失败钻探发现惊人地热梯度

深断层钻探计划试图在新西兰南岛钻一个1300米的洞。

照片来源:朱利安·汤普森/全球导航卫星系统科学

虽然在新西兰钻一个危险断层的努力失败了，但是他们为科学家提供了意想不到的新发现，从而帮助研究人员更好地了解地震是如何发生的。该项目测量的地下温度仅830米就达到了100多摄氏度，在这样一个浅的地表上，这是一个非常高的数值。

鲁珀特·萨瑟兰(Rupert Sutherland)是新西兰南岛阿尔皮断层钻探国际项目的联合负责人，他说:“这真是一个惊人的结果。没人料到会是这样。”

这样的温度结果表明，未来在这个地区的钻探可能会给研究人员第一次机会直接观察断层最危险的部分——大地震通常发生在这里并释放大部分能量。

萨瑟兰是新西兰地质研究所的地球物理学家，该研究所是位于下赫特的*经营的地球科学机构，他指出，这样的高温区域通常太深而无法到达，但它们显然在油井附近要浅得多。他和其他项目科学家在最近加州旧金山举行的美国地球物理学会会议上报告了这项研究的结果。

温度测量只是深断层钻探计划(DFDP)产生的一系列结果之一，该计划涉及来自12个国家的近90名科学家，旨在研究大地震附近大断层的内部条件。

阿尔皮断层标志着穿过地壳的一条巨大裂缝，太平洋板块在此与承载澳大利亚的构造板块相撞。自从1717年的上一次大地震以来，这两个板块一直被锁在一起，研究人员预计下一次大地震将很快发生。阿尔卑断层上8级地震的平均间隔是330年。

这项耗资200万美元的计划不同于在*、*、日本和美国的活动断层上钻孔的其他尝试。在这些研究中，科学家通常在大地震后试图接近断层。萨瑟兰说，在DFDP计划中，“主要目标是在地震发生前找出一个大断层区的状态。”

当钻探在2014年8月开始时，研究人员计划到达地下1300米的深度。目的是钻穿断层，以研究两个板块相互滑动的咬合点周围的环境条件和矿物特征。

该研究小组在5个月内达到了893米。然而，该计划在试图将钢管插入孔中以防止其变形时遇到了困难。萨瑟兰说，没有人意识到一段钢管断裂，导致了一系列问题，最终结束了钻探。

研究人员估计，他们已经到达实际断层内100到200米的深度。虽然这个目标没有完全实现，但是团队成员说这个项目已经得到了回报。

“这仍然是一个成功，”参与这项工作的日本高知县海洋地球科学与技术机构的地球物理学家任伟·林说。研究人员从断层顶部采集岩石样本，安装高科技光纤电缆来测量温度，这也可以用作地震仪。

当钻孔完成且孔内条件达到平衡时，光缆记录的温度超过110摄氏度，深度为830米。一个典型的地热梯度以每千米30摄氏度的速度在地表下增加，研究小组2011年在附近钻的一个浅钻孔已经有两倍的梯度。研究人员称，新钻孔中的地热梯度达到每公里150摄氏度。

加利福尼亚门罗公园美国地质调查局的地质学家黛安·摩尔说:“这是一个非常高的地热梯度，这是一个非常有趣的发现。”尽管阿尔法断层项目有困难，她说，“他们完成了一项令人印象深刻的工作”。

(赵茜·Xi)

《中国科学日报》(2015年12月23日，第二版国际版)

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