂隙会慢慢减少和闭合,当挤压达到一定程度,岩石中较脆弱的地方便悄悄发生微破裂。当大量的微破裂开始相互贯通,在一个或两个方向上形成连续的断层,便发生了地震。据此认为,在地震发生前,地震波的传播速度应该是先增加而后减缓,这个减缓便意味着破裂即将发生。
“简而言之,地震就是岩石失稳的过程,所以观测地应力的变化是研究和预报地震最直接的方法。”成都理工大学能源学院国际处处长刘树根则表示,通过科学钻探,在观测点打一个钻孔,放入应变测量仪,通过和井壁的固接,使仪器与岩体连为一体。这样,地下岩体受力所产生的变化就可以通过仪器进行观测。另外,通过实施科学钻探,还可以了解地层破裂中静摩擦、动态摩擦以及因此而产生的热量、温度异常,掌握温度、地震波速度和发震断层渗透性等信息,从而更好地帮助科学家研究地震机理,提高对地震、余震预测的准确程度。
深井钻探存在争议和难点
不过,利用钻井将科学仪器送入地下,对地震进行观测和研究,仍存在不少争议和难点。深井钻探,造价不菲,据四川省地震局刘盛利研究员刘树根介绍,例如,今年初完工的位于江苏的科钻一井深度为5158米,历时3年,耗费3个亿。而一般情况下的浅源地震,震源深度基本都大于10公里。钻井的深度若未达到震源深度,仪器就不能送达地下深部进行探源,也会限制对地震过程的监测。另外,洪时中表示:“从理论上说,地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高2.5℃,到11公里深处温度已达200℃。在这样恶劣的条件下,现有的测量仪器根本无法工作。如何提高观测手段,让测量仪器达到耐高温高压,也是地震监测领域的研究方向之一。”
相关链接
1999年,我国台湾为了了解发生在车笼埔断层上发生的地震破裂过程,开展了“车笼埔断层深井钻探计划”(TCDP),钻了一口2000米的深井。受此启发,2004年中国地震局将深井观测计划列入了2006-2020年中长期科学发展规划。我国已有最深的科学钻井项目,为在江苏深入地下5公里多的钻井,它以研究地质构造为主。目前我国还从未在活断层上进行过相关研究。
背景知识
地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈分为地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,位于地面以下平均深度约150公里处。岩石圈主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成,约80公里深。现有的钻井就是在这个圈层内进行,最深仅达到12.26公里。
来源:央视网