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幸存于“地狱”般加勒比火山峰顶的光学地震仪

2020-8-9 15:30| 发布者: 安之竹| 查看: 927| 评论: 0

摘要: 在《Seismological Research Letters》杂志上,科学家描述了他们是如何在距离加勒比火山峰顶喷出的火山喷气孔仅10米远的地方开发并安装光学地震仪。

瓜德罗普岛苏弗里埃尔光学地震仪站点的调查。图片来源: Romain Feron


瓜德罗普岛苏弗里埃尔火山的高度令人难以相信,在超过48摄氏度(120华氏度)的高温下,被巨大的酸性气体包裹着。研究人员想在山顶监视天然气和蒸汽的喷发,以进一步了解火山的爆发潜力,但是传统的地震仪在恶劣的环境中会被迅速摧毁。然而,一种名为光学地震仪的仪器似乎能够应付这一挑战。在《Seismological Research Letters》杂志上,一组科学家描述了他们是如何在距离加勒比火山峰顶喷出的火山喷气孔(一种气体和蒸汽喷口)仅10米远的地方开发并安装光学地震


光学地震仪的运动,也就是地面的运动,是通过干涉现象估算的。当红外激光束被地震仪移动部件的镜面反射时,入射光和反射光之间会发生干涉。激光束通过一根长光缆,在山顶的地震仪和一个远程光电站之间传输,沿着火山的斜坡爬。该站能够计算地面位移,并将记录数据实时发送到法国瓜德罗普火山地震观测站。


这篇论文的第一作者,来自ESEO集团和勒芒大学LAUM实验室Romain Feron说,地震仪完全是机械操作,不需要任何电子设备或电源供应,这些设备在山恶劣的条件下易损坏仪器被聚四氟乙烯包裹,以保护它不受喷气孔释放的硫磺气体的影响。


“据我们所知,这是有史以来第一台安装在活火山或其他危险区域的高分辨率光学地震仪,”Feron和他的同事在论文中写道。


在瓜德罗普岛苏弗里埃尔(La Soufriere de Guadeloupe)山顶靠近喷气孔的地方铺设光缆。图片来源: Romain Feron


他们指出,地震仪经过10年的发展,终于取得了成功,这表明它在其他具有挑战性的环境中可能是一种很好的地震解决方案,包括石油和天然气生产领域、核电站和高温地热


该仪器现已在这座火山上运行了9个月,正在收集数据,并将这些数据和瓜德罗普天文台的其他观测数据相结合,以更好地监测苏弗里埃尔。火山一次大规模喷发是在1976年,当时造成瓜德罗普岛首府巴斯特尔(Basse Terre)的撤离。自2018年以来,火山的圆顶和顶部喷气孔变得越来越活跃。


火山的地震监测可以帮助研究人员了解地下流体的运动和压力。Feron说,新的光学地震仪可以为顶下的微震事件提供更好的位置,并提供了对“喷气孔特征的更详细观察,这有助于限制顶管道系统的几何形状和活动”。研究人员报告说,该仪器已经记录了一次区域地震、一次智利地震以及山顶下不到2.5公里(1.6英里)的火山内的小地震。


为了安装地震仪,Feron和他的同事们于2019年9月艰难地爬上了苏弗里埃尔1467米(4813英尺)的顶峰,他们使用防毒面具保护自己不受活跃喷气孔喷出的有毒气体的伤害。Feron说,除了气体和高温,团队还需要在安装过程中密切关注天气情况。


“在火山底部可能很美,但在顶部就像地狱一样,”他回忆说。“背着沉重的装备攀登陡峭而又滑滑的火山山坡变得非常危险,更别提闪电了。”



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