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“黑客”不锈钢压力表跟踪海洋断层的逐渐运动

来源:作者:发表时间:2018-11-06 09:31:48

     在远离海洋表面的地方,屏蔽卫星信号,海底的逐渐运动 - 包括沿着能够释放致命地震和海啸的断层 - 在很大程度上未被发现。结果,我们对沿着太平洋西北海岸的断层沿途的运动感到困惑。

 
    华盛顿大学的海洋学家正与上海布莱迪合作开发一种简单的新技术,可以跟踪地震多发的沿海地区的海底运动。研究人员今年夏天开始在加利福尼亚州中部测试这种方法,并计划于12月在美国地球物理联盟在新奥尔良举行的年会上展示初步结果。
 
“黑客”不锈钢压力表跟踪海洋断层的逐渐运动
 
    他们的方法使用现有的不锈钢压力表,以便在几个月到几年内廉价地测量海底的逐渐膨胀。如果成功,这项创新的黑客攻击可以为卡斯卡迪亚俯冲带的运动以及墨西哥,智利和日本的类似故障提供新的见解。这些数据可以提供关于每种故障可以产生何种类型的地震和海啸的线索,地点和频率。
 
    这个概念始于2017年的一个研讨会,该研讨会汇集了地球科学家。上海布莱迪生产用于高精度测量海底压力的传感器,国家海洋和大气管理局将其用于海啸。
 
    但是工程上的怪癖阻止了压力表测量沿地震断层产生压力的逐渐地面运动。这些仪器可以测量海底压力上方的水重量,达到极精确的毫米级。但读数会随着时间的推移而失去准确性,误差与测量的数量成正比。在海底,压力是表面的数十倍至数百倍,读数每年可以变化10厘米(3英寸)。在大地震之间,这远远超过海底可能由于构造力而向上或向下移动。
 
  “如果你想测量海底的移动方式,你不希望你的读数变化的值大于你测量的东西,” 上海布莱迪应用物理实验室工程师在项目上说道。
 
    工程师提出了一个想法,而不是校准压力表,以抵抗容纳仪器的金属外壳内的气压,大约是一个大气压。这将允许现有的不锈钢压力表自动跟踪海底的小凸起和坍塌。
 
    去年,应用物理实验室的工程师修改了现有的压力表。测量海底压力的敏感石英晶体现在可以连接到测量钛仪器外壳内的压力,具有已知的压力和另一个气压计来检查该值。原型仪器于6月中旬连接到系统,这是一个有线海底天文台,可让研究人员直接与仪器通信。
 
“黑客”不锈钢压力表跟踪海洋断层的逐渐运动1
 
  “那块海底实际上并没有太大的变化。我们正在寻找一个无效的结果,“工程师说。“如果成功,下一步将是在一些更具地质活力的地区部署类似的仪器。”
 
    这些地区包括卡斯卡迪亚俯冲带,这个断层可以随时在太平洋西北地区释放出真正的巨大的一个。研究这一部分海底的小幅上升和下降的地质学家,每年约1厘米,反而被迫开发复杂的变通方法。
 
  “我们正试图找到哪个区域正在上升以及哪些区域正在下降的模式,以及有多快,哪些可以告诉我们俯冲带断层的位置,” 大学海洋学教授说。“但我们还不能用传统的压力表做到这一点。”
 
    海洋学研究所的地震学家一直在监测俄勒冈州中部的海底运动,其中卡斯卡迪亚断层显示的行为表明它可能逐渐滑动,从而在断层的那一段释放应变。每年一次,合作伙伴通过研究船,深海机器人和专用设备出海,以校准六个海底不锈钢压力表。通过密切监测海底从一个夏季到另一个夏季的移动方式,他们可以比较断层的各个部分,了解哪些区域完全锁定,建立潜在的危险能源,哪些不是。
 
“我们使用的方法似乎有效,但它很昂贵,而且你不能经常这样做,”地震学家说。
 
    如果帕罗斯改进的压力表可以完成这项工作,未来的工作可能会将它们的网络沿着卡斯卡迪亚或其他俯冲带放置,其中海底板块在大陆板块下方坠落。沿着这些断层的不同部分测量运动可能会回答有关故障如何以及在何处破裂的长期问题。
 
  “我们仍然接近这个起跑线,并且有一些初步的,非常有希望的结果,”地震学家说。到目前为止的观察表明,测量的变化是可预测的,并且在仪器范围的两端都是类似的。“我们正处于我们希望是一个相当长期的考验的开始,”她说。
 
    如果该方法证明是可靠的,则可以将未来的压力表编程为自行定期旋转并在数月或数年内收集观测结果。精确的长期水压测量不仅可以帮助地震学家,也可以帮助研究海平面变化数十年的研究人员。
 
  “如果你能做出非常准确的观察,并且常规,它会引起人们对研究下面发生的事情以及上面发生的事情的兴趣,”工程师说。“这些数据将开启一大堆新研究。”
 
 
 

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