分布式光纤地震传感技术在成像研究中的应用进展

分布式光纤地震传感技术是新一代密集台阵观测技术,其利用光纤在地震波场作用下产生的光时程变化,探测地下介质的动态应变信号.其具有空间采样率高、恶劣条件耐受性强、运维成本低等优势,适用于城市、海洋、深井、冰川等传统地震学观测手段较难开展工作的环境.本文围绕该技术在地球内部结构成像研究中的应用,调研了从浅表数米到莫霍面深度等不同尺度成像的研究进展,其利用信号为从地脉动到高频交通噪声等多频段被动源和不同级别的主动源.文章同时分析了该技术面临的一些挑战,包括信号质量和信号保真度、海量数据处理和波场信息挖掘、海量数据存储和共享分析等,由此建议,须开展主被动源高分辨率动态成像、仪器传递函数计算及其校正方法、大数据有效信息挖掘等研究,从而更好地服务于高密度、高精度的光纤传感地震成像研究.

淮南深地实验室分布式光纤地震立体台阵观测数据分析

在淮南深地实验室布设了水泥固结的传感光缆,结合竖井中已有通信光缆,利用分布式光纤地震传感技术(DAS)构建了高密度的三分量立体台阵,开展了为期一年的连续观测.通过分析地下870 m的背景噪声记录,发现其日间变化幅度较小,这表明深地实验室受气压、温度和人类活动等的影响较小.然而,在低频段观测到明显增强的噪声,这给低频信号研究带来了一定困难.在连续记录中,识别出了多个地方震和区域震信号,尤其是获得了高质量的玛多地震P波信号.与共址地震仪数据的一致性表明DAS波形记录的可靠性.通过三分量DAS记录识别了Rayleigh面波信号,并利用多重滤波技术测量得到其群速度频散曲线;利用DAS应变率记录与共址宽频带地震仪的速度记录比值获得了相速度信息.两种方法测得的面波频散数据可用于研究速度结构.这些初步结果展现了深地实验室提供的超静环境以及三分量立体DAS台阵观测的优势,为后续进一步研究提供参考.

分布式光纤高密度地震观测揭示门源M_(S)6.9地震余震活动与隐伏断层

高密度的地震观测台阵对地震监测和结构成像都具有重要意义,利用分布式光纤地震传感技术结合现有通讯光缆可以快速构建高密度地震监测网.2022年门源M_(S)6.9地震发生后,利用震中区20.8 km通讯光缆构建了间距10 m的高密度地震台阵,记录到了丰富的余震信号.发展了地震自动检测算法,并在3天观测中检测到了166个余震,与固定台网目录形成互补.在高密度地震波场记录中识别出多个断层相关信号,推测其为断层散射波,由此发现了门源盆地内部的多个断层.研究表明,分布式光纤地震传感技术结合地震自动检测算法和波场分析技术可以为发震趋势判断及隐伏断层探测提供可靠参考的数据,在高原重要基础设施沿线的地震灾害研究中具有良好的应用前景.