光纤电缆监控南极的微地震

在地震学会的2021年年会上，研究人员分享了他们如何使用光缆探测南极冰层中发生的小地震。

Silixa Ltd.的地球物理学家Anna Stork说，这些结果可以用来更好地了解在不断变化的气候条件下冰的运动和变形，以及改善对碳捕集与封存项目的未来监控。

Stork讨论了她和她的同事如何针对微震改进他们的分布式声学传感(DAS)方法，地震规模太小，让人感觉不到。DAS通过使用光纤中的微小内部缺陷作为成千上万的地震传感器来工作。一端的仪器沿电缆发送激光脉冲，并测量每个脉冲在光纤内部缺陷上反射后的“回波”。

当光纤受到地震或冰震干扰时，散射回DAS接收器的激光的大小，频率和相位都会发生变化，这些变化可用于表征地震事件。

牛津大学的迈克尔·肯德尔(Michael Kendall)说，南极研究证明了DAS如何用于监测世界其他地方的地下碳捕获和储存。例如，南极网络的布局为如何配置类似的网络以最佳检测可能由碳储存触发的微地震提供了一个很好的例子。

牛津大学的汤姆·哈德森说：“我们的工作还展示了一种使用DAS光纤阵列研究微地震震源机制的方法，它比传统的地震检波器更详细。” “如果我们能够分析震源机制-地震是如何破裂或破裂的，那么我们就能够将地震归因于储层中二氧化碳之类的流体的运动。”

哈德森解释说，由DAS记录的南极微地震“大约为-1级，大约相当于从桌子上掉下来的一本书的大小，因此它们是非常小的地震”。

哈德森及其同事进行的这项研究是第一个使用DAS研究南极冰震的研究。纤维光缆部署在在冰Rutford流冰表面上的线性和三角形构造。

肯德尔说，在恶劣的南极洲环境中使用光纤传感器存在许多挑战。设备必须乘船和几架飞机分段运送到研究地点。研究人员必须掩埋光纤，以减少污染地震信号的风噪声，并去除为DAS仪器供电的发生器的信号。

斯托克解释说：“我们将仪器装在登山帐篷里，基本上只是一个很小的办公室。” “将温度保持在建议的操作极限之内是一个挑战。尽管外界温度为摄氏-10度，但太阳的辐射热仍能使帐篷在30摄氏度内达到良好的温度。”

肯德尔说，研究人员与气候学家和其他研究南极冰川滑坡和其他冰运动的研究人员分享了他们对地震数据的分析。

他说：“希望在未来，我们也将与钻冰芯的科学家进行更多的互动，因为他们使用光纤作为分布式温度传感器，但是它们放下钻孔的光纤也可以像我们这样用于地震研究。”

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