斯坦福大學(xué)：光纖電纜可用于監(jiān)測(cè)地震

2017-10-25

  雖然目前的地震儀可以精確地拾取輕微的震顫，但它們的距離相對(duì)較短。不過，現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的研究表明，廣泛的地震檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以存在于我們的腳下：承載高速互聯(lián)網(wǎng)的光纖電纜。

 

由于光纖通過在類似玻璃板透明的電纜上反彈光信號(hào)而起作用，因此可以測(cè)量該信號(hào)的微小干擾。這種稱為分布式聲學(xué)傳感（DAS）的技術(shù)已經(jīng)在石油和天然氣行業(yè)進(jìn)行工作。
該研究的合著者艾琳·馬丁（Eileen Martin）說：“DAS的工作原理就是隨著光線沿著纖維傳播，它遇到玻璃中的各種雜質(zhì)并反彈。如果光纖完全靜止，那么反向散射信號(hào)總是看起來一樣，但是如果光纖在某些區(qū)域開始拉伸 - 由于振動(dòng)或應(yīng)變，信號(hào)會(huì)發(fā)生變化。”
為了測(cè)試這些電纜是否可以用于監(jiān)測(cè)和測(cè)量地震，斯坦福大學(xué)按照數(shù)字8的形狀安裝了三英里（4.8公里）的光纖，配有激光詢問器，用于記錄任何運(yùn)動(dòng)。
據(jù)稱，這個(gè)斯坦福大學(xué)設(shè)置的光纖地震觀測(cè)臺(tái)在其運(yùn)行第一年能夠記錄800多個(gè)事件。這包括來自附近采石場(chǎng)的爆炸聲，小型地震，甚至在今年9月8日巨大的8.2級(jí)事件，摧毀了墨西哥中部，距離斯坦福大學(xué)設(shè)置約2,000英里（3,220公里）。有一次，傳感器從同一來源拾取兩次地震，其震級(jí)為1.6和1.8。
首席研究員Biondo Biondi說：“正如預(yù)期的那樣，兩次地震都是相同的波形或模式，因?yàn)樗鼈兤鹪从谕粋€(gè)地方，但是地震的幅度更大。這表明光纖地震觀測(cè)站可以正確區(qū)分不同的震級(jí)。”
同樣，地震觀測(cè)站也能夠分辨出S波和P波之間的差異，以不同速度波紋地震的沖擊波。 P波通常比S波早得多，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)較弱，因此檢測(cè)它們是有效預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵。
雖然他們的光纖地震觀測(cè)站已經(jīng)顯示出一些初步結(jié)果，但研究人員指出，傳統(tǒng)的地震儀對(duì)于監(jiān)測(cè)地震仍然更加敏感，但是光纖地震觀測(cè)系統(tǒng)還有其他優(yōu)點(diǎn)，例如經(jīng)濟(jì)性、廣泛性等。
Biondi說：“我們可以使用已經(jīng)部署用于電信目的的預(yù)先存在的光纖，不斷地聆聽和監(jiān)測(cè)地球。我們網(wǎng)絡(luò)中的每一米光纖都像傳感器一樣，成本低于一美元，而傳統(tǒng)地震儀創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)無法具有這種覆蓋密度和成本優(yōu)勢(shì)。”