Okyanus dibi sismometre - Ocean-bottom seismometer

Ocean Bottom seismometer.jpg

Bir okyanus dibi sismometre (OBS) bir sismometre okyanuslar ve göller altındaki yerin hareketini insan yapımı kaynaklardan ve doğal kaynaklardan kaydetmek için tasarlanmış.

Deniz tabanındaki sensörler gözlemlemek için kullanılır akustik ve sismik Etkinlikler. Sismik ve akustik sinyaller, farklı kaynaklardan kaynaklanabilir. depremler ve yapay kaynaklardan olduğu kadar titreme. Verilerin hesaplanması ve analizi, kaynak türü hakkında bilgi verir ve doğal sismik olaylar olması durumunda, jeofizik ve jeoloji deniz tabanının ve daha derin kabuğun. OBS'nin bir profil boyunca konuşlandırılması, Dünya'nın kabuğunun derin yapısı ve üst manto açık deniz alanlarında. OBS, maksimum üç bileşenli olabilir jeofon ek olarak hidrofon ve bu nedenle 144 Mbyte'dan fazla kapasiteye ihtiyaç duyar ki bu, yeterli bir MCS profili oluşturma. Tipik bir ankette, araçlar birkaç gün boyunca çalışır durumda olmalıdır (dağıtımlar 12 ayı geçebilir),[1] 500 Mbyte'dan fazla veri depolama kapasitesi gerektirir. 3B araştırma veya sismolojik izleme dahilindeki tomografik araştırmalar gibi diğer deneyler daha da büyük kapasiteler gerektirir.

Enstrüman paketi

Bir okyanus dibi sismometresi, 2001 yılının başlarında Barbados açıklarında R / V Oceanus'un yanından geçiyor. Gemi cihazı almak için geri dönmeden önce bir yıla kadar uzun süreli, düşük frekanslı sismik dalgaları kaydedecektir. (Fotoğraf John Whitehead, Woods Hole Oşinografi Enstitüsü)

OBS, aşağıdakilerden oluşur: alüminyum yeterli sensör, elektronik, içeren küre alkalin piller okyanus dibinde 10 gün sürecek ve akustik yayın. İki küre yarısı, yarımları bir arada tutmak için bir O-halka ve bir metal kelepçe ile bir araya getirilir. Daha iyi bir sızdırmazlık sağlamak için küreye hafif bir vakum yerleştirilir. Küre kendi başına yüzer, bu nedenle aleti dibe batırmak için bir çapa gerekir. Bu durumda, çapa 40 inç (1.02 metre) çapında düz metal plakadır. Cihaz, hemen hemen her gemiyi konuşlandırmak ve kurtarmak için tasarlanmıştır. Gerekli olan tek şey (yerleştirme ve kurtarma için), aletleri ve çapalarını tutmak için yeterli güverte alanı ve bir OBS'yi güverteden kaldırabilen ve onu suya indirmek için sallayabilen bir bomdur. OBS, ankraja cıvatalanır ve ardından yan tarafa (yavaşça) bırakılır.

Çalışma

OBS schema.jpg

Sismometreler atalet prensibini kullanarak çalışır. Sismometre gövdesi güvenli bir şekilde deniz tabanına dayanır. İçeride, iki mıknatıs arasındaki yaya ağır bir kütle asılı. Dünya hareket ettiğinde, sismometre ve mıknatısları da hareket eder, ancak kütle kısa bir süre olduğu yerde kalır. Kütle manyetik alan boyunca salındığında, aletin ölçtüğü bir elektrik akımı üretir. Sismometrenin kendisi küçük bir metal silindirdir; Ayak kilidi boyutundaki OBS'nin geri kalanı, sismometreyi çalıştırmak için ekipman (bir veri kaydedici ve piller), onu deniz tabanına batırmak için ağırlık, uzaktan kumandalı bir akustik serbest bırakma ve aleti yüzeye geri getirmek için yüzdürme içerir.

OBS Türleri

Depremlerin neden olduğu yer hareketi son derece küçük (bir milimetreden az) veya büyük (birkaç metre) olabilir. Küçük hareketlerin yüksek frekansları vardır, bu nedenle onları izlemek saniyede birçok kez hareketi ölçmeyi gerektirir ve büyük miktarda veri üretir. Büyük hareketler çok daha nadirdir, bu nedenle cihazların daha uzun konuşlandırmalar için bellek alanından ve pil gücünden tasarruf etmek için verileri daha az sıklıkta kaydetmesi gerekir. Bu değişkenlik nedeniyle, mühendisler iki temel sismometre türü tasarladılar:

Kısa dönem OBS'ler

Yüksek frekanslı hareketleri kaydederler (saniyede yüzlerce kez). Küçük, kısa süreli depremleri kaydedebilirler ve ayrıca deniz tabanının dıştaki onlarca kilometresini incelemek için de yararlıdırlar. İki model için teknik ayrıntılar: WHOI D2 ve Scripps L-CHEAPO.

Uzun dönem OBS'ler

Saniyede yaklaşık 10 ila dakikada bir veya iki kez frekanslarla çok daha geniş bir hareket aralığı kaydederler. Enstrümandan uzakta orta büyüklükteki depremleri ve sismik aktiviteleri kaydetmek için kullanılırlar. İki model için teknik ayrıntılar: WHOI uzun dağıtım OBS ve Scripps uzun dağıtım OBS.

Özel OBS'ler

Sismoloji alanında kapsamın genişletilmesi ihtiyacı arttıkça özel OBS geliştirilmeye başlanıyor [2] ve kalıcı konuşlandırmalar gereklidir. Sismometrelerin veri kalitesini iyileştirmeye yönelik bir özelleştirme, sondaj deliği okyanus tabanının yumuşak tortusunda stabilite oluşturmak için yüzeye (~ 1 m) bir alüminyum kasa içindeki sismometre.[2] Mümkün olan başka bir özelleştirme, bir diferansiyel basınç göstergesi (DPG) ve / veya Akım ölçer, sismometre etrafında basıncın nasıl değiştiğini anlamak için.[2] Veri kaydediciyi ve pili bir cihazda saklamak da pratik olabilir. cam Benthos küre bir kullanım yoluyla gemiye bağlanabilmek için uzaktan kumandalı araç (ROV),[3] kalıcı OBS dağıtımlarına sahip olmak ve bunları sürdürmek için gerekli bir ilerlemedir.

Bu, bir S dalgasına (mavi) dönüşen bir P dalgasını (kırmızı) gösterir, P dalgası okyanusta seyahat etme ve yüzeyden sismometreye geri yansıtma yeteneğine sahiptir. Bu, sismometrenin üzerinde serbest hava olduğunda var olmayan su katları oluşturur.[4]

Avantajları

Çok kararlı saatler, birçok uzak sismometreden gelen okumaları karşılaştırılabilir hale getirir. (Güvenilir zaman damgaları olmadan, farklı makinelerden gelen veriler kullanılamaz hale gelir.) Bu saatlerin geliştirilmesi, Dünya'nın içini inceleyen sismologlar için çok önemli bir ilerlemeydi. Okyanus dibindeki bir sismometreyi kurtardıktan sonra, bilim adamları bir veri kablosunu takarak aletin verilerini boşaltabilir. Bu özellik, dönen bir gemideyken aletin koruyucu kasasını dikkatlice sökme görevini ortadan kaldırır. Bir sismometreyi bir demirleme veya gözlemevine bağlama yeteneği, aletin verilerini anında kullanılabilir hale getirir. Bu, büyük bir depreme yanıt vermek için çabalayan jeologlar için büyük bir avantajdır.

Dezavantajları

Bu konuşlandırmaların ortamı, tipik bir kara istasyonunun üzerindeki serbest havanın aksine, sismometrenin üstündeki okyanus nedeniyle verilerin analizinde kullanılan standart yöntemleri karmaşıklaştırır.[5] Bu sismometrelerde ayrıca bir azalma sinyal gürültü oranı rüzgarın sürüklediği gelgitler nedeniyle okyanusların hareketinin yarattığı gürültü nedeniyle, özellikle 7 ve 14 saniyelik periyotlarda.[6] Bu uzun periyotlu hareket ve sismometre etrafında akan akım, sismometrenin üzerinde durduğu yumuşak (doymuş) çökelti sismometrenin eğilmesine izin vermek için daha duyarlı olduğundan, yatay bileşenlerde uzun süreli gürültü problemleri yaratabilir. [7] ve ideal olarak, sismometreden en iyi sonuçları almak için yatay bileşen hareket etmeyecek ve yer çekimine dik olmayacaktır. Doymuş tortu ayrıca sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde azaltır[8] çünkü hızı P ve S dalgaları azalır ve sismik dalgalar tortu katmanında hapsolur, bu nedenle büyük bir genlik çınlaması oluşturur. enerjinin korunumu.

Bu, Cascadia Initiative'de konuşlandırılan kara ve okyanus altı istasyonlarının bir haritası. (Fotoğraf http://cascadia.uoregon.edu/CIET/cascade-initiative-background )

Önemli dağıtımlar

Şimdiye kadarki en büyük OBS dağıtımlarından biri The Big Mantle Electromagnetic and Tomography (Big MELT) Experiment'di.[9] neredeyse 100 OBS içeren Doğu Pasifik Yükselişi magma oluşumunu anlamak amacıyla ve okyanus ortası sırtı geliştirme. Cascadia Girişimi [10] [11] meydana gelen deformasyonu gözlemlemek için bir açık deniz / kara konuşlandırmasıdır. Juan de Fuca ve Gorda Tabaklar ve arasında değişen konular mega güven depremleri -e volkanik yay yapıdaki Pasifik Kuzeybatı. Hawaiian PLUME (Tüy-Litosfer Denizaltı Eritme Deneyi) [12] ne tür bir kara / açık deniz (ağırlıklı olarak açık deniz) dağıtımıydı? manto tüyü Hawaii'nin altındadır ve bu bölgedeki manto yükselmesini ve litosfer ile ilişkisini daha iyi anlamak için. California Offshore Bölge Deneyinden (ALBACORE) Astenosferik ve Litosferik Geniş Bant Mimarisi [13] Pasifik-Kuzey Amerika plaka sınırındaki tektonik etkileşimi ve Pasifik plakasının ve yakındaki mikroplakaların deformasyon stillerini daha iyi anlamaya yardımcı olmak için 2010'dan 2011'e kadar 34 OBS'nin konuşlandırılması.

Referanslar

  1. ^ http://www.obsip.org/
  2. ^ a b c Romanowicz, Barbara, vd. "MOISE: Uzun vadeli deniz tabanı jeofizik gözlemevlerine yönelik bir pilot deney." DÜNYA GEZEGENLERİ VE UZAY 50 (1998): 927–938
  3. ^ Stutzmann, Eléonore, vd. "MOISE: çok parametreli bir prototip okyanus-dip istasyonu." Amerika Sismoloji Derneği Bülteni 91.4 (2001): 885–892.
  4. ^ Reeves, Z. ve V. Lekic, Alıcı işlevlerini kullanarak Kaliforniya sınır bölgesinde litosferik yapının sınırlandırılması, AGU Özet (Kontrol Kimliği 1807272), Sonbahar, 2013 Toplantısı.
  5. ^ Bostock, M. G. ve A. M. Tréhu. "Okyanus Dibi Sismogramlarının Dalga-Alan Ayrışımı." Amerika Sismoloji Derneği Bülteni 102.4 (2012): 1681–1692.
  6. ^ Dolenc, David, vd. "Monterey okyanus tabanı geniş bant istasyonundaki (MOBB) infragravity dalgalarının gözlemleri." Jeokimya, Jeofizik, Jeosistemler 6.9 (2005).
  7. ^ Duennebier, Frederick K., Grant Blackinton ve George H. Sutton. "Okyanus dibi sismometrelerinde kaydedilen akım kaynaklı gürültü." Deniz Jeofizik Araştırmaları 5.1 (1981): 109–115.
  8. ^ Yang, Xiaotao (3 Ocak 2019). "Cascadia'daki Ocean Bottom Seismometers'de Green'in deneysel işlevlerinin kapsamlı bir kalite analizi". Sismolojik Araştırma Mektupları. 90 (2): 744–753. doi:10.1785/0220180273.
  9. ^ https://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=2399
  10. ^ http://cascadia.uoregon.edu/CIET/cascade-initiative-background
  11. ^ Yang, Xiaotao (3 Ocak 2019). "Cascadia'daki Ocean Bottom Seismometers'de Green'in deneysel işlevlerinin kapsamlı bir kalite analizi". Sismolojik Araştırma Mektupları. 90 (2): 744–753. doi:10.1785/0220180273.
  12. ^ https://www.researchgate.net/publication/234421467_The_Hawaiian_PLUME_Project_Successfully_Completes_its_First_Deployment
  13. ^ http://goldengate.ce.caltech.edu/~kohler/offshore.html

Dış bağlantılar