在田纳西州汤森德镇的地下深处，隐藏在一个蜿蜒的洞穴系统的黑暗角落，距离大烟山国家公园仅一箭之遥，一个技术奇迹坐落在一个天然奇观之中：AS107，这是世界上最灵敏的地震仪之一（如果不是最灵敏的话）。
如果您是每月参观洞穴的数千名游客之一，您可能甚至不会意识到它的存在。一个不起眼的金属盒子放在主步道旁的一个天然架子上，藏在阴影中。唯一表明如此灵敏的机械设备位于黑暗通道中的迹象是连接的读出站，它在游客中心的一个角落里无声地记录着数据。
但是，塔卡莱奇站不仅仅是热情地质学家的一个周边旅游景点：它是美国地震活动的脉搏，也是国家和国际安全的重要设备。
寻找完美的洞穴
1930 年代，两个孩子 Bill Vananda 和 Harry Myers 带着煤油灯和冒险精神，首次深入洞穴。他们将其变成了今天的景点，但洞穴主人 Benjamin Vananda，一位带有南方口音、语速很快的地质爱好者和 Vananda 的孙子，现在正坐在前台，准备并热切地聊起所有与地震有关的事情，首先是地震仪。
洞穴里的盒子被称为 SEISMICTKL 或 AS107——辅助地震站 107（第二个“S”被明智地省略了），具体名称取决于监控其收集数据的六个或更多组织中的哪一个。“我们拥有任何地震站中最一致的数据流，”Vananda 说。“它几乎可以捕捉到任何震动地面的东西。”
与大多数地震仪一样，AS107 能够捕捉构造板块的移动，并记录每次事件独特的频率特征。如何做到？当地震波以同心圆在整个地球上传播时，它们传播得越远，地震仪检测到的频率就越低。例如，起源于印度尼西亚的事件，在田纳西州的地震仪上将被读取为低频，这尤其与世界各地的其他地震仪结合使用时，有助于精确定位地震的起源地。
Vananda 将这些信号比作往池塘里扔石头产生的涟漪：涟漪离源头越远，就越宽、越柔和，最终消散成几乎听不见的低语。AS107 足够灵敏，可以捕捉到中国海滩上的海浪冲击声。它们会很微弱，但会留下记录。
它还探测到近距离的干扰，例如当地的滑坡和采石场爆炸，以及 2018 年田纳西州玛丽维尔发生的神秘轰鸣声，一些消息来源认为那可能是一次小地震。更广泛地说，它还探测到世界各地的核试验和爆炸。
然而，塔卡莱奇洞穴的地震站最初并不是一个核监测设备。第一台机器安装于 1978 年，当时田纳西河谷管理局希望监测新建水坝引起的水位变化如何影响该地区的构造板块。
格雷格·斯坦纳 (Greg Steiner) 和吉姆·佐尔维格 (Jim Zollweg) 在田纳西地震信息中心 (TEIC)（现为地震研究与信息中心）工作，他们负责挑选第一个站点。在一次侦察旅行中，他们在酒店附近看到了该景点的广告，因此选择了洞穴。
“洞穴是一个理想的地方，”斯坦纳回忆道。当时田纳西州东部没有多少站点，而洞穴可以提供更清晰的读数，因为它不受风的影响——这是阿巴拉契亚地区的一个重要问题。地下站点也意味着交通或建筑造成的干扰更少。
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当他们安装好所有设备并接好线时，TEIC 团队才意识到这个地方多么完美。正如斯坦纳回忆的那样，佐尔维格惊呼道：“哇，这是一个多么安静的地方！我从未见过如此安静的地方。”
洞穴足够深，可以减少工厂、铁路和州际公路等人为噪音的影响，而这些地方甚至都不在附近。此外，地震仪安装在古老的石灰岩基岩上，这提供了对自然活动清晰的读数，具有出色的共振效果，并且地震振动不会衰减。作为额外的好处，它远离可能影响数据的风和海浪的海岸。
它还保持恒定的低温。“塔卡莱奇的传感器和数字化仪安装在洞穴内，该洞穴的温度全年保持在约 59 华氏度（15 摄氏度）的恒定水平，这有利于地震测量的精度，”全面禁止核试验条约 (CTBTO) 的波形首席分析师 Paulina Bittner 解释道。“温度变化是仪器噪声的来源。”
地震仪的演变
最初的塔卡莱奇站是纸笔式记录仪，就像唱片一样刻录着地震活动。当地壳移动时，安装在框架上的金属针在被烟熏过的纸上划出其运动记录，这种纸被称为烟熏纸。
但是，由洞穴的共同所有人 Vananda 和 Myers 定期处理、运输和设置烟熏读出数据被证明很麻烦。虽然这项工作并不困难，但洞穴只在阵亡将士纪念日到劳动节期间开放，这意味着在淡季没有人在场添加烟雾到纸上、更换记录并将其邮寄到田纳西大学。在淡季，这套设备被转移到 Myers 后院的一个洞里。
地震仪被笔墨式的技术取代。它不如以前准确，但操作耗时更少——这是一个单分量系统，只测量构造活动的上下运动——1981 年，TEIC 购买了一条专用电话线，将连续读数发送到大学。
1995 年，田纳西大学诺克斯维尔分校接管了监测工作后，技术再次升级。新的工具，一种宽带探测器，能够放大更远事件的高频。当地地质学家注意到该站点的安静程度，并建议 CTBTO 进行监测。
美国政府热衷于密切关注其他国家的核试验。2006 年 6 月，升级后的三组件站（使用三个摆来测量地震波在垂直和水平方向或三维空间中运动的全范围）获得了认证，并连接到国际监测系统，这是一个全球监测站网络。自那时以来，它一直在通过卫星向美国政府、CTBTO 等发送连续数据——每 300 毫秒一次。
谁在监测这个地震监测者？
因此，该站已成为国际安全的重要组成部分。根据 Bittner 的说法，大部分数据用于检测潜在的《全面禁止核试验条约》违规行为，精确定位这些事件的发生地点，并对其地震源进行分类，以帮助自动排除地震等自然事件。
最初的塔卡莱奇站是纸笔式记录仪，就像唱片一样刻录着地震活动。
事实上，Bittner 说，在过去一年里，AS107 的数据帮助探测了 450 次事件，并改进了 100 次事件的定位。其中三次事件是 2016 年和 2017 年朝鲜宣布进行的核试验的探测。
塔卡莱奇站的地震数据还可以帮助地质学家评估地球的内部结构和源于此的危险，例如地震灾害测绘和概率。它可以探测和记录 1000 多英里以外的小震级地震，这可能有助于科学家、地质学家和地震学家了解这些自然事件，此外还可以警告受威胁社区即将发生的海啸。
这一切都来自田纳西州一个简陋的洞穴。
