Serat kaca sebagai seismometer

Jalur data mendeteksi pergerakan latar belakang dengan cara yang sangat tepat dan terperinci

Kabel serat optik tidak hanya konduktor data yang cepat, mereka juga cocok sebagai sensor gempa © Kynny / iStock
membacakan

Sinyal cahaya: Di masa depan, jaringan serat optik telekomunikasi juga bisa berfungsi sebagai sensor gempa. Sebagai uji coba di Islandia membuktikan, garis-garis ini bereaksi terhadap gerakan terkecil dari bawah tanah - dan mengungkapkan hal ini melalui perubahan karakteristik dalam pulsa cahaya mereka. Oleh karena itu, detektor kaca semacam itu akan menjadi pelengkap yang murah dan hampir ada di mana-mana untuk jaringan seismometer biasa, menurut para peneliti dalam jurnal "Nature Communications".

Kabel serat optik adalah tulang punggung telekomunikasi modern, karena di dalamnya data mengalir di seluruh dunia sebagai kilatan cahaya. Kabel-kabel ini telah lama membentuk jaring yang rapat di bawah tanah dan bahkan melintasi lautan sebagai kabel bawah laut. Dan itulah yang membuatnya menarik bagi para peneliti geo. Karena garis data adalah tempat terjadinya gempa bumi dan getaran lainnya - di bawah tanah.

Cahaya nyasar sebagai pendeteksi gerakan

Hal yang menarik adalah bahwa, seperti seismometer, kabel serat optik sangat sensitif terhadap gerakan dan getaran di tanah. "Ketika gelombang gempa menyebar, ia membentang dan menekan bawah tanah setempat - dan dengan itu juga kabel serat optik terkubur di dalamnya", jelaskan Philippe Jousset dari GeoForschungsZentrum Potsdam Jerman dan rekan-rekannya. Perubahan-perubahan ini mengubah sinyal laser dan cahaya yang tersebar di garis - membuatnya menjadi sensor.

Jousset dan rekan-rekannya sekarang telah menguji seberapa baik kabel serat optik cocok untuk pengukuran seismik di Islandia. Mereka menggunakan kabel serat optik, yang telah digunakan sejak 1994 di semenanjung Reykjanes Islandia untuk telekomunikasi. Untuk pengujian, para peneliti mengirim pulsa sinar laser melalui untaian serat kaca sepanjang 15 kilometer dan menganalisis gelombang cahaya yang masuk. Mereka adalah yang pertama di dunia yang melakukan pengukuran seismik menggunakan serat optik dan jarak yang begitu jauh.

Sinyal visual gempa lokal membuat gangguan geologis terlihat. © Jousset et al./ Nature Communications, CC-by-sa 4.0

Sangat mengejutkan

Hasil mengejutkan: "Pengukuran kabel serat optik kami membuat latar belakang jauh lebih akurat dari sebelumnya, " lapor Jousset. "Mereka mengirimkan sinyal dari titik-titik setiap empat meter - begitu padatnya jaringan seismograf." Rantai "sepanjang satu mil itu mencatat gempa bumi yang lebih kecil yang terjadi di Islandia, tetapi juga guncangan dari gempa yang jauh, " deformasi atau ledakan tanah yang lambat. pameran

Yang paling penting, data seismologis memungkinkan para peneliti untuk menemukan fokus gempa bumi serta struktur patahan geologis di daerah tersebut seolah-olah menggunakan sonar. Mereka juga menemukan bukti zona fraktur lain yang sebelumnya tidak diketahui di bawah permukaan.

Kesalahan di Islandia. Lokasi kesalahan tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan kabel serat optik. Philippe Jousset / GFZ

Sangat cocok untuk aglomerasi

"Ini menunjukkan bahwa kabel serat optik konvensional yang diletakkan untuk telekomunikasi dapat digunakan sebagai rantai semi-kontinyu sensor yang sangat sensitif, " Jousset dan rekan-rekannya mencatat. Jaringan transmisi dengan demikian bisa menjadi alat seismologi yang menguntungkan dan hampir di mana-mana.

"Mengingat risiko gempa yang ada di banyak wilayah metropolitan seperti San Francisco, Mexico City, Tokyo, Istanbul, dan banyak lainnya, metode kami menyediakan suplemen yang hemat biaya dan komprehensif untuk instrumen pengukuran gempa yang ada ", kata rekan penulis Charlotte Krawczyk dari GFZ. Investigasi lebih lanjut sekarang untuk menunjukkan apakah kabel laut dalam juga dapat digunakan untuk pengukuran tersebut. Mereka kemudian bisa menangkap pergerakan laut dan lempeng benua, serta mendapatkan data tentang tekanan air. (Nature Communications, 2018; doi: 10.1038 / s41467-018-04860-y)

(Pusat Penelitian Jerman untuk Geosains GFZ, 04.07.2018 - NPO)