Science：利用光纤电缆测量岩浆涌动

主要观点总结

本文介绍了利用光纤大地测量技术实现以分钟为单位追踪岩浆迁移引起的地面运动的研究。通过冰岛实地部署和监测记录，证明了光纤大地测量技术作为密集应变计阵列的巨大潜力，能够实现地下准静态变形的高分辨率、近实时成像，为火山演化、喷发预测和灾害评估提供了关键见解。

关键观点总结

关键观点1: 引入光纤大地测量技术

研究团队引入了一种创新性的光纤大地测量技术，该技术利用电信光纤电缆，将其转化为一个超高密度的分布式声学传感（DAS）阵列，精确追踪岩浆在地下迁移时的动态变化。

关键观点2: 冰岛火山监测实践

研究以冰岛为例，实地部署光纤大地测量技术进行监测。在监测期间，共发生了九次岩墙侵入事件，其中六次导致裂隙喷发。分析显示所有侵入事件的早期记录都表现出特定的应变响应，并在喷发前特定时间段内系统性地达到峰值。

关键观点3: 光纤大地测量技术的潜力

这项研究证明了光纤大地测量技术在火山监测和灾害评估方面的巨大潜力。它不仅为理解岩浆演化提供了关键见解，提升了火山喷发预测的能力，还预示着在监测其他地质过程，如断层蠕变和山坡变形方面的广泛应用。

正文

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冰岛在沉寂了800年之后，近期再次成为全球瞩目的焦点。炽热的熔岩从地表裂缝中喷涌而出，切断城镇并迫使居民紧急撤离。在火山活跃时期，准确预测岩浆的流动轨迹和火山喷发的发生时间，对于保障当地居民的生命财产安全至关重要。然而，长期以来，追踪岩浆流动的传统方法，例如依赖卫星遥感，其时间分辨率通常为数小时到数天，难以捕捉岩浆在喷发前夕的快速动态变化。

为了克服这一挑战，研究团队引入了一种创新性的光纤大地测量技术。他们利用了现有的电信光纤电缆，并将其转化为一个超高密度的分布式声学传感（DAS）阵列。具体而言，该系统采用低频分布式声学传感（LFDAS）记录，能够以分钟为单位捕捉地下的微小地面运动，从而精确追踪岩浆在地下迁移时的动态变化。这种方法将普通的电信光纤电缆变成了数千个紧密排列的应变计，提供了前所未有的时空分辨率，使得高分辨率、近乎实时地成像地下准静态变形成为可能。

该研究聚焦于冰岛的岩墙侵入事件。在2023年11月10日，冰岛西南部y一个火山系统下方形成了一条长达15公里的线性岩墙，并伴随岩浆源的消减。在此事件发生十天后，研究团队迅速在该区部署了 声学传感 DAS询问器（interrogator），将一段长达100公里的沿海光纤电缆转化为一个拥有约10000个记录通道的DAS阵列。在2023年11月20日至2024年11月14日的记录期间，共发生了九次岩墙侵入事件，其中六次最终导致了裂隙喷发，另外三次则在未到达地表前停止。

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