Исследователи из университета Юты нанесли на карту приповерхностную геологию около Old Faithful, распознав резервуар с нагретой водой, питающей выход на поверхность гейзера, и узнали, как колеблется почва между извержениями. Карта стала вероятной благодаря плотной сети портативных сейсмографов и новым способам сейсмического анализа. Результаты размещены в Geophysical Research Letters. Докторант Син-Мей Ву есть первым автором.
Для Роберта Смита, давешнего исследователя Йеллоустоуна и выдающегося доктора геолого минералогических наук и геофизики, это изучение есть кульминационным моментом более чем десятилетнего периода планирования и проводится в связи с его 60-летием работы в первом национальном парке Америки.«Вот культовый гейзер Йеллоустоуна», — говорит Смит. «Об этом известно во всем мире, но вся геологическая водопроводная сеть Верхнего бассейна Гейзера Йеллоустоуна не была нанесена на карту, и мы не изучали, как время извержений связано с предвестниками подземных толчков перед извержениями».Малые сейсмометры
Old Faithful есть культовым примером гидротермальной изюминке, и особенно изюминок Йеллоустонского национального парка, что находится под двумя активными резервуарами магмы на глубине от 5 до сорока километров, каковые снабжают теплом лежащие выше приповерхностные грунтовые воды. В некоторых местах Йеллоустона тёплая вода проявляется в источниках и бассейнах. В других — взрывные гейзеры.Десятки построек окружают Old Faithful, а также отели, туристический центр и сувенирный магазин.
Кое-какие из этих строений, как узнала Работа парков, выстроены на тепловых элементах, каковые приводят к чрезмерному нагреванию под застроенной средой. В рамках собственного замысла по управлению районом Old Faithful Работа парков попросила ученых Университета Юты совершить геологическое изучение территории около гейзера.
В течение многих лет соавторы изучения Джейми Фаррелл и Фан-Чи Линь совместно со Смитом трудились над чёртом резервуаров магмы глубоко под Йеллоустоуном. Не смотря на то, что геологи смогут применять сейсмические эти сильных землетрясений, дабы заметить особенности глубоко под почвой, геология поверхностных подповерхностных слоев парка остается тайной, по причине того, что для ее составления потребуется фиксировать повседневное перемещение почвы в миниатюре и сейсмическую энергию в значительно меньшем масштабе. «Мы пробуем применять постоянное сотрясение почвы, создаваемое людьми, автомобилями, ветром, гидротермальным кипением и водой Йеллоустоуна, и преобразовывать его в отечественный сигнал», — говорит Линь. «Мы можем извлечь нужный сигнал из фоновой вибрации почвы».
На сегодня Университет штата Юта разместил около парка 30 постоянных сейсмометров для регистрации сотрясений земли и вулканических явлений и отслеживания землетрясений. Но цена этих сейсмометров может легко превышать 10 000 долларов. Малые сейсмометры, созданные Fairfield Nodal для нефтегазовой индустрии, снижают цена до менее 2000 долларов за единицу. Это мелкие белые канистры высотой около шести дюймов, всецело независимые и независимые. «Достаточно вынуть его и воткнуть в почву», — говорит Смит.
В 2015 году с новыми устройствами команда из Юты развернула 133 сейсмометра в районах Old Faithful и Geyser Hill в течение двухнедельной кампании.Датчики зафиксировали вспышки сильных сейсмических толчков около Old Faithful длительностью около 60 мин., поделённых приблизительно 30 минутами тишины. В то время, когда Фаррелл воображает эти модели, он довольно часто задаёт вопросы аудиторию, в какой момент, согласно их точке зрения, происходит извержение Old Faithful.
Страно, но не на пике тряски. Это в конце, именно перед тем, как все опять затихнет.
Фаррелл растолковывает, что по окончании извержения резервуар гейзера опять наполняется тёплой водой. «По мере того, как эта полость заполняется, у вас появляется большое количество тёплых пузырьков под давлением», — говорит он. «В то время, когда они поднимаются, они весьма скоро остывают, разрушаются и взрываются». Энергия, выделяемая этими взрывами, приводит к, ведущие к извержению.Шум одного ученого — сигнал другого ученогоВ большинстве случаев исследователи создают сейсмический сигнал, ударяя молотком по железной пластине на земле.
Лин и Ву создали вычислительные инструменты, каковые окажут помощь отыскать нужные сигналы среди сейсмического шума, не нарушая чувствительную среду в верхнем бассейне Гейзера. Ву говорит, что она смогла применять сами гидротермальные изюминки в качестве сейсмического источника, дабы изучить, как распространяется сейсмическая энергия, методом сопоставления сигналов, записанных на датчике, расположенном рядом с постоянным источником, с другими датчиками. «Страно, что вы имеете возможность применять гидротермальный источник для наблюдения за строением тут», — говорит она.Разбирая эти сейсмических датчиков, исследователи увидели, что сигналы сотрясения от Old Faithful не доходили до западного променада. Сейсмические волны, извлеченные из другого гидротермального объекта на севере, замедлились и существенно рассеялись практически в том же районе, что разрешает высказать предположение, что где-то к западу от Old Faithful был подземный объект, что аномальным образом воздействует на сейсмические волны.
Посредством плотной сети сейсмометров команда смогла выяснить форму, местоположение и размер объекта, что, согласно их точке зрения, есть гидротермальным резервуаром Old Faithful.По оценкам Ву, резервуар, сеть трещин и трещин, через каковые протекает вода, имеет диаметр около 200 метров, что больше, чем стадион Райс-Экклс Университета Юты, и может вместить приблизительно 300000 кубических метров воды либо больше. более 79 миллионов галлонов. Для сравнения, каждое извержение Old Faithful высвобождает около тридцати метров3 воды, либо практически 8000 галлонов. «Не смотря на то, что это приблизительная оценка, мы были поражены тем, что она была таковой большой», — говорит Ву.
Предстоящая работаКоманда далека от ответа на вопросы о Йеллоустоне. Они возвратились с целью проведения еще одной сейсморазведки в ноябре 2016 года и планируют их развертывание в 2017 году, которое начнется по окончании закрытия парковых дорог на зиму.
Ву изучает, как температура окружающей среды может поменять подповерхностную структуру и оказать влияние на распространение сейсмических волн. Фаррелл применяет сейсмические эти команды, дабы угадать, как волны землетрясения смогут отражаться в регионе.
Смит с нетерпением ожидает возможности совершить подобный анализ в бассейне Норрис Гейзер, самой тёплой геотермальной территории парка. Лин говорит, что исследовательская программа Университета Юты в Йеллоустоне во многом обязана долгим отношениям Смита с парком, что разрешило сделать новые открытия. «Вам необходимы новые техники, — говорит Лин, — вместе с тем и эти долговременные отношения».