지진 단층 촬영술과 지구 구조

지진파의 주시와 파형을 역산함으로써, 지진학자들은 지구 내부의 3차원 이미지를 구축하여 지각, 맨틀, 핵을 비롯해 대류와 판구조론을 나타내는 속도 이상을 밝혀냅니다.

Definition

지진 단층 촬영술은 방대한 주시 및 파형 측정 데이터로부터 지구 내부의 지진 속도에 대한 3차원 이미지를 재구성하는 역문제 방법론이며, 1차원 기준 모델과 함께 지구 내부 구조에 대한 우리의 지식을 정의합니다.

Scope

이 주제는 지진 관측을 통해 지구 내부 구조를 결정하는 방법을 다룹니다: 주요 경계(모호면, 핵-맨틀 경계, 내핵)의 발견, 기준 지구 모델, 그리고 3차원 속도 변화를 위한 주시 및 파형 데이터의 단층 촬영 역산. 이는 실체파 및 표면파 단층 촬영술, 해상도 및 불량 조건 역문제의 정규화, 그리고 온도, 구성 및 흐름 측면에서 속도 이상 해석을 다룹니다. 강조점은 지진원에 대한 것보다는 내부 이미징에 있습니다.

Core questions

• 지구의 주요 내부 경계는 지진학적으로 어떻게 발견되었습니까?
• 주시와 파형은 3차원 속도 구조를 위해 어떻게 역산됩니까?
• 단층 촬영 이미지의 해상도를 제한하는 것은 무엇이며, 역산은 어떻게 안정화됩니까?
• 속도 이상은 온도, 구성 및 흐름 측면에서 어떻게 해석됩니까?

Key concepts

• 기준 지구 모델 및 방사형 속도 구조
• 모호로비치치 불연속면, 핵-맨틀 경계 및 내핵
• 실체파 및 표면파 단층 촬영술
• 역문제, 정규화 및 해상도
• 온도 및 구성의 대리 변수로서의 속도 이상

Key theories

층상 기준 지구 모델

수십 년간의 주시 데이터는 PREM과 같이 속도, 밀도 및 감쇠를 깊이의 함수로 지정하는 구형 대칭 기준 모델로 종합되었으며, 이는 3차원 이상을 측정하는 기준선을 제공합니다.

단층 촬영 역산

지진 단층 촬영술은 이미징을 선형화된 역문제로 취급하며, 관측된 주시 또는 파형의 섭동을 광선 경로 또는 민감도 커널을 따른 속도 섭동과 연관시키고, 정규화된 시스템을 풀어 3차원 구조를 복원합니다.

Mechanisms

지진 속도는 암석의 탄성 계수와 밀도에 따라 달라지며, 이는 온도, 구성, 상(phase), 용융물 또는 유체의 존재에 따라 변합니다. 차갑고 밀도가 높은 물질은 일반적으로 빠르고, 뜨겁거나 부분적으로 용융된 물질은 느립니다. 따라서 많은 교차하는 광선 경로로부터 역산된 속도 이미지는 내부의 열적 및 구성적 상태를 나타내는 대리 지도가 됩니다.

Clinical relevance

맨틀의 단층 촬영 이미지는 섭입된 슬랩과 상승하는 플룸의 위치를 제한하고, 내부를 판 운동 및 열점 화산 활동과 연결하며, 지각 규모에서는 재해 및 자원 연구를 지원합니다. 기준 모델은 전 세계 지진 위치를 고정하는 역할을 합니다.

History

모호로비치치(Mohorovicic)는 1909년에 지각-맨틀 경계를 식별했고, 구텐베르크(Gutenberg)는 핵-맨틀 경계를 찾아냈으며, 레만(Lehmann)은 1936년에 내핵을 발견했습니다. 1981년 예비 기준 지구 모델(Preliminary Reference Earth Model)과 1980년대 계산 단층 촬영술의 등장은 심부 지구의 3차원 이미징 시대를 열었습니다.

Key figures

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

Seminal works

• dziewonski1981
• nolet2008
• lehmann1936

Frequently asked questions

지진 단층 촬영술은 의료용 CT 스캔과 어떻게 유사합니까?

둘 다 다른 방향으로 신체를 가로지르는 경로를 따라 이루어진 많은 측정값으로부터 내부 이미지를 재구성합니다. 지진 단층 촬영술에서는 광선이 지진파이고 이미지화되는 양은 암석의 온도와 구성에 따라 달라지는 파동 속도입니다.

지구에 고체 내핵이 있다는 것을 어떻게 알 수 있습니까?

잉게 레만(Inge Lehmann)은 1936년에 지구 반대편에 도달하는 특정 지진파가 액체 외핵이 파동을 다르게 굴절시키는 별개의 고체 내핵을 둘러싸고 있는 경우에만 설명될 수 있음을 발견했으며, 이 구조는 이후 많은 다른 관측에 의해 확인되었습니다.