Lors de la réunion annuelle 2021 de la Seismological Society of America, les chercheurs ont expliqué comment ils utilisent des câbles à fibres optiques pour détecter les petits tremblements de terre qui se produisent dans la glace en Antarctique.

Les résultats pourraient être utilisés pour mieux comprendre le mouvement et la déformation de la glace dans des conditions climatiques changeantes, ainsi que d'améliorer le suivi futur des projets de captage et de stockage du carbone, dit Anna Stork, un géophysicien chez Silixa Ltd.

Stork a expliqué comment elle et ses collègues affinent leurs méthodes de détection acoustique distribuée, ou DAS, pour la microsismicité - des tremblements de terre trop petits pour être ressentis. DAS fonctionne en utilisant les minuscules défauts internes d'une fibre optique comme des milliers de capteurs sismiques. Un instrument à une extrémité envoie des impulsions laser le long du câble et mesure "l'écho" de chaque impulsion lorsqu'elle est réfléchie par les défauts internes de la fibre.

Lorsque la fibre est perturbée par des tremblements de terre ou des séismes, il y a des changements de taille, la fréquence et la phase de la lumière laser renvoyée au récepteur DAS qui peuvent être utilisées pour caractériser l'événement sismique.

Michael Kendall de l'Université d'Oxford a déclaré que la recherche en Antarctique démontre comment le DAS peut être utilisé pour surveiller la capture et le stockage souterrains du carbone sur d'autres sites dans le monde. Par exemple, la configuration du réseau antarctique offre un bon exemple de la façon dont un réseau similaire pourrait être configuré pour détecter au mieux la microsismicité qui pourrait être déclenchée par le stockage du carbone.

"Notre travail démontre également une méthode d'utilisation des réseaux de fibres DAS pour étudier les mécanismes de source de tremblement de terre microsismiques plus en détail que les géophones conventionnels, " a déclaré Tom Hudson de l'Université d'Oxford. " Si nous pouvons analyser le mécanisme source - comment un tremblement de terre échoue ou se fracture - alors nous pourrons peut-être attribuer le tremblement de terre au mouvement de fluides comme le dioxyde de carbone dans un réservoir. "

Les séismes glaciaires microsismiques en Antarctique enregistrés par le DAS « sont d'environ magnitude -1, correspondant approximativement à la taille d'un livre tombant d'une table, " Hudson a expliqué, "Ce sont donc de très petits tremblements de terre."

L'étude de Hudson et de ses collègues est la première à utiliser le DAS pour examiner les tremblements de glace en Antarctique. Le câble à fibre optique a été déployé dans une configuration linéaire et triangulaire sur la surface de la glace au Rutford Ice Stream.

Kendall a déclaré qu'il y a un certain nombre de défis à l'utilisation de capteurs à fibre optique dans l'environnement hostile de l'Antarctique. L'équipement devait voyager en morceaux par bateau et plusieurs avions jusqu'au site d'étude. Les chercheurs ont dû enterrer la fibre pour réduire le bruit du vent contaminant le signal sismique, ainsi que supprimer le signal d'un générateur qui alimentait l'instrument DAS.

"Nous avons logé l'instrument dans une tente d'alpinisme, qui servait essentiellement de petit bureau, " expliqua Stork. " Maintenir les températures dans les limites de fonctionnement recommandées était un défi. Le chauffage radiatif du soleil a averti la tente de bien dans les 30 [degrés Celsius], même s'il faisait -10 degrés Celsius dehors."

Les chercheurs partagent leurs analyses de données sur les tremblements de glace avec des climatologues et d'autres chercheurs étudiant le glissement des glaciers et d'autres mouvements de glace en Antarctique, dit Kendall.

« J'espère qu'à l'avenir, nous interagirons davantage avec les scientifiques qui forent également des carottes de glace, car ils utilisent la fibre comme capteurs de température distribués, mais ces fibres qu'ils déposent dans les forages pourraient aussi être utilisées pour des études sismiques comme la nôtre, " il a noté.