Подземные сверхкритические флюиды открывают окно в недра

Исследователи представили новые методы для изучения природы и роли подземных флюидов, включая воду, в возникновении и поведении землетрясений и вулканов. Их работа, опубликованная в Communications Earth & Environment, предполагает, что вода, включая сильные осадки, может играть роль в сейсмических событиях или даже провоцировать их, что потенциально может улучшить системы раннего предупреждения.

Исследование совершенствует модели сейсмической активности и может помочь в поиске оптимальных мест для бурения с целью использования источников сверхкритической геотермальной энергии. Хотя точное предсказание землетрясений и извержений пока невозможно, улучшение физических теорий повышает точность статистических моделей, полезных для планирования и создания систем оповещения.

«Наше исследование с использованием передовой сейсмической томографии впервые показывает, как глубинные вулканические флюиды, такие как вода в высокотемпературном сверхкритическом состоянии, могут накапливаться, мигрировать и претерпевать фазовые переходы, влияющие на землетрясения», — сказал профессор Такеши Цуджи с инженерного факультета Токийского университета. Применение машинного обучения к данным сейсмометров позволило детально картировать распределение и механизм землетрясений и исследовать зону хрупко-вязкого перехода, где породы меняют свойства.

Сверхкритические флюиды, обладающие свойствами и жидкости, и газа, способны переносить огромные количества тепла. Их движение через среды с разными условиями может быстро нагревать области, меняя поведение пород и магмы. Эти процессы могут быть связаны даже с осадками: рост уровня грунтовых вод после сильных дождей повышает давление в разломах и может спровоцировать сейсмичность, особенно в ослабленных флюидами вулканических областях.

Помимо прогнозирования, ключевая потенциальная выгода — доступ к практически неисчерпаемой чистой геотермальной энергии. Новый метод позволил команде выявить пути миграции флюидов, резервуары под непроницаемыми слоями и разломы. «Подземная сверхкритическая вода содержит колоссальную тепловую энергию и не затрагивает поверхностные горячие источники, что важно для Японии», — отметил Цуджи. Основным препятствием остаётся бурение на больших глубинах в условиях экстремальных давления и температуры.