Университет ученых Юты нанес на карту поверхностную геологию вокруг Старого Верующего, показав водохранилище горячей воды, которая кормит поверхностный вентиль гейзера и как землетрясение ведет себя промежуточные извержения. Карта была сделана возможной плотной сетью портативных сейсмографов и новыми сейсмическими аналитическими методами.
Результаты изданы в Геофизических Письмах об Исследовании. Докторант Син-Мэй Ву является первым автором.
Для Роберта Смита, давнего Йеллоустонского исследователя и отличенного преподавателя исследования геологии и геофизики, исследование – кульминация больше чем десятилетия планирования и происходит, поскольку он празднует свой 60-й год, работая в первом национальном парке Америки.«Вот культовый гейзер Йеллоустона», говорит Смит. «Это известно во всем мире, но полная геологическая сантехника Верхнего Бассейна с Гейзером Йеллоустона не была нанесена на карту, ни изучила нас, как выбор времени извержений связан с предшествующей наземной дрожью перед извержениями».Маленькие сейсмометрыСтарый Верующий – культовый пример гидротермальной особенности, и особенно особенностей в Йеллоустонском национальном парке, который лежится в основе двумя активными водохранилищами магмы на глубинах 5 – 40 км глубиной, которые предоставляют тепло лежащей поверхностной грунтовой воде.
В некоторых местах в Йеллоустоне горячая вода проявляется в бассейнах и пружины. В других это принимает форму взрывчатых гейзеров.
Десятки структур окружают Старого Верующего, включая отели, сувенирный магазин и центр посетителя. Некоторые из этих зданий, Парковая служба нашла, построены по тепловым особенностям, которые приводят к избыточному теплу ниже искусственной среды. Как часть их плана управлять Старой Верной областью, Парковая служба попросила, чтобы Университет ученых Юты провел геологический обзор области вокруг гейзера.В течение многих лет Джейми Фаррелл соавторов исследования и Поклонница-Chi Лин, наряду со Смитом, работали, чтобы характеризовать водохранилища магмы глубоко ниже Йеллоустона.
Хотя геологи могут использовать сейсмические данные из больших землетрясений, чтобы видеть особенности глубоко в земле, мелкая геология недр парка осталась тайной, потому что планирование его потребовало бы завоевания повседневное миниатюрное наземное движение и сейсмическая энергия в намного меньшем масштабе. «Мы пытаемся использовать непрерывное землетрясение, произведенное людьми, автомобилями, ветром, водой и гидротермальными кипениями Йеллоустона и преобразовать его в наш сигнал», говорит Лин. «Мы можем извлечь полезный сигнал из окружающей второстепенной наземной вибрации».До настоящего времени Университет Юты поместил 30 постоянных сейсмометров вокруг парка, чтобы сделать запись землетрясения и монитора для землетрясений и вулканических событий. Стоимость этих сейсмометров, однако, может легко превысить 10 000$.
Маленькие сейсмометры, разработанные Фэрфилдом, Центральным для нефтегазовой промышленности, уменьшают стоимость меньше чем для 2 000$ за единицу. Они – маленькие белые канистры приблизительно шесть дюймов высотой и полностью автономные и отдельные. «Вы просто вынимаете его и засовываете его в землю», говорит Смит.
В 2015, с новыми инструментами, команда Юты развернула 133 сейсмометра в Старых областях Холма Верного и Гейзера для двухнедельной кампании.Датчики взяли взрывы интенсивной сейсмической дрожи вокруг Старого Верующего, приблизительно 60 минут длиной, отделенного приблизительно на 30 минут тихих.
Когда Фаррелл представляет эти образцы, он часто спрашивает зрителей в том, какой пункт они думают, что извержение Старого Верующего происходит. Удивительно, это не на пике сотрясения. Это в конце, непосредственно перед тем, как все успокаивается снова.
После извержения водохранилище гейзера заполняется снова горячей водой, объясняет Фаррелл. «Поскольку та впадина заполняется, у Вас есть много горячих герметичных пузырей», говорит он. «Когда они подходят, они остывают действительно быстро, и они разрушаются и интегрируются». Энергия, выпущенная теми имплозиями, вызывает дрожь, приводящую к извержению.Шум одного ученого – сигнал другого ученогоКак правило, исследователи создают сейсмический сигнал, качая молоток на металлическую пластину на земле.
Лин и Ву разработали вычислительные аппараты, которые помогут найти полезные сигналы среди сейсмического шума, не нарушая чувствительную окружающую среду в Верхнем Бассейне с Гейзером. Ву говорит, что она смогла использовать сами гидротермальные функции как сейсмический источник, учиться, как сейсмическая энергия размножается, коррелируя сигналы, зарегистрированные в датчике близко к постоянному источнику к другим датчикам. «Удивительно, что Вы можете использовать гидротермальный источник, чтобы наблюдать структуру здесь», говорит она.Анализируя данные из сейсмических датчиков, исследователи заметили, что сигналы дрожи от Старого Верующего не достигали западного дощатого настила.
Сейсмические волны, извлеченные из другой гидротермальной особенности на севере, замедлились и значительно рассеялись в почти той же самой области, предлагающей где-нибудь к западу от Старого Верующего, была подземная особенность, которая затрагивает сейсмические волны аномальным способом. С плотной сетью сейсмометров команда могла определить форму, размер и местоположение особенности, которой они верят, являются гидротермальным водохранилищем Старого Верующего.
Ву оценивает, что водохранилище, сеть трещин и переломов, через который потоки воды, имеет диаметр приблизительно 200 метров, немного больше, чем Университет Стадиона Райса-Экклза Юты, и может держать приблизительно 300 000 кубических метров воды или больше чем 79 миллионов галлонов. Для сравнения, каждое извержение Старых Верных выпусков приблизительно 30 m3 воды, или почти 8 000 галлонов. «Хотя это – грубая оценка, мы были удивлены, что это было настолько большим», говорит Ву.
Дальнейшая работаКоманда далека от сделанных вопросов ответа о Йеллоустоне. Они возвратились для другого сейсмического обзора в ноябре 2016 и планируют свое развертывание 2017 года, чтобы начаться после дорог парка близко в течение зимы. Ву смотрит на то, как температура воздуха могла бы изменить структуру недр и затронуть распространение сейсмических волн.
Фаррелл использует сейсмические данные команды, чтобы предсказать, как волны землетрясения могли бы отразиться через регион. Смит надеется провести подобный анализ в Норрисе Джеизере Бэзине, самой горячей геотермической области парка.
Лин говорит, что Университет программы исследований Юты в Йеллоустоне должен очень длительным отношениям десятилетий Смита с парком, позволяя новые открытия. «Вам нужны новые методы», говорит Лин, «, но также и те долговременные отношения».