Foraj în defecțiuni

Geologii sunt îndrăzneți să plece unde au putut odată să viseze doar să meargă chiar în locurile unde se întâmplă efectiv cutremurele. Trei proiecte ne-au dus în zona seismogenă. După cum spune un raport, proiecte ca acestea ne pun „în vârful progreselor cuantice în știința pericolelor de cutremur”.

Forarea defecțiunii San Andreas la adâncime

Primul dintre aceste proiecte de foraj a făcut o gaură în apropierea defecțiunii San Andreas, lângă Parkfield, California, la o adâncime de aproximativ 3 kilometri. Proiectul se numește San Andreas Fault Observatory de la Depth sau SAFOD și face parte din efortul de cercetare mult mai mare EarthScope.

Forajul a început în 2004, cu o gaură verticală coborând 1500 de metri apoi curbându-se spre zona de defect. Sezonul de lucru din 2005 a extins această gaură înclinată până la capăt, și a fost urmat de doi ani de monitorizare. În 2007, găuritoarele au făcut patru găuri laterale separate, toate pe partea apropiată a defectului, care sunt echipate cu tot felul de senzori. În următorii 20 de ani se înregistrează chimia lichidelor, microculturile, temperaturile și multe altele.

În timpul găurării acestor găuri laterale, s-au prelevat probe de bază de rocă intactă care traversează zona de defect activă, dând dovezi atrăgătoare ale proceselor de acolo. Oamenii de știință au ținut un site web cu buletine zilnice, iar dacă îl citiți, veți vedea unele dintre dificultățile acestui gen de muncă.

SAFOD a fost amplasat cu atenție într-o locație subterană, unde s-au întâmplat seturi obișnuite de mici cutremure. La fel ca în ultimii 20 de ani de cercetare a cutremurului de la Parkfield, SAFOD se adresează unei părți din zona de defecțiune din San Andreas, unde geologia pare a fi mai simplă și comportamentul defectului este mai ușor de gestionat decât în ​​alte părți. Într-adevăr, toată defecțiunea este considerată a fi mai ușor de studiat decât majoritatea, deoarece are o structură simplă de alunecare cu un fund adânc, la aproximativ 20 km adâncime. Pe măsură ce defecțiunile merg, este o panglică destul de dreaptă și îngustă de activitate, cu roci bine mapate de o parte și de alta.

Chiar și așa, hărțile detaliate ale suprafeței arată o încurcătură a defectelor conexe. Stâncile cartografiate includ stropi tectonici care au fost schimbați înainte și înapoi de-a lungul defectului în timpul sutei de kilometri de offset. Modelele cutremurelor de la Parkfield nu au fost la fel de regulate sau simple cum sperau geologii; cu toate acestea, SAFOD este cel mai bun aspect al nostru până acum la leagănul cutremurelor.

Zona de subducție a Nankai Trough

Într-un sens global, vina San Andreas, chiar atât de lungă și activă, nu este cel mai semnificativ tip de zonă seismică. Zonele de subducție obțin acest premiu din trei motive:

• Sunt responsabili de toate cele mai mari cutremure de magnitudine 8 și 9 pe care le-am înregistrat, cum ar fi cutremurul de la Sumatra din decembrie 2004 și cutremurul din Japonia din martie 2011.
• Deoarece sunt întotdeauna sub ocean, cutremurele din zona de subducție tind să declanșeze tsunami.
• Zonele de subducție sunt locurile în care plăcile litosferice se deplasează spre și sub alte plăci, în drum spre manta, unde dau naștere majorității vulcanilor lumii.

Așadar, există motive convingătoare pentru a afla mai multe despre aceste defecțiuni (plus multe alte motive științifice), iar forarea într-una se află doar în stadiul tehnicii. Proiectul Integrat de Forare a Oceanului face acest lucru cu un nou foraj de ultimă generație în largul coastei Japoniei.

Experimentul zonei seismogene, sau SEIZE, este un program trifazat care va măsura intrările și ieșirile zonei de subducție în care placa filipineză întâlnește Japonia în Jgheabul Nankai. Acesta este un șanț mai slab decât majoritatea zonelor de subducție, ceea ce facilitează forajul. Japonezii au o istorie lungă și precisă a cutremurelor pe această zonă de subducție, iar site-ul este doar o zi de călătorie a navei departe de uscat.

Chiar și așa, în condițiile dificile prevăzute, forajul va necesita o ridicare - o țeavă exterioară de la navă până la fundul mării - pentru a preveni exploziile și astfel încât efortul să poată continua folosind noroi de foraj în locul apei de mare, așa cum a folosit forajul anterior. Japonezii au construit o noua practică de foraj, Chikyu (Pământ) care poate face treaba, ajungând la 6 kilometri sub fundul mării.

O întrebare la care proiectul va căuta să răspundă este ce schimbări fizice însoțesc ciclul cutremurului în cazul defecțiunilor de subducție. Un alt lucru este ceea ce se întâmplă în regiunea superficială în care sedimentul moale se estompează în roca fragilă, granița dintre deformarea moale și perturbarea seismică. Există locuri pe un teren în care această parte a zonelor de subducție este expusă geologilor, astfel încât rezultatele de la Nankai Grough vor fi foarte interesante. Forajul a început în 2007. 

Forarea defecțiunii alpine din Noua Zeelandă

Defecțiunea alpină, pe Insula de Sud a Noii Zeelande, este o defecțiune mare de oblic, care provoacă cutremure cu magnitudinea de 7,9 la fiecare câteva secole. O caracteristică interesantă a defecțiunii este că ridicarea puternică și eroziunea au expus frumos o secțiune transversală groasă a crustei care oferă mostre proaspete ale suprafeței profunde a defectului. Proiectul de foraj profund al defecțiunilor, o colaborare a instituțiilor europene din Noua Zeelandă și de la Europa, găsește miezuri în fața alpină, prin forarea în jos. Prima parte a proiectului a reușit să pătrundă și să corupă defectul de două ori la doar 150 de metri sub pământ în ianuarie 2011, apoi instrumentarea găurilor. O gaură mai adâncă este planificată în apropierea râului Whataroa în 2014, care va coborî 1500 metri. Un wiki public servește date anterioare și în desfășurare din proiect.