细想起来,加州圣安德烈斯地段钻井观测地震活动的设想,首先是由USGS科学家于1989年洛马普列塔地震之后正式提出来的。当时的地震观测表明,微小地震绝大部分发生于该断层深部10-12公里之处,于是有感于钻井去实际监听这种活动。1999年7月国家科学基金会理事会一致批准了建观测井计划,同意拨款1600万美元作为设备基金,另拨1500万美元用于6年的研究工作,该工程启动于2001年11月,2005年中完成第一阶段5公里的任务(实际上2004年6月完成3800米的任务,因故尚未达到5000米)。这项工作实施的同时,另一项任务也开始了,即耗资5亿美元,沿加州圣安德烈斯断层布设1000个监测台站计划,由GPS记录地应力的长期变化(GPS记录数据用来描述地壳板块的长期运动,板块之间的缓慢摩擦和碰撞产生应力,正是通过地震来释放,这种运动已证实与地震有关),而应变仪测到的数天或数小时尺度的地形变,是快速变化,GPS是记录不到的。科学家说,要想全面了解地震发生的背后还有哪些作用力,尚需地下深部的证据,因此需要打深井5—10公里,以便测量该处的地质活动资料,这是不可或缺的观测资料。深井观测能够观测到地震的成核过程,特别是地震发生前的无震相位。加上该断层的台阵计划(利用地震流动台监测地球构造活动)等计划构成了地球透镜计划,使我们更好更精细地了解地震的物理过程。在帕克菲尔德建立深井测点,主要目的是找出证据表明,在圣安德烈斯断层周围,地壳地震中的滑动或蠕动是剪应力处于极低水平时发生的。了解地壳断层是如何失去其作用力,对于了解地震构造和减灾是很重要的。鉴于目前对断层带地震活动了解甚少,无法进行可靠的短期地震预报,所以,实施地震透镜计划是地震预报科学界所期望的。据2004年帕克菲尔德地震发生后,该处深井(实用深度为3200米),已于2008年4月正式组织了科学项目的观测,取得了有效的观测数据。另据USGS项目处负责人在日本学术界做演讲时称,美国的地球透镜计划凝聚了众多地球科学家的努力,实施的结果令人满意,同时吸引了地学同行的参观访问和座谈(有的称为探地的阿波罗,有的说过去上天无门,现在门已大开,入地无路,现已到达3公里、5公里、12公里的深度,意味着研究思路的开拓),到场参观学习的国家有日、英、德、澳大利亚、土耳其、希腊、波兰、法等,像日、希和俄国也建起了深部探井,开发了仪器设备,进行了地壳浅部物理探测试验场的工作。
作者:崔秋文 陈长林 陈英方