Использование волоконно-оптических кабелей для обнаружения землетрясений

Волоконно-оптические кабели могут использоваться для обнаружения землетрясений и других движений грунта. Эти кабели связи также способны улавливать сейсмические сигналы от ударов молота, проезжающих автомобилей или волновых движений в океане. Таковы результаты исследования, опубликованного в журнале Nature Communications 3 июля 2018 года. Основные авторы — Филипп Жусс (Philippe Jousset) и Томас Райнш (Thomas Reinsch) из Немецкого исследовательского центра геонаук (GFZ). Они провели исследование совместно с коллегами из Исландии, Великобритании, Берлина и Потсдама.

Ученые направляли лазерные импульсы через оптическое волокно, входившее в состав 15-километрового кабеля, проложенного в 1994 году в телекоммуникационной сети на полуострове Рейкьянес в юго-западной Исландии и пересекавшего известную геологическую зону разлома в рифте между Евразийской и Американской тектоническими плитами. Световой сигнал анализировался и сравнивался с данными плотной сети сейсмографов. Результаты поразили даже экспертов: «Наши измерения выявили структурные особенности подземных недр с беспрецедентным разрешением и дали сигналы, эквивалентные точкам данных каждые четыре метра», — говорит Филипп Жусс. Он добавляет: «Это плотнее, чем любая сейсмологическая сеть в мире».

Новый метод, представленный с 2016 года на нескольких конференциях, был назван «меняющим правила игры в сейсмологии». Хотя метод не нов в других областях (он годами используется в скважинах для мониторинга резервуаров), эта команда первой в мире провела такие измерения для сейсмологических целей и с использованием столь длинного кабеля.

Исследование не только подтвердило известные разломы и вулканические дайки. Ученые также обнаружили ранее неизвестный разлом под поверхностью земли. Кроме того, команда измерила деформацию подповерхностных слоев, происходившую в течение нескольких минут. Через волоконно-оптический кабель были также зарегистрированы небольшие локальные землетрясения, волны от крупных удаленных толчков и микросейсмы океанического дна. «Нам нужна всего одна нить современной волоконно-оптической линии», — отмечает Шарлотта Кравчик (Charlotte Krawczyk), директор департамента геофизики GFZ.

Преимущества нового метода огромны, учитывая бесчисленное количество волоконно-оптических кабелей, охватывающих планету в плотной телекоммуникационной сети. Под мегаполисами с высокой сейсмической опасностью, такими как Сан-Франциско, Мехико, Токио, Стамбул и многими другими, такие кабели могут стать экономически эффективным дополнением к существующим сейсмологическим измерительным приборам.

В будущем планируются исследования возможности использования глубоководных кабелей для сейсмических измерений. Ученые настроены оптимистично. Они полагают, что кабели на морском дне смогут обнаруживать подводные землетрясения, движения тектонических плит, а также изменения давления воды. Таким образом, новый метод поможет как сейсмологам, так и океанографам.