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自调平钻孔测斜仪在海底地动和火山监测中的应用
宣布时间:2024-03-21 浏览次数:1952 来源:尊龙凯时人生就是博
通过在海底布设地动监测设备,对海沟、海底火山等巨型结构中可能累积的能量进行监测和剖析,可以越发准确地纪录地动的震级、震源深度、震源位置等数据,这些数据关于科学家们研究地动的爆发机理和纪律、了解地动的潜在强度和频率很是重要。大部分常见的地质灾害都与物质外貌爆发倾斜、位移、破碎等变革有关。因此,海底测斜仪的使用关于海底结构运动、火山喷刊行为的研究具有一订价值。
科学家们基于钻孔倾斜仪,在海沟(日本海沟)及海底火山(Axial Seamount)的监测上取得了结果。

日本海沟地动和抗震变形监测
华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)的科学家们在日本东海岸的日本海沟地区建立的恒久海底视察站,接纳大地丈量钻孔测斜仪监测地壳变形。通过恒久监测地动和抗震变形将使科学教能够了解日本海沟的应变是如何以及何时释放。


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视察站位于日本东海岸约150公里处的日本海沟地区,在这个所在,太平洋板块与欧亚板块碰撞并在欧亚板块下方滑动,这一历程被称为俯冲(Subduction),而俯冲带是地球上爆发最大和最具破坏性地动的地方?蒲Ъ颐钦酝荚谑澜缟献罨钤镜牡囟唤⒑憔玫暮5资硬煺,用以纪录地动和地球运动关于研究结构碰撞的动力学历程。


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作为深海钻探项目的一部分,设备在JOIDES Resolution研究船上进行了装置。每个视察站都包括一个Jewell 510型大地丈量钻孔倾斜仪、SacksEverston钻孔应变仪、两个地动仪和一个温度传感器。当板块碰撞时,这些传感器可以锁定并积累以地动(地动变形)形式迅速释放的后期应力。板块缓慢碰撞的地方也可能爆发爬行运动(抗震变形)。


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Jewell 510型大地丈量钻孔测斜仪
长时间监测地动和抗震变形将使科学家能够了解日本海沟的应变是如何以及何时释放的。这些数据将用于资助建立一些预测步伐,以避免生命损失和都会破坏。

Axial Seamount火山的海床视察

全世界70%的火山运动都爆发在海底,了解海底火山的运动纪律和特点可以资助我们预测火山喷发和海啸等自然灾害, ;と死嗪秃Q笊榭。为了摸清这些海底火山的脉搏,知道它们的脾性,科学家们就要建立海底火山的实时监测系统。位于太平洋东北部的Axial Seamount海底火山具有完备的监测系统。

华盛顿大学(University of Washington)的研究人员使用来自Axial Seamount的4个有线压力传感器和5个倾角传感器的数据,包括自校准倾角加速度计(SCTA),来研究其自2015年喷发以来的喷刊行为。


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地面倾角丈量是监测活火山的要害大地丈量工具,因为它们提供了多维数据,可以解决庞大的变形信号。研究团队开发了一种用于海洋情况的自校准倾角加速度计(SCTA),划分安排在斯克里普斯海洋研究所Cecil和Ida Green Pi?on Flat天文台的陆地上和Juan de Fuca山脊轴向海山的海床上。


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SCTA利用Quartz Sensor Solutions三轴加速度计冠状万向节系统按期将水平通道旋转到笔直偏向,以凭据局部重力矢量进行校准。这种校准将传感器漂移降低到10μg/年以上。SCTA倾斜仪具有同时丈量地面加速度和纪录地动信号的特别优势。

自校准倾角加速度计将传感器漂移降低到10ug/yr以上
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将Axial Seamount巅峰破火山口的SCTA中心与OOI电缆上的Jewell Instruments LILY测斜仪进行了比较。

翻转可克服重力校准水平通道(x 和 y),然后返回到丈量位置

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位于不稳定质料顶部的北向平台底座照片
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加载机构传感器照片

SCTA向东倾斜与同位置仪器匹配良好。疑似沉降影响北倾。

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2019年1月12日最近一次校准期间的异常行为(玄色曲线)。这是我们正在积极努力解决的一个新的事态生长。

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Axial Seamount火山的收缩事件

研究团队已经发明了几个连续数十天的显著厘米级收缩事件。仪器位置的倾斜和相对海拔在其转折点上是差池称的,这标明其机制比简单的惯性反转更庞大?蒲Ъ艺诙员湫涡藕沤姓蚪,以确定大地丈量信号是否与这些时期之间破火山口向外倾斜的环形断层上的差别滑动率一致,该差别滑动率标准化为膨胀/收缩。计划视察的另一个看似合理的机制是岩浆从南部破火山口下方侧向输送到北部破火山口或位于东部5公里处的次级储层。

海底火山的轴向偶发性收缩事件与膨胀历程的逆转纷歧致
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这些收缩事件关于理解Axial Seamount海底火山的岩浆供应、贮存和运输机制,以及准确预测未来喷发具有潜在的重要意义,这些喷发已被证明是可预测的。

收缩事件加剧恒久膨胀

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对收缩信号的非对称分量进行反演
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非对称信号可能指示浅层岩浆重新漫衍

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非对称信号不可用东部向外倾斜的环形断层上的差别运动来解释,可能与岩浆向东部次级岩浆室的运动一致。需要进一步建模来证拭魅这一点。

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以上研究来自:
OS51B-1490: Observing and Interpreting Seafloor Tilt at Axial Seamount
Erik K Fredrickson1, William S D Wilcock1, Christian Baillard1, Michael Harrington1, Geoff Cram1, James Tilley1, William W Chadwick?, and Scott L Nooner3
(1) University of Washington, Seattle, WA; (2) Oregon State University, Eugene, OR; (3) University of North Carolina, Wilmington, NC

自调平钻孔测斜仪

2006年推出的LILY 500系列自调平钻孔测斜仪,目前已用于种种结构、火山和海底研究。

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数字式LILY测斜仪接纳高精度电解液式倾角传感器,提供一系列固件控制的数据收罗以及数据存储功效,特别适用于地球物理应用。通过使用高精度的电解液式倾角传感器,LILY 500系列可提供5 nradians(纳弧度)的区分率 ;动态规模为±330 ?radians(微弧度)。

该装置还具有±10度的调平规模,便于在井下装置。输出为RS-232或RS-422(RS-485 全双工),包括时间戳和指南针方位?梢允褂锰畛/停止或循环存储模式将数据生存到外部文件或LILY的板载闪存(最多75000个样本)中。装置可完全潜水至 3000 psi(磅/平方英寸)。在大于5000 psi(磅/平方英寸)的应用场合也可以为用户提供钛合金外壳封装的版本。LILY是30多年倾斜传感器经验和专业知识的结晶,代表了精密传感器工程的巅峰。


如果您对适用于地球物理应用的数字式LILY测斜仪感兴趣,请联系尊龙凯时人生就是博仪器。
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