近期，中國科學(xué)院南海海洋研究所林間院士團隊楊曉東和詹文歡團隊馮英辭聯(lián)合同濟大學(xué)、重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院、大唐汕頭新能源公司、廣東省地震局、智地感知（合肥）科技有限公司等機構(gòu)，在南海北部成功完成分布式光纖聲學(xué)傳感（DAS）技術(shù)與傳統(tǒng)三維反射地震手段觀測研究，為實現(xiàn)新興技術(shù)與經(jīng)典方法在海底孕震機制與前兆機理等方向的聯(lián)合研究奠定了重要基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于Seismological Research Letters、Journal of Structural Geology、Journal of Asian Earth Sciences等國際期刊。
團隊實施技術(shù)創(chuàng)新，在海上風電場陸地控制中心部署DAS調(diào)制解調(diào)器，將南海北部一段29公里的海底通訊光纜轉(zhuǎn)化為間距4米、共7091個應(yīng)變傳感器的密集觀測陣列，持續(xù)一個月采集數(shù)據(jù)。記錄到區(qū)域地震、微震、船只航跡、海浪及海洋-固體地球相互作用產(chǎn)生的單頻/雙頻地脈動，其頻譜特征與現(xiàn)場聲學(xué)式波浪儀、風速計數(shù)據(jù)高度吻合，驗證了DAS在惡劣海洋環(huán)境中高保真、實時觀測的能力。相比傳統(tǒng)海底地震儀（OBS）數(shù)十公里間距的“稀疏點測”，DAS實現(xiàn)了米級空間連續(xù)監(jiān)測，完善了微小尺度的海底災(zāi)害過程的觀測不足。
團隊同步利用瓊東南盆地與珠江口盆地的高分辨率三維地震數(shù)據(jù)，揭示了先存構(gòu)造地貌對斷層系統(tǒng)的各向異性控制機制，發(fā)現(xiàn)三層斷層系統(tǒng)差異演化，分為深層斷層受古應(yīng)力場主導(dǎo)、中層呈現(xiàn)E-W為主、S-N為輔的復(fù)合樣式、淺層因等深流侵蝕槽與古地形隆起影響，形成正交斷層網(wǎng)絡(luò)。解釋了海底起伏成因，認為珠江口盆地海底窄槽-寬脊地貌由底流超臨界-亞臨界過渡侵蝕形成，其凹槽深度（50-400 ms TWTT）與地下隱伏斷層陡坎、塊體搬運沉積（MTDs）的地形高差呈線性相關(guān)（R2>0.8）。
此次研究綜合DAS提供動態(tài)捕捉地震、地脈動等瞬時海底過程，解析百萬年級構(gòu)造演變框架，實現(xiàn)為孕震機制研究鋪設(shè)“時空隧道”的可能性。下一步，團隊將與廣東省地震局繼續(xù)合作，融合兩種手段，瞄準活動斷層時空演變與地震前兆機理前沿問題，構(gòu)建南海北部“光纖-地震”聯(lián)合觀測網(wǎng)絡(luò)，提升華南沿海地震海嘯監(jiān)測預(yù)警能力。
圖1 研究使用的海底光纜位置與部分DAS觀測到的地震分布圖
圖2 DAS和寬頻帶地震儀觀測的 2024 年菲律賓5.3級地震信號對比分析
圖3 基于三維地震反射數(shù)據(jù)構(gòu)建的海底起伏地貌與下覆斷層關(guān)聯(lián)模型
本項研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、廣東省重大人才工程項目、國家自然科學(xué)基金項目和中國科學(xué)院南海海洋研究所自主部署項目等聯(lián)合資助。
論文信息：(1)?Yang X.,Yang J.*,Luo Y.,Lin J.,Liu X.,et al.,2025. Ocean observations using distributed acoustic sensing with a 29 km long submarine cable in the northern South China Sea. Seismological Researh Letters,doi: 10.1785/0220250007.
(2)?Yang X.,Feng Y.*,Wu X.*,Huang J.,Morley C.K.,2024. Control by preexisting morphology on layer-bound faults in the southern Qiongdongnan Basin,NW South China Sea. Journal of Structural Geology,188(105262),doi: 10.1016/j.jsg.2024.105262.
(3)?Wu X.,Feng Y.*,Yang X.*,Urgeles R.,Morley C.K.,2024. Three-dimensional seismic evidence for depositional undulations nucleated around pre-existing relief,South China Sea. Journal of Asian Earth Sciences,259(105917),doi: 10.1016/j.jseaes.2023.105917.
原文鏈接：https://doi.org/10.1785/0220250007
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