امواج لرزه ای در کمک به دانشمندان “دیدن” تغییرات شیمیایی زیر حوضه

واکنش های شیمیایی عمیق در زیر زمین تاثیر کیفیت آب, اما روش ها برای “دیدن” آنها وقت گیر و گران قیمت و محدود در دامنه. یک Penn State-رهبری تیم تحقیقاتی دریافتند که امواج لرزه ای می تواند کمک به شناسایی این واکنش تحت کل آبخیزداری و حفاظت از منابع آب زیرزمینی.

“حدود یک سوم از جمعیت آمریکا می شود آب آشامیدنی خود را از آب های زیرزمینی بنابراین ما نیاز به حفاظت از این منبع ارزشمند” گفت: سوزان برانتلی برجسته استاد علوم و مدیر زمین و محیط زیست موسسه (EESI) در پن استیت. “در این نقطه, اما ما نمی دانیم که در آن آب است و یا چگونه آن حرکت می کند در سطحی از آنجا که ما نمی دانیم که چه پایین وجود دارد. در این مطالعه ما با استفاده از انسان-تولید امواج لرزه ای — شبیه به امواج از زمین لرزه — به زیر سطح است.”

سنتی ژئوشيميايی آزمون شامل حفاری یک چاه 3 تا 4 اینچ در قطر به اعماق زمین, جمع آوری خاک و نمونه های سنگ و سنگ زنی و تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی نمونه ها در آزمایشگاه.

فرآیند گران و پر زحمت و این تنها نشان می دهد ژئوشيميايی اطلاعات که نقطه خاص در یک حوزه آبخیز به جای کل آبخیزداری گفت: شین Gu یک محقق فوق دکترا در EESI.

“در این مطالعه ما تا به حال مزیت داشتن قبلا حفر گمانه بنابراین ما می دانستیم که در آن اعماق ژئوشيميايی تغییرات اتفاق می افتد” Gu گفت. “ما نیز تا به حال مواد از گمانه بنابراین ما می دانستند معدنی فراوانی و عنصر ترکیب. در اینجا ما سعی در گسترش دانش ما با انجام ژئوفیزیک که نسبتا کارآمد تر است.”

محققان وارد شده — کاهش ابزار است که می تواند ارسال و دریافت سیگنال و یا حتی تصاویر با وضوح بالا پایین گمانه — 115-پا عمیق حفر گمانه به کف دره در NSF-بودجه Susquehanna شیل تپه بحرانی منطقه رصدخانه های جنگلی, سایت پژوهش در پن استیت سنگ دره جنگل است که نشسته است در بالای رز هیل شیل سازند.

با استفاده از لرزه ورود ابزار محققان نقشه برداری زیر سطحی. ورود به سیستم ابزار می فرستد یک موج لرزه و سوابق موج سرعت و یا چگونه به سرعت حرکت می کند, آن را به عنوان سفر به دور از این ابزار توضیح داده شده Gu. محققان کاهش ورود ابزار به گمانه و در زمان اندازه گیری به عنوان آن افزایش یافت بازگشت به سطح. سریع تر سرعت نشان داد که امواج سفر از طریق جامد سنگ بستر و یا در آن خلل و فرج در اب و هوای سنگ پر شده با آب است. آهسته تر سرعت نشان داد امواج سفر از طریق اب و هوای سنگ با هوا پر از خلل و فرج و یا خاک در نزدیکی سطح.

تیم تحقیقاتی جذب اطلاعات به سنگ فیزیک مدل که مشخص, ترکیب, تغییر, تغییر تخلخل و اشباع تغییر راک به توضیح اندازه گیری سرعت.

آنها کشف کردند که ساده واکنش های شیمیایی بین آب و خاک رس ناشی از تغییرات کوچک که امواج لرزه ای می تواند “دیدن” با توجه به برانتلی. این تغییرات کمک به محققان در درک که در آن آب باز کردن منافذ پوست در این زیرسطحی. آنها گزارش یافته های خود را امروز (27 ژوئیه) در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

این پژوهشگران همچنین دریافتند ریز حباب های گاز در آب های زیرزمینی است که آنها گمان عمیق است دی اکسید کربن تولید شده توسط میکروبی تنفس و واکنش های معدنی در زیر سطحی. میکروب های خاک و تولید دی اکسید کربن به عنوان یک محصول جانبی از تنفس بسیار شبیه به انسان انجام دهد زمانی که آنها بازدم. هنگامی که آب از عبور از خاک در راه خود را به جدول آب آن را می توانید انجام این دی اکسید کربن با آن Gu گفت.

وجود دارد دو بسیار واکنش پذیر و مواد معدنی و اکسیژن موجود در شیل — پيريت و مواد معدنی کربنات او اضافه شده است. وقتی پيريت در تعامل با آب آن را اکسید و تولید اسید سولفوریک. این اسید می تواند ارتباط برقرار کردن با کربنات یک پایه است که خنثی اسید اما تولید دی اکسید کربن در این فرآیند است. این دی اکسید کربن می تواند اشغال منافذ فضا در عمق خاصی حتی در زیر آب, جدول توضیح داد Gu.

محققان تایید نتایج خود را با داده های گرفته شده از دره و ریج گمانه حفر شده و وارد شده در سال 2006 و 2013 بود. آنها همچنین نسبت آن به دو بعدی مدل نشان میدهد که چگونه سرعت تغییر در این زیرسطحی. 2D مدل های ایجاد شده با استفاده از امواج لرزه ای تولید شده توسط قابل توجه یک بشقاب آلومینیومی با پتک و ضبط امواج در بسیاری از نقاط در امتداد سطح.

“ژئوفیزیک تصویربرداری بسیار قدرتمند ابزار” گفت و گو. “از گمانه ما می دانیم که چگونه تغییرات سرعت با عمق از آزمایشگاه اندازه گیری بر روی مواد هسته ای ما می دانیم چه کانی شناسی و ژئوشیمی تغییرات با عمق و با ترکیب دانش که با 2D لرزه ای مدل ما می توانیم استنباط چگونه کانیشناسی و ژئوشیمی تغییرات فضایی در سراسر حوضه.”

دی اکسید کربن در آب مطرح نیست یک خطر سلامت گفت: برانتلی و اضافه کرد که آن را هیجان انگیز است محققان می تواند “دیدن” آن را با امواج لرزه ای بدون داشتن قبلا شناخته شده آن پایین وجود دارد.

“این اندازه گیری و توانایی ما برای ترکیب ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی مشاهدات به ما کمک خواهد کرد درک چشم انداز مجسمه توسط آب در سنگ های زیر با ما,” او گفت:.

در علاوه بر این به گو و برانتلی این تیم تحقیقاتی شامل اندرو Nyblade لیزا Ma, David الکی و ناتالی Accardo پن دولت; Gary Mavko دانشگاه استنفورد; و برادلی Carr University of Wyoming.

وزارت انرژی و بنیاد ملی علوم تامین می شود این پژوهش است.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.net

نرم افزار گرامرلی

ایندکسر