Blötberget原研究的道路侧DAS光纤、MEMS传感器和三分量检波器实拍
原研究现场:瑞典Blötberget道路侧的DAS光纤与并置点式传感器,2022年6月采集。摄影:Lea Gyger;取自Gyger等(2025)图1b,已裁切并转为WebP。 Lea Gyger / Gyger et al. (2025), Fig. 1b(裁切转码) · CC BY 4.0

沿道路布纤,获取倾斜矿体的地震反射

矿产勘查关注矿体的延伸形态,以及围岩中可能切断矿化带的结构。Gyger等于2025年发表的研究,利用2022年6月在瑞典Blötberget采集的数据,检验地表分布式声学传感(DAS)对铁氧化物矿体的反射成像能力。这是主动震源野外可行性研究。[1]

研究沿道路地表铺设约2.2 km直线通信光缆,以薄层砾石覆盖改善接触,不开挖沟槽。光纤通道间距为5 m、标距为10 m;同次调查还布置了MEMS点式地震传感器和三分量检波器。通道间距描述沿纤采样,标距描述应变观测的空间平均长度。[1]

可控震源在多个位置重复扫频。团队将差分光相位转换为应变率,并结合点式阵列及既有地质模型解释反射。研究最终识别了主要矿体反射和一个交切反射;交切反射的断层解释来自该区已有研究。[1]

按接收点检查耦合与数据质量

薄层覆砾石使光纤能够快速铺设,但沿线质量差异明显。部分路段为让车辆通行而把光缆移至草地,局部悬空、表面松散层和接触差异均可能改变信号。作者将重复出现的通道特有混响主要与耦合问题联系起来。[1]

共炮点道集汇集同一次激发在不同接收位置的记录;共接收点道集则比较同一位置对不同激发的响应。该研究中,后者更清楚地揭示了稳定的通道混响和可用反射,因而成为剔除差道、制定处理流程的关键依据。[1]

作者检验的相邻通道相干性指标未能可靠对应本数据中的实际耦合质量,随后采用定性道集评判。相邻通道更相似、首波更强,都需要结合方向响应和混响解释。[1]

原创概念图说明地表光纤与倾斜目标、共炮点和共接收点道集,以及处理和地质对照关系
依据原研究整理的原创布设与处理概念。示意不按比例;线条表示几何关系,不表示实测波形。[1]

把有效频带、校正与地质对照一起评价

团队先抑制解调端及环境振动形成的共模噪声,再叠加重复激发记录,并通过带通、反褶积和道编辑处理混响。折射静校正、地形静校正及剩余静校正改善了矿体反射的连续性;首波质量不均也影响静校正的可靠性。[1]

经过时域偏移,主要矿体反射的中部几何形态与既有三维矿体模型较一致,深部连续性及交切反射仍受到噪声影响。同次MEMS数据的有效频带更宽,保留了更多地质反射;本次DAS剖面的细节程度受到有效频带与耦合限制。[1]

原始数据需向通讯作者索取。下表概括可复核的研究关系,供组织类似野外试验时参考。[1]

Gyger等原研究的采集、处理与解释关系;各项观察对应本次地表主动震源调查。[1]
环节观察与评价条件
地表接触覆砾石便于快速铺设;草地、悬空与松散层使通道质量变化。
道集质控同一接收点的跨激发记录有助于识别稳定混响与差道。
方向响应倾斜目标的反射具有沿纤分量,有利于本次直线地表光纤接收。
处理校正共模抑制、选频、道编辑和静校正共同改善反射连续性。
地质对照矿体中部形态较一致;深部连续性和细节仍需参考其他地震及钻孔信息。

围绕目标几何与地表条件设计验证

这项工作把快速地表布设与矿体反射成像联系起来。直线光纤主要感知沿纤轴向的动态应变;该区倾斜矿体的反射波包含水平分量,有利于此布设。近偏移距的近水平目标需要另外评价入射方向和接收灵敏度。[1]

类似试验宜同时记录光纤路径、贴地情况、覆土材料、地形、震源位置与时钟。使用共炮点和共接收点两种视角检查数据,并设置代表性点式参考测量;把可识别的地质结构、反射连续性和有效频带作为评价对象。

研究提供的工程启发是:密集通道需要与可靠耦合和针对目标的处理流程配合。把现场条件、道集筛选、校正和独立地质对照一起保留,才能把沿纤信号转化为可解释的勘查剖面。[1]

参考文献

[1] Lea Gyger, Alireza Malehmir, Musa Manzi, Oleg Valishin and Ronne Hamerslag Surface distributed acoustic sensing for mineral exploration. Scientific Reports 15, 43391 (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-29964-6.