Используя один сейсмометр, исследователи показали, что сейсмические волны, возбуждаемые прибоем, вместе с влиянием земных приливов на недра, могут быть использованы для лучшего понимания свойств Земли без необходимости бурения земля. Знание подповерхностных напряжений или флуктуаций деформации важно для безопасности при строительстве и добыче полезных ископаемых, а также для мониторинга геологических процессов, например, в вулканах и зонах разломов.
Любому, кто хочет заглянуть внутрь Земли, нужен сигнал, способный проникать сквозь скалы, минералы и другие непрозрачные материалы. Сейсмические волны представляют собой такой сигнал. Если зафиксировать их сейсмометром, то по записанным данным можно сделать выводы о состоянии недр, через которые прошли волны. Знание подземных напряжений или флуктуаций деформации так же важно для безопасности в строительстве и горнодобывающей промышленности, например, как и для мониторинга геологических процессов в вулканах и зонах разломов. Теперь Кристоф Сенс-Шенфельдер из Немецкого исследовательского центра геонаук GFZ в Потсдаме и Том Эйленфельд из Йенского университета смогли показать, что сейсмические волны, возбуждаемые прибоем, вместе с влиянием земных приливов на недра, могут использовать для лучшего понимания свойств Земли.
Сейсмические волны дают информацию не только о структуре земного вещества, но и о силах, действующих на него. Например, деформации недр изменяют скорость, с которой распространяется волна. Однако для того, чтобы делать выводы о подповерхностных силах по скорости, необходимы данные о том, как материал реагирует на деформации в известных условиях. До сих пор такие данные были доступны только в лабораторных экспериментах, а не в полевых условиях.
Кристофу Сенс-Шёнфельдеру и Тому Эйленфельду впервые удалось использовать один сейсмометр для измерения того, насколько чувствительно сейсмические волны реагируют на деформацию земного материала, в котором они распространяются. Для этого они оценили скорость сейсмического шума, создаваемого прибоем. Об этом они сообщают в журнале Physical Review Letters.
Измерение деформаций недр Земли с поверхности
«Мы используем два разных сигнала, которые естественным образом подает нам окружающая среда», - объясняет Кристоф Сенс-Шенфельдер. «Из-за приливного эффекта Луны и Солнца Вселенная проводит эксперимент с постоянной деформацией Земли. Светила тянут с большой регулярностью на нашу планету. Чтобы наблюдать это притяжение, мы используем сейсмический шум под землей, создаваемый прибоем».
Соотношение, исследованное Кристофом Сенсом-Шенфельдером и Томом Эйленфельдом, в принципе позволяет измерять деформации внутри Земли с помощью записей сейсмографов на поверхности Земли. И это без необходимости сверлить землю.
Данные, которые исследовали два исследователя, были зарегистрированы Интегрированной обсерваторией границы плит в пустыне Атакама на севере Чили. Требовалось более совершенное программное обеспечение, чтобы обнаруживать даже малейшие изменения скорости волн и совмещать эти изменения с деформацией недр под действием приливов и отливов. Поскольку эта приливная деформация известна с высокой точностью, можно охарактеризовать недра более полно, чем раньше.