Pulsuri de lumină într-o gaură de foraj de 3 kilometri ar putea dezvălui hazarde seismice
O nouă metodă care utilizează cabluri de fibră optică introduse în găuri de foraj adânci ar putea oferi o modalitate mai precisă și mai sensibilă de a colecta date despre cutremurele mici, potrivit unui studiu publicat în Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Înțelegerea modului în care se produc cutremurele și a ceea ce se întâmplă în timpul unei rupturi este importantă pentru evaluarea riscului seismic. Cutremurele mici, mai frecvente decât cele mari, reprezintă un set de date tentant, dar dificil de studiat, în mare parte pentru că energia lor se disipă rapid pe măsură ce se propagă prin Pământ.
Tehnica numită detectare acustică distribuită (DAS) folosește variații mici ale modului în care lumina este reflectată înapoi de-a lungul cablurilor pentru a măsura vibrațiile cauzate de undele seismice.
Date din forajul adânc dezvăluie indicii despre rupturi
Cercetătorii au evaluat performanța în condiții reale a rețelelor DAS din găuri de foraj, raportând atât avantajele, cât și considerațiile importante pentru utilizarea acestei metode. Datele provin de la o singură instalare DAS la situl geotermal Cape Modern din Utah.
Într-o gaură de foraj care coboară până la 3.000 de metri, situl conține o rețea DAS de 1.600 de stații plasate la aproximativ 2 metri distanță de-a lungul unui cablu de fibră optică. Rețeaua a fost expusă la undele seismice provenite de la mii de microcutremure produse în câțiva kilometri de foraj.
Analizând deformarea de-a lungul cablului, autorii au constatat o atenuare ridicată aproape de suprafață, care scădea în general cu adâncimea și varia oarecum din cauza diferențelor de tip de rocă.
Scăderea spectrală de efort, o măsură a efortului de forfecare eliberat în timpul unui cutremur, nu a depins de magnitudine, au descoperit autorii. Variațiile ar putea reflecta diferențe între falii sau tipuri de ruptură, deși ar putea rezulta și din erori de observație.
Rezultatele ar putea ajuta oamenii de știință să afle mai multe despre dacă cutremurele mici eliberează mai puțin efort decât cele mari, ceea ce este important pentru înțelegerea fizicii sursei cutremurelor și pentru evaluarea hazardului seismic.
Designul cablului poate introduce erori de măsurare
Studiile viitoare care utilizează această tehnică ar trebui să țină cont cu atenție de directivitatea cablului, spun autorii, deoarece un cablu este mai sensibil la fazele seismice ale căror mișcări de particule sunt aliniate cu cablul.
Aceștia adaugă că studiile viitoare ar trebui să ia în considerare și lungimea de măsurare, adică lungimea pe care este mediată măsurătoarea de-a lungul cablului. O lungime de măsurare mai mare crește raportul semnal-zgomot, dar suprimă mai multe amplitudini de înaltă frecvență.
Deciziile privind directivitatea cablului și lungimea de măsurare ar putea introduce erori în măsurătorile de magnitudine și frecvență de colț. O modalitate de a ține cont de aceste erori este compararea datelor privind parametrii sursei cu date obținute prin alte metode, cum ar fi abordarea funcției Green empirice.
