metody zmniejszania zagrożeń trzęsieniami ziemi

tomografia sejsmologiczna

dane sejsmologiczne dotyczące głębokiej struktury Ziemi pochodzą z kilku źródeł. Obejmują one fale P I S w trzęsieniach ziemi i eksplozjach jądrowych, rozproszenie fal powierzchniowych z odległych trzęsień ziemi, oraz wibracje całej Ziemi z dużych trzęsień ziemi.

jednym z głównych celów sejsmologii jest wnioskowanie o minimalnym zestawie właściwości wnętrza Ziemi, które szczegółowo wyjaśnią zarejestrowane pociągi fal sejsmicznych. Pomimo ogromnego postępu w eksploracji głębokiej struktury Ziemi w pierwszej połowie XX wieku, realizacja tego celu była poważnie ograniczona aż do 1960 roku z powodu żmudnego wysiłku wymaganego do oceny modeli teoretycznych i przetwarzania dużych ilości danych o trzęsieniu ziemi zarejestrowanych. Zastosowanie szybkich komputerów z ich ogromnymi możliwościami przechowywania i szybkiego odzyskiwania otworzyło drogę do znaczących postępów zarówno w pracy teoretycznej, jak i obsłudze danych.

od połowy lat 70.XX wieku naukowcy badali realistyczne modele struktury Ziemi, które obejmują granice kontynentalne i oceaniczne, góry i doliny rzeczne, a nie proste struktury, takie jak te obejmujące zmiany tylko z głębokością. Ponadto różne osiągnięcia techniczne korzystały z sejsmologii obserwacyjnej. Na przykład uznano implikacje technik eksploracji sejsmicznej opracowanych przez przemysł naftowy (takich jak refleksja sejsmiczna) i przyjęto procedury. Równie istotne było zastosowanie trójwymiarowych metod obrazowania do badania głębokiej struktury Ziemi. Stało się to możliwe dzięki rozwojowi bardzo szybkich mikroprocesorów i komputerów z urządzeniami peryferyjnymi.

główną metodą określania struktury głębokiego wnętrza Ziemi jest szczegółowa analiza sejsmogramów fal sejsmicznych. (Takie odczyty trzęsień ziemi zapewniają również szacunki prędkości fal, gęstości oraz parametrów elastycznych i nieelastycznych na Ziemi.) Podstawową procedurą jest pomiar czasu podróży różnych typów fal, takich jak P I S, od ich źródła do Sejsmografu rejestrującego. Najpierw jednak należy dokonać identyfikacji każdego typu fali z jego ścieżką promienia przez Ziemię.

promienie sejsmiczne dla wielu ścieżek fal P I S opuszczających skupienie trzęsienia ziemi F są pokazane na rysunku. Promienie odpowiadające falom, które zostały odbite na zewnętrznej powierzchni ziemi (lub ewentualnie na jednej z wewnętrznych powierzchni nieciągłości) są oznaczone jako PP, PS, SP, PSS, i tak dalej. Na przykład PS odpowiada fali, która jest typu P przed odbiciem powierzchni i typu S po odbiciu. Ponadto istnieją promienie takie jak pPP, sPP i sPS, symbole p I S odpowiadające początkowemu wznoszeniu się na zewnętrzną powierzchnię jako fale P lub S, odpowiednio, z głębokiego skupienia.

ilustracja typów promieni sejsmicznych we wnętrzu Ziemi's interior
ilustracja typów promieni sejsmicznych we wnętrzu Ziemi

typy promieni sejsmicznych we wnętrzu Ziemi z trzęsienia ziemi w F.

Encyclopædia Britannica, Inc.

szczególnie ważna Klasa promieni jest związana z powierzchnią nieciągłości oddzielającą Centralne jądro Ziemi od płaszcza na głębokości około 2900 km (1800 mil) pod powierzchnią zewnętrzną. Symbol c jest używany do wskazania odbicia w górę przy tej nieciągłości. Tak więc, jeśli fala P przemieszcza się w dół od ogniska do danej powierzchni nieciągłości, odbicie w górę do fali S jest rejestrowane w stacji obserwacyjnej jako Ray PcS i podobnie z PcP, ScS i ScP. Symbol K jest używany do oznaczenia części (typu P) ścieżki fali, która przechodzi przez płynny rdzeń centralny. Tak więc promień SKS odpowiada fali, która zaczyna się jako fala S, jest załamywany w centralnym rdzeniu jako fala P i jest załamywany z powrotem w płaszczu, w którym ostatecznie wyłania się jako fala S. Takie promienie jak SKKS odpowiadają falom, które doznały wewnętrznego odbicia na granicy centralnego rdzenia.

odkrycie istnienia wewnętrznego rdzenia w 1936 roku przez duńską sejsmolog Inge Lehmann zmusiło do wprowadzenia dodatkowych podstawowych symboli. Dla ścieżek fal wewnątrz centralnego rdzenia Symbole i I i są używane analogicznie do c I K dla całej Ziemi; dlatego i oznacza odbicie w górę na granicy między zewnętrzną i wewnętrzną częścią centralnego rdzenia, a I odpowiada części (typu P) ścieżki fali, która leży wewnątrz wewnętrznej części. W związku z tym należy np. dyskryminować PKP, PKiKP i PKIKP. Pierwsza z nich odpowiada fali, która weszła do zewnętrznej części centralnego rdzenia, ale nie dotarła do wewnętrznego rdzenia, druga do fali, która została odbita w górę na wewnętrznej granicy rdzenia, a trzecia do fali, która przeniknęła do wewnętrznej części.

łącząc symbole p, s, P, S, c, K, i i na różne sposoby, opracowuje się notację dla wszystkich głównych promieni związanych z falami trzęsień ziemi ciała. Symbol J został wprowadzony, aby odpowiadać falom s w jądrze wewnętrznym, jeśli kiedykolwiek znajdą się dowody na takie fale.

wreszcie wykorzystanie czasów podróży wzdłuż promieni do wywnioskowania ukrytej struktury jest analogiczne do stosowania promieni rentgenowskich w tomografii medycznej. Metoda polega na rekonstrukcji obrazu anomalii wewnętrznych z pomiarów wykonanych na powierzchni zewnętrznej. Obecnie setki tysięcy czasów podróży fal P I S są dostępne w katalogach trzęsień ziemi do tomograficznego obrazowania wnętrza Ziemi i mapowania wewnętrznej struktury.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *