大地震之后会跟随大量余震，往往会对建筑物和基础设施造成二次危害，阻碍了震后救灾工作的展开。已有研究表明，一个大于6级的地震发生后，仍有一定的概率（约5%）会跟随一个更大的地震，从而导致更严重的灾害。因此，对余震序列的密切监测对于跟踪后续地震灾害、提高对余震规律认识至关重要。虽然已有传统区域和全球永久地震台网在大地震监测中取得了很大的成功，但它们的空间覆盖不足以提供高分辨率的余震监测，而现有传统地震仪在观测密度、响应速度、实时传输无法兼顾，在震后快速响应上具有较大的局限。如何在震后快速布设密集的地震观测网，是震后监测和救灾的核心难题之一。
近日，中国科大地震与地球内部物理实验室的李泽峰特任研究员与加州理工学院詹中文教授课题组合作，利用分布式光纤（Distributed Acoustic Sensing，简称DAS）对2019年7月6日发生在加利福尼亚州的7.1级Ridgecrest地震的余震序列进行了监测。在地震发生后的几天里，利用震源区域周围的多条预先存在的通讯光纤电缆，迅速部署了四个DAS阵列，将总共55公里的普通城市通讯电缆转换成一个拥有6,000多个地震传感器的监测网络（图1）。
图1. 2019年M 7.1 Ridgecrest地震后的分布式光纤监测. (a) Ridgecrest余震（黑点），南加州地震台网（绿三角），和新布设的4个DAS阵列（红线）。(b)震后分布式光纤建立的时间线。(c) 2020年7月27日分布式光纤阵列记录到的一个M3.9余震的波场。虚线圆圈标记了可能断层散射波信号。
该研究将地震学中模板匹配方法应用于光纤数据，以恢复标准目录中缺失的微小地震。从增强的目录中，可以观察众多余震活动的规律。其中，西北端和M 7.1主震破裂中段的余震活动明显更多，在M 7.1破裂的中段周围，存在几个紧密间隔的西南走向断层，DAS在这些断层上恢复了更多事件，表明这些异常活跃的小断层可能在总体余震群中占很高比例。
作为首个利用城市光纤进行地震快速响应的案例，本研究建立的Ridgecrest DAS阵列将为未来广泛利用已存在的通讯光纤网络进行震后救灾提供了有用参考。凭借在传感器密度、响应速度和实时数据传输方面的优势，DAS可以与其他传统的地震监测技术相结合（图2），极大地提高快速响应系统的能力，为后续大震后救灾提供重要的技术支持。
图2. 分布式光纤与节点和其他传统地震仪在震后快速响应的优劣势
本论文的第一作者为中国科学技术大学的李泽峰特任研究员，通讯作者为李泽峰特任研究员和加州理工学院詹中文教授，相关成果发表在国际期刊《AGU Advances》上。AGU Advances是美国地球物理学会全新上线的金色开放获取(Gold Open Access)期刊，面向地球和空间科学的所有领域，发表全篇幅、高影响力的研究论文、评论和社论，旨在使整个地球和空间科学领域的重要科学进展更容易为更广大的公众获取，更加透明。
原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021AV000395