التصوير الزلزالي وبنية الأرض
من خلال عكس أزمنة وصول الموجات الزلزالية وأشكالها الموجية، يقوم علماء الزلازل ببناء صور ثلاثية الأبعاد لداخل الأرض، كاشفين عن القشرة والوشاح واللب، والشذوذات السرعية التي ترسم خريطة الحمل الحراري والتكتونيات.
Definition
التصوير الزلزالي هو منهجية المشكلة العكسية التي تعيد بناء صور ثلاثية الأبعاد للسرعة الزلزالية داخل الأرض من مجموعات كبيرة من قياسات زمن الوصول والشكل الموجي، وبالاشتراك مع النماذج المرجعية أحادية البعد، فإنه يحدد معرفتنا بالبنية الداخلية للأرض.
Scope
يغطي هذا الموضوع تحديد البنية الداخلية للأرض من الملاحظات الزلزالية: اكتشاف الحدود الرئيسية (موho، حدود اللب والوشاح، اللب الداخلي)، ونماذج الأرض المرجعية، وعكس التصوير المقطعي لبيانات زمن الوصول والشكل الموجي لتحديد التغيرات السرعية ثلاثية الأبعاد. ويتناول تصوير الموجات الجسمية والموجات السطحية، والدقة وتنظيم المشكلات العكسية سيئة الوضع، وتفسير الشذوذات السرعية من حيث درجة الحرارة والتركيب والتدفق. وينصب التركيز على تصوير الداخل بدلاً من المصدر.
Core questions
- كيف تم اكتشاف الحدود الداخلية الرئيسية للأرض زلزالياً؟
- كيف يتم عكس أزمنة الوصول والأشكال الموجية لتحديد البنية السرعية ثلاثية الأبعاد؟
- ما الذي يحد من دقة الصور المقطعية، وكيف يتم تثبيت عملية العكس؟
- كيف يتم تفسير الشذوذات السرعية من حيث درجة الحرارة والتركيب والتدفق؟
Key concepts
- نماذج الأرض المرجعية والبنية السرعية الشعاعية
- انقطاع موهوروفيتشيتش، حدود اللب والوشاح، واللب الداخلي
- تصوير الموجات الجسمية والموجات السطحية
- المشكلات العكسية، التنظيم، والدقة
- الشذوذات السرعية كبدائل لدرجة الحرارة والتركيب
Key theories
- نموذج الأرض المرجعي الطبقي
- تم تجميع عقود من بيانات زمن الوصول في نماذج مرجعية متماثلة كرويًا مثل PREM التي تحدد السرعة والكثافة والتوهين كدوال للعمق، مما يوفر خط الأساس الذي تُقاس عليه الشذوذات ثلاثية الأبعاد.
- العكس التصويري
- يعالج التصوير الزلزالي التصوير كمشكلة عكسية خطية، ويربط الاضطرابات في أزمنة الوصول أو الأشكال الموجية المرصودة بالاضطرابات في السرعة على طول مسارات الأشعة أو نواة الحساسية، ويحل النظام المنظم لاستعادة البنية ثلاثية الأبعاد.
Mechanisms
تعتمد السرعة الزلزالية على المعاملات المرنة وكثافة الصخور، والتي تختلف باختلاف درجة الحرارة والتركيب والطور ووجود الصهارة أو السوائل؛ فالمواد الباردة والكثيفة تكون سريعة بشكل عام، والمواد الساخنة أو المنصهرة جزئيًا تكون بطيئة، لذا فإن الصورة السرعية المعكوسة من العديد من مسارات الأشعة المتقاطعة تصبح خريطة بديلة للحالة الحرارية والتركيبية للداخل.
Clinical relevance
تقيد الصور المقطعية للوشاح موقع الألواح المندسة والأعمدة الصاعدة، وتربط الداخل بحركات الصفائح والبراكين النقطية الساخنة، وعلى نطاق القشرة تدعم دراسات المخاطر والموارد؛ وترسخ النماذج المرجعية تحديد مواقع الزلازل في جميع أنحاء العالم.
History
حددت موهوروفيتشيتش (Mohorovicic) حدود القشرة والوشاح في عام 1909، وحدد غوتنبرغ (Gutenberg) حدود اللب والوشاح، واكتشفت ليمان (Lehmann) اللب الداخلي في عام 1936؛ وقد فتح نموذج الأرض المرجعي الأولي لعام 1981 وصعود التصوير المقطعي الحاسوبي في الثمانينيات عصر التصوير ثلاثي الأبعاد للأرض العميقة.
Key figures
- Inge Lehmann
- Andrija Mohorovicic
- Adam Dziewonski
- Don Anderson
Related topics
Seminal works
- dziewonski1981
- nolet2008
- lehmann1936
Frequently asked questions
- كيف يشبه التصوير الزلزالي الفحص بالأشعة المقطعية الطبية؟
- كلاهما يعيد بناء صورة داخلية من العديد من القياسات التي تتم على طول مسارات تعبر الجسم في اتجاهات مختلفة؛ في التصوير الزلزالي تكون الأشعة هي موجات زلزالية والكمية المصورة هي سرعة الموجة، والتي تختلف باختلاف درجة حرارة الصخر وتركيبه.
- كيف نعرف أن الأرض لها لب داخلي صلب؟
- وجدت إنجي ليمان في عام 1936 أن بعض الموجات الزلزالية التي تصل إلى الجانب البعيد من الأرض لا يمكن تفسيرها إلا إذا كان اللب الخارجي السائل يحيط بلب داخلي صلب مميز يكسر الموجات بشكل مختلف، وقد تم تأكيد هذه البنية منذ ذلك الحين بالعديد من الملاحظات الأخرى.