भूकंपीय टोमोग्राफी और पृथ्वी की संरचना

भूकंपीय तरंगों के यात्रा समय और तरंगरूपों को व्युत्क्रमित करके, भूकंपविज्ञानी पृथ्वी के आंतरिक भाग की त्रि-आयामी छवियां बनाते हैं, जो क्रस्ट, मेंटल और कोर तथा वेग विसंगतियों को प्रकट करती हैं जो संवहन और विवर्तनिकी का मानचित्रण करती हैं।

Definition

भूकंपीय टोमोग्राफी एक व्युत्क्रम-समस्या पद्धति है जो यात्रा-समय और तरंगरूप मापों के बड़े सेटों से पृथ्वी के भीतर भूकंपीय वेग की त्रि-आयामी छवियों का पुनर्निर्माण करती है, और एक-आयामी संदर्भ मॉडल के साथ मिलकर यह पृथ्वी की आंतरिक संरचना के हमारे ज्ञान को परिभाषित करती है।

Scope

यह विषय भूकंपीय अवलोकनों से पृथ्वी की आंतरिक संरचना के निर्धारण को शामिल करता है: प्रमुख सीमाओं (मोहो, कोर-मेंटल सीमा, आंतरिक कोर) की खोज, संदर्भ पृथ्वी मॉडल, और त्रि-आयामी वेग भिन्नताओं के लिए यात्रा-समय और तरंगरूप डेटा का टोमोग्राफिक व्युत्क्रमण। यह बॉडी-वेव और सरफेस-वेव टोमोग्राफी, संकल्प और अस्वस्थ-समस्याग्रस्त व्युत्क्रम समस्याओं का नियमितीकरण, और तापमान, संरचना और प्रवाह के संदर्भ में वेग विसंगतियों की व्याख्या का इलाज करता है। जोर आंतरिक भाग की इमेजिंग पर है न कि स्रोत पर।

Core questions

• पृथ्वी की प्रमुख आंतरिक सीमाओं की भूकंपीय रूप से खोज कैसे की गई?
• त्रि-आयामी वेग संरचना के लिए यात्रा समय और तरंगरूपों को कैसे व्युत्क्रमित किया जाता है?
• टोमोग्राफिक छवियों के संकल्प को क्या सीमित करता है, और व्युत्क्रमण को कैसे स्थिर किया जाता है?
• तापमान, संरचना और प्रवाह के संदर्भ में वेग विसंगतियों की व्याख्या कैसे की जाती है?

Key concepts

• संदर्भ पृथ्वी मॉडल और रेडियल वेग संरचना
• मोहोरोविचिक असंतुलन, कोर-मेंटल सीमा, और आंतरिक कोर
• बॉडी-वेव और सरफेस-वेव टोमोग्राफी
• व्युत्क्रम समस्याएं, नियमितीकरण, और संकल्प
• तापमान और संरचना के लिए प्रॉक्सी के रूप में वेग विसंगतियां

Key theories

स्तरित संदर्भ पृथ्वी मॉडल

दशकों के यात्रा-समय डेटा को गोलाकार रूप से सममित संदर्भ मॉडल जैसे कि PREM में संश्लेषित किया गया था जो गहराई के कार्यों के रूप में वेग, घनत्व और क्षीणन को निर्दिष्ट करते हैं, जो आधार रेखा प्रदान करते हैं जिसके विरुद्ध त्रि-आयामी विसंगतियों को मापा जाता है।

टोमोग्राफिक व्युत्क्रमण

भूकंपीय टोमोग्राफी इमेजिंग को एक रेखीय व्युत्क्रम समस्या के रूप में मानती है, जो देखे गए यात्रा समय या तरंगरूपों में गड़बड़ी को रे पथों या संवेदनशीलता कर्नेल के साथ वेग में गड़बड़ी से संबंधित करती है, और त्रि-आयामी संरचना को पुनर्प्राप्त करने के लिए नियमित प्रणाली को हल करती है।

Mechanisms

भूकंपीय वेग चट्टान के लोचदार मापांक और घनत्व पर निर्भर करता है, जो तापमान, संरचना, चरण और पिघल या तरल पदार्थों की उपस्थिति के साथ भिन्न होता है; ठंडा, घना पदार्थ सामान्यतः तेज होता है और गर्म या आंशिक रूप से पिघला हुआ पदार्थ धीमा होता है, इसलिए कई क्रॉसिंग रे पथों से व्युत्क्रमित एक वेग छवि आंतरिक भाग की तापीय और संरचनात्मक स्थिति का एक प्रॉक्सी मानचित्र बन जाती है।

Clinical relevance

मेंटल की टोमोग्राफिक छवियां सबडक्टेड स्लैब और बढ़ते प्लूम्स के स्थान को बाधित करती हैं, आंतरिक भाग को प्लेट गतियों और हॉटस्पॉट ज्वालामुखी से जोड़ती हैं, और क्रस्टल पैमाने पर खतरे और संसाधन अध्ययनों का समर्थन करती हैं; संदर्भ मॉडल दुनिया भर में भूकंप के स्थान को स्थिर करते हैं।

History

मोहोरोविचिक ने 1909 में क्रस्ट-मेंटल सीमा की पहचान की, गुटेनबर्ग ने कोर-मेंटल सीमा का पता लगाया, और लेहमन ने 1936 में आंतरिक कोर की खोज की; 1981 का प्रारंभिक संदर्भ पृथ्वी मॉडल और 1980 के दशक में कम्प्यूटेशनल टोमोग्राफी के उदय ने गहरी पृथ्वी की त्रि-आयामी इमेजिंग के युग की शुरुआत की।

Key figures

• Inge Lehmann
• Andrija Mohorovicic
• Adam Dziewonski
• Don Anderson

Seminal works

• dziewonski1981
• nolet2008
• lehmann1936

Frequently asked questions

भूकंपीय टोमोग्राफी एक मेडिकल सीटी स्कैन की तरह कैसे है?

दोनों शरीर के विभिन्न दिशाओं में पार करने वाले पथों के साथ किए गए कई मापों से एक आंतरिक छवि का पुनर्निर्माण करते हैं; भूकंपीय टोमोग्राफी में किरणें भूकंपीय तरंगें होती हैं और चित्रित की गई मात्रा तरंग गति होती है, जो चट्टान के तापमान और संरचना के साथ बदलती रहती है।

हमें कैसे पता चला कि पृथ्वी में एक ठोस आंतरिक कोर है?

इंगे लेहमन ने 1936 में पाया कि पृथ्वी के दूर के हिस्से तक पहुंचने वाली कुछ भूकंपीय तरंगों को तभी समझाया जा सकता है जब तरल बाहरी कोर एक अलग ठोस आंतरिक कोर को घेरे हुए हो जो तरंगों को अलग तरह से अपवर्तित करता है, एक संरचना जिसकी पुष्टि तब से कई अन्य अवलोकनों द्वारा की गई है।