在加州，数千英里的光纤电缆纵横交错，为人们提供互联网。但这些地下电缆还有一个令人惊讶的次要功能:它们可以感知和测量地震。在加州理工学院的一项新研究中，科学家们报告说，他们使用一段光纤电缆测量了一次6级地震的复杂细节，精确地确定了导致破裂的四个单独的凸起的时间和位置，这些凸起是断层的“卡住”区域。
几年来，地球物理学教授詹仲文和他的团队一直致力于证明，通过一种被称为分布式声学传感的方法，通过制造一个密集的临时地震仪网络，重新利用光纤电缆是一种极大地扩展我们测量地震活动能力的简单方法。
这项发表在《自然》杂志上的新研究仅利用了一段100公里长的电缆，就精确地了解了2021年一场特定地震背后的复杂力学，这表明使用更多的电缆将有助于提高对地震物理学的理解，并最终改善地震预警系统。
詹说:“如果我们能够获得更广泛的覆盖范围来测量地震活动，我们就可以彻底改变我们研究地震的方式，并提供更多的预警。”“虽然我们无法预测地震，但分布式声学传感将使我们更好地了解地球破裂的细节。”
在南加州大约5.65万平方英里的土地上，大约有500个地震仪，每个地震仪的价格高达5万美元。另一方面，在整个州使用光纤电缆可能相当于在该州覆盖数百万个地震仪。
为了将光缆用作地震仪，激光发射器安置在光缆的一端，通过构成光缆核心的又长又细的玻璃束发射光束。这种玻璃有微小的缺陷，可以将一小部分光线反射回光源，并在那里记录下来。
通过这种方式，每个缺陷都可以作为光纤电缆的可跟踪航路点，光缆通常埋在地面以下。地震波在地面上的移动会引起电缆的轻微摆动，从而改变了光在这些航路点之间的传播时间。因此，沿着电缆长度的缺陷就像成千上万个独立的地震仪，使地震学家能够观察地震波的运动。
在这项新研究中，研究小组检查了2021年羚羊谷6级地震期间通过内华达山脉东部一段光纤电缆的光信号。这段电缆相当于1万个地震仪，并且能够发现M6是由一系列四个较小的断裂组成的。这些所谓的“次事件”，比如小地震，是传统的地震网络无法探测到的。
该团队与机械工程和地球物理学教授Nadia Lapusta的实验室合作，根据测量到的地震活动，建立了M6地震的精确模型。该模型显示了四个子事件的时间，并确定了它们在断裂带上的确切位置。
詹说:“使用光纤电缆作为一系列地震仪，揭示了地震物理的一些方面，这些方面长期以来一直是假设的，但很难成像。”“打个比方，想象一下你的日常后院望远镜。你可以看到木星，但你可能看不到它的卫星或任何细节。用一个非常强大的望远镜，你可以看到行星和月球表面的细节。我们的技术就像一个强大的地震望远镜。”
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希望本篇文章《利用光纤电缆监测与分析地震》能对你有所帮助！
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