地域の地震活動を監視するための三次元分散音響センシングアレイ

要約 分散音響センシング（Distributed Acoustic Sensing、DAS）は、従来の地震監視技術を補完する貴重な手法として浮上してきました。光ファイバーケーブルを高密度の仮想センサー配列に変換することにより、DASは標準的な大規模アレイ処理法の適用を可能にします。しかし、光ファイバー軸に沿った歪み計測に限定された指向性感度が、全波場解析の可能性を制限する場合があります。この制限に対処するために、表層近くに水平設置し、かつボアホール内に垂直設置したファイバーオプティックケーブルを用いて、いわゆる3D-DASアレイを作成し、その能力を調査しました。調査はドイツの南ミュンヘン地域で実施され、近隣の深層地熱作業に関連した局所的な地震活動を監視しました。本研究では、データ取得設定を提示し、DAS記録から地震イベントの発生源および波場パラメータを特徴づけるために開発した処理ワークフローを説明します。このワークフローは、近隣で発生したマグニチュード0.48の地震イベントを用いて示されます。ファイバーオプティックケーブルの構成を活用し、3D-DASアレイが波場の後方方位角、入射角、遅延度を推定可能であることを示し、これらの結果を局所地震計ネットワークの結果と比較しました。さらに、250メートルの垂直井戸で取得したDASデータから地震モーメントや応力降下などの地震発生源パラメータも推定しました。これらのパラメータは、歪み速度を地面運動に変換した後に導出され、この変換は共設された三成分ブロードバンド地震計を用いて定量的に検証されました。結果および波形評価は、3D-DASアレイが既存の局所地震ネットワークに依存せずに信頼性が高く包括的な計測を提供することを示しています。