Геофизики из Калифорнийского технологического института использовали небольшой участок оптоволоконного кабеля для анализа сейсмической активности во время сильного землетрясения в 2021 году в Восточной Сьерра-Неваде. Исследователи полагают, что этот метод можно использовать для лучшего понимания землетрясений и в перспективе развития системы раннего оповещения.
Исследователи использовали для анализа 100-километровый участок кабеля. На одном конце оптоволокна они разместили лазерные излучатели, которые пропускают лучи света через длинные тонкие стеклянные нити, составляющие сердцевину кабеля. Стекло имеет крошечные дефекты, которые отражают ничтожную часть света обратно к источнику, где он записывается.
Сейсмические волны, движущиеся по земле, заставляют кабель слегка покачиваться, что изменяет время прохождения света к дефектам и обратно. Множество дефектов внутри кабеля действуют как тысячи отдельных сейсмометров, которые позволяют сейсмологам наблюдать за движением волн, связанных с землетрясением.
Миниземлетрясения, обнаруженные с помощью оптоволокна. Изображение: Z. Zhan
При анализе данных землетрясения 2021 года магнитудой 6 баллов с помощью такой системы исследователи обнаружили четыре меньших разрыва. Эти «подсобытия» или мини-землетрясения не видны в данных обычной сейсмической сети. Исследователи построили точную модель землетрясения на основе измеренной сейсмической активности. Модель показала время четырех подсобытий и точно определила их местонахождение в области разлома.
Использование оптоволоконного кабеля в качестве серии сейсмометров раскрывает аспекты физики землетрясений, которые предполагались, но не фиксировались прежде. <…> Если мы сможем получить более широкий охват для измерения сейсмической активности, мы сможем революционизировать то, как мы изучаем землетрясения, и предоставлять более заблаговременные предупреждения.
Чжунвэнь Чжан, профессор геофизики и соавтор исследования
