Для подземных исследований инженеры углубляют понимание напряжений в горных породах

Исследователи из США, Китая и Японии успешно проверили метод оценки напряжений в горных породах на рекордной глубине — 7 километров. В исследовании, опубликованном в июле 2017 года в Scientific Reports, команда использовала образцы пород из скважины в Таримском бассейне на северо-западе Китая, доказав работоспособность метода анизотропной ползучести (anelastic strain recovery, ASR) в экстремальных условиях.

Это достижение важно для оценки геологических рисков, таких как землетрясения или обрушения шахт и туннелей. «Напряжения в породах — давление, испытываемое подземными слоями, — можно измерить лишь косвенно, так как силы, вызывающие его, ненаблюдаемы, — поясняет Хироки Соне, доцент Университета Висконсин-Мэдисон. — Но инструменты для оценки этих напряжений сложно использовать на больших глубинах, где температура и давление колоссально возрастают».

Новое исследование не только подтвердило надёжность более практичного метода ASR на глубинах, превышающих прежний максимум в 4.5 км, но и разрешило давнюю геологическую загадку Таримского бассейна. Учёные установили, что напряжения в земной коре различаются в периферийных и внутренних частях бассейна. Внутренняя часть тектонически стабильна, в отличие от активных окраин, что объясняет сейсмическую активность по краям и снижает риск землетрясений в центре. Это знание критично для нефтегазовых компаний, работающих в регионе, так как позволяет принимать обоснованные решения о глубине и способе укрепления скважин.

«Эти результаты дают нам уверенность, что мы можем использовать метод ASR на больших глубинах, чем считалось возможным, — говорит Хироки Соне. — Пока порода деформируется одинаково в вертикальном и горизонтальном направлениях, этот метод гораздо проще применять там, где очень высокие температуры и давление в земной коре бросают вызов другим инструментам в нашем арсенале».