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2020年3月31日，美国密歇根大学公布的一项最新研究成果表明，利用现有的地下光纤网络来监测和研究地震极具潜力，相关研究成果发表于近日出版的Journal of Geophysical Research - Solid Earth。
该研究是利用斯坦福大学的一个长度为3英里的原型光纤阵列进行的，在该研究中，“光纤地震学”被首次被用于建立地下特性的标准测量方法，地震工程师用这种方法来预测地震的严重程度。为了将光纤电缆转换成地震传感器，研究人员将一种叫做激光询问器的仪器连接到电缆的一端。它将激光脉冲沿纤维向下发射，当光线遇到沿光纤的杂质时，就会反射回来，产生一种“后向散射信号”，研究人员采用干涉仪对其进行分析。后向散射信号的变化可以揭示光纤在受到包括地震波在内的干扰时是如何拉伸或压缩的。这种技术被称为分布式声波传感（DAS），多年来一直用于监测油气管道和油井的健康状况。
该研究扩展了之前利用斯坦福光纤测试回路的工作，生成了浅地表的高分辨率地图，科学家可以用它来查看哪些地区在未来的地震中会发生最强烈的震动。此外，研究还表明，光纤可以用来探测地震波，获得速度模型和地面的共振频率，这两个参数对于地面运动预测和地震灾害评估是必不可少的。研究结果与使用传统技术的独立调查结果相一致，从而验证了光纤地震学的方法。
研究人员指出，使用光纤的好处在于：它已成为城市基础设施的组成部分，而无需再像传统技术那样需要专门部署大量的地震检波器阵列。与传统技术相比，该技术不仅具有明显的成本优势，而且也克服了传统技术需在地面部署地震台站的缺陷。不过，目前在地震波的检测性能方面，利用光纤传感的原型系统尚不及传统的地震检波器，原因在于地震检波器可以感知三个方向的地面运动，而光纤只能感知沿光纤方向的运动。按照计划，下一阶段研究人员将建设一个更大的测试阵列对该技术进行进一步的验证。
该研究为将用于建设高速互联网和传输高清视频的光纤作为地震传感器使用的可能性提供了新的证据。该地震监测新技术未来有望在旧金山、洛杉矶、东京和墨西哥城等全球地震高风险中心城市发挥重要作用。
转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2020年第07期，张树良 编译。
