美国“地球透镜计划”10年回顾＊

2001年，美国国家科学基金会（NSF）、美国地质调查局（USGS）和美国国家航空与航天局（NASA）联合发起地球透镜（Earthscope）计划。2003年该计划获美国国会批准，该为期15年（2003—2018）的探测项目预计将投入200亿美元，其目标是通过多学科、跨领域的研究与合作揭秘北美大陆的构造与演化。2014年1月，正值该计划启动10年之际，《今日物理学》（Physics Today）期刊刊登文章《北美大陆探测10年回顾》（Scoping out the North American continent，10years on），对美国地球透镜计划在过去10年所取得的研究进展总体进行了概括，以下就该文主要内容做个简要介绍。

1 研究进展

地球透镜计划包括4个子计划，即圣安德烈斯断裂深部观测站（SAFOD）、美国地震台阵（USArray）、板块边界观测站（PBO）和合成孔径干涉雷达（InSAR）建设计划。过去10年，该项目获得的有关北美大陆结构、演化和动力学数据已超过115TB，仅在刚刚过去的3年，就产出了超过330本相关出版物。

SAFOD的目的是打一口穿越圣安德烈斯断裂带的深钻孔，直接采集断裂带样品，测定断裂带的各种性质，监测深部蠕动和地震活动断裂带。最终该钻井选择在帕克菲尔德（Parkfield），在那里断层蠕动速率为2.54cm／a，钻孔内安装的金属套管的变形则显示出蠕动发生的位置。USGS研究人员表示，SAFOD最大的成果就是穿透了圣安德烈斯断裂带的蠕变部分并取得了在断层两侧岩石发生强烈变形的地带的岩芯，这也是人类首次钻至活动板块边界断层内孕震区深度。研究人员发现，在断层下方断层泥的岩石中只含有蛇纹岩，并且正是蛇纹岩和围岩的化学作用生成了异常的含水粘土矿物，这也是导致断层在一个低的剪切力下保持连续缓慢滑动的原因。……