据中国地震台网正式测定,2月11日10时41分在广东省河源市源城区(北纬23.76度,东经114.64度)发生4.3级地震,震源深度11公里。广东地震台试点建设的分布式光纤实时地震观测系统,成功记录到此次4.3级地震(图一)。
图一 分布式光纤实时地震观测系统观测的4.3级地震信号图
图二 分布式光纤实时地震观测系统观测的3月8日河源3.4级地震信号图
河源地区是广东省地震多发区,1962年3月19日在距离新丰江大坝仅1公里处发生了6.1级地震。传统的密集地震台阵观测可实现地震序列的高精度定位、震源区高分辨率成像,是认识地震孕育机制和发展过程的重要手段。在地震多发的新丰江水库开展密集台阵连续监测,对研究库区地震发生的机理和震后趋势研究具有重要意义。河源地区虽已布设了完善的地震监测台网,但由于水库水体、山体等地貌条件,以及观测成本等限制,尚未实现库区超密集地震台阵的连续监测。
2022年4月,广东地震台、新丰江地震监测中心站、新丰江水电站和南方科技大学海洋系合作,率先在新丰江水库开展分布式光纤地震监测实验。该系统位于河源市锡场镇,使用3公里长的通讯光纤作为地震传感器,可实现台间距为米级的超密集地震监测台阵,利用光纤内激光脉冲的后向瑞利散射原理对地震波进行定量测量(图三)。
图三 分布式光纤实时地震观测系统原理图
每当地震发生,地震波在地下传播并造成传播路径上岩石、土壤等固体介质的形变。埋设地下的光纤也会受其影响,光纤内激光脉冲的后向瑞利散射光会出现对应的相位变化。光纤解调器通过精密测量这些散射光相位的细微变化,记录到地震波的具体振动波形。
相比传统地震监测系统,该系统具有如下优势:
1.光纤传感器具有很高的灵敏度,能够检测到微弱的地震活动;
2.系统能够即时响应并传递地震信息,实现无人值守下的实时监测;
3.系统通过分布式的观测点来收集地震数据,使得监测范围更加全面;
4.光纤传感器具有较高的耐用性和灵活性,适用于各种环境;
5.光纤传感器具有低功耗特性,降低了维护成本;
6.光纤传感器材质为玻璃纤维,绿色环保,无污染。
本次新丰江水库地震的成功记录表明,分布式光纤传感在地震实时监测方面具有广泛的应用和推广前景。分布式光纤传感地震监测系统可以用于更快速、准确地监测微小地震的活动性变化,从而更好地了解水库诱发地震的特征,提高水库地震监测的精度,评估地震灾害的严重程度,为地震预测提供重要的科学依据,这对于地震灾害预防、救援等工作有重要意义。
来源: 地震三点通