Бесшумная сейсморазведка

Подземные резервуары воды и нефти ищут бурением многочисленных скважин. Ему предшествует сейсморазведка — в породах, насыщенных жидкостью, скорость упругих волн снижается. Бурение и сейсморазведка дороги. Последняя требует искусственных источников звука, сильные хлопки которых очень вредят обитателям моря и суши.

Шаг на пути к преодолению этих ограничений сделала международная группа геофизиков из США и Китая, которую возглавил профессор факультета Наук о Земле Университета Гонконга Лиу Ксин (Xin Liu). Ученые предложили новый недорогой метод сейсморазведки, который не требует взрывных источников звука. Для дифференциальной шумовой томографии насыщенных жидкостью пород достаточно естественных источников. Чувствительность сейсмометров увеличивают специальные математические методы, которые отделяют полезный сигнал поверхностных упругих волн от шумов.

Для разведки портативные сейсмометры размещают вдоль прямой линии в десятки километров на суше или дне моря и записывают шумовые сигналы поверхностных волн. Слабые сигналы нескольких десятков приборов дают возможность определить положение насыщенных жидкостями пород под поверхностью суши и дна моря. Под линией сейсмометров геофизики получают точные координаты пластичных и текучих пород.

Для проверки своего метода ученые поместили 42 сейсмометра в окрестностях Лос-Анджелеса, где существует недостаток пресной воды. Сейсмометры показали, что рядом с одним из местных разломов, у которого случаются слабые землетрясения, скорость упругих волн снизилась. Так геофизики обнаружили значительные объемы жидкости на глубине 1–2 км, которые они связали с разведанным ранее подземным резервуаром пресной воды.

Ученые определили объемную долю пор в породе (0,33), которая согласуется с прежними данными. Небольшие магнитуды местных землетрясений объясняются тем, что насыщенная жидкостями порода снижает трение вдоль разлома. Это дает возможность его сторонам легко смещаться друг относительно друга.

Новый метод позволит облегчить поиск воды и нефти. Его также можно применять для выяснения состояния пород под городской застройкой и для предотвращения катастроф, связанных с оползнями и движением грунтовых вод. Линии сейсмометров на дне океанов и морей помогут выявить строение подстилающих пород и создать системы раннего предупреждения о цунами. Профессор Лиу Ксин говорит, что метод резко снизит стоимость поиска полезных ресурсов, поможет предсказать природные катастрофы и дополнит наши знания о природе землетрясений.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.