{h1}
vetenskap + teknik

Nya Zeelands Alpine Fault avslöjar extremt underjordiskt värme- och vätsketryck

Anonim

Ett internationellt team som borrat nästan en kilometer djupt i Nya Zeelands alpefel, som förväntas brista i ett större jordbävning de närmaste årtiondena, har hittat extremt varma temperaturer och höga vätsketryck.

Våra resultat, som publicerades i Nature idag, beskriver dessa överraskande underjordiska förhållanden. De har breda konsekvenser för att förstå vad som händer i uppbyggnaden till en stor jordbävning och kan representera upptäckten av en ny typ av geotermisk energi.

Seismiska krafter bygger upp

Alpine Fault är en av världens största plattgränser och Nya Zeelands mest farliga jordbävningsgenereringsfel. Det går 650 kilometer längs ryggraden på Nya Zeelands södra ö och vi vet att det brister i genomsnitt 300 år, vilket ger en jordbävning av ungefär 8 grader.

Den sista gången alpinfelet gjorde detta var 1717, när det shunted land horisontellt med åtta meter och upplyftes bergen ett par meter. Det förväntas brista i ett större jordbävning de närmaste årtiondena, och även om detta inte kan hända under de kommande 30 åren eller till och med 100 år vet vi att felet är i slutet av sin seismiska cykel.

Andra projekt runt om i världen har borrats i stora fel, men vanligtvis strax efter en stor jordbävning. Deep Fault Drilling Project, som involverade mer än 100 forskare från 12 länder, gav oss en möjlighet att ta en närmare titt på ett fel eftersom det byggs upp till nästa brytning. Det är första gången det någonsin har gjorts på ett stort fel som beror på att misslyckas under kommande årtionden.

Varmvatten på djupet

Vi borrade två hål och under vårt andra försök gjorde den 893 meter djupt. När vi borrade djupare ökade temperaturen snabbt, med en hastighet av ca 15 grader Celsius per 100 meter djupgående. Detta är mycket högre än den normala hastigheten på ca 3 ° C per 100 m djupgående. Vid ett djup av 630 meter var vattnet i botten av borrhålet tillräckligt varmt för att koka, om det hade tillåtits stiga till ytan. Högtrycket vid djupet hindrar det från att koka.

De hetaste borehålen på jorden finns mestadels i vulkanområden. Vi upptäckte en geotermisk gradient - ett mått på hur snabbt temperaturen ökar med djupet - det liknar de hetaste geotermiska borehålen som borras i vulkaner på centrala norra ön. men det finns inga vulkaner nära Alpine Fault.

Hur blir det så varmt

Det finns två processer som vi tror förklara de extrema underjordiska förhållandena på vår borrplats. En jordbävning på alpefelet har två geologiska effekter: bergen skjuts högre och skakningen bryter upp bergarter.

Under en jordbävning och över tiden kommer de sprungade stenarna ner i jordskred och floder bär dem till havet. Detta begränsar hur högt bergen kan få. Denna process har fungerat i miljontals år, med höjden av bergen som bor ungefär samma. Så småningom transporterades heta stenar från stort djup (ca 30 kilometer djupt vid 550 ° C) snabbt till ytan (på geologiska tidskalor) att de inte hade tid att helt svalna. Värme transporteras djupt av bergrörelsen.

Den andra processen som hjälper till att förklara våra resultat är stenbrottet, vilket medger att regnvatten och snösmältning sänker nedåt i bergen så snabbt att det kan flytta värmen mot dalen, där vatten brinner upp och släpper ut. Flödet måste vara tillräckligt snabbt så att värmen inte går vilse under vägen, precis som ett vattenrör i ditt hem flyttar värmen från en varmvattenberedare till ditt bad innan du har tid att svalna. Vatten som strömmar genom berget koncentrerar värme och ökar vätsketrycket under dalarna.

Det heta högtrycksvattnet under dalarna är mestadels osynligt vid ytan, eftersom det blandar sig med grundt och kallt grundvatten som strömmar till ett djup på ca 50 meter på vår borrplats. Men de flesta dalarna i den region där vi borrade har några värmekällor som antyder denna djupare källa till varmt vatten.

Bättre modellering av framtida faror

De oväntade resultaten av vår forskning är viktiga utöver Nya Zeeland. Andra fel runt om i världen som vi vet liknar Alpine Fault kan också ha extrema förhållanden som aldrig har undersökts.

Kanske mest betydande kan vi nu beskriva och uppskatta förhållandena på ett geologiskt fel som kommer att brista i en jordbävning. Detta kommer att hjälpa oss att utveckla bättre datormodeller av jordbävningsbrott. Det kan också hjälpa oss att förklara hur vissa typer av geologi (till exempel vissa typer av guldmineralisering) har bildats som ett resultat av liknande förhållanden i gamla jordbävningar.

Ekonomiska fördelar

De extrema underjordiska förhållandena vi upptäckte kan ge stora ekonomiska fördelar för Nya Zeeland genom att tillhandahålla en hållbar och ren geotermisk energi som kan användas av industrin och lokala samhällen. Vi förväntar oss att liknande heta geotermiska förhållanden finns i andra närliggande dalar, och kanske på andra ställen i världen som är geologiskt lika västra Nya Zeeland.

Fler borrningar och mätningar behövs för att fastställa omfattningen av denna lokala resurs, dess möjliga användningsområden och om det är säkert att utveckla.

Rekommenderas

Varför Volvo går "all-electric" är inte lika revolutionerande som det verkar

Varför fred i Ukraina inte kommer att rädda den ryska ekonomin

Hur Florida hjälper till att träna nästa generations cybersecurity-proffs