Функция приемника - Receiver function

В функция приемника техника - это способ представить структура Земли и его внутренние границы, используя информацию из телесейсмический землетрясения записано на трехкомпонентном сейсмограф.

Телесейсмический Зубец P будет генерировать преобразования P-to-S на границах, таких как Мохо (граница кора-мантия), под сейсмографом. Разница во времени в пути между сгенерированными S-волна а P-волна содержит информацию о глубине до границы и о скоростях продольных и поперечных волн. Если включить дополнительные реверберации, можно разрешить более детальную структуру.[1] Это делается деконволюция входящих вертикальных и продольных компонентов сейсмограммы, которая удаляет общую часть компонентов, а именно информацию об источнике и пути распространения.[2] Результирующая форма волны является функцией приемника.

Точно так же телесейсмический S-волна будет генерировать преобразование S-в-P под сейсмической станцией.

Метод

Фазы падающей волны P и S для функции приемника.

Когда P-волна в мантии проходит вверх через Мохо, она частично преобразуется в S-волну. И P-волна, и S-волна (известная как Ps) улавливаются сейсмометром на поверхности Земли и могут использоваться для анализа неоднородностей на Земле. Помимо этих P- и Ps-волн, дополнительные фазы создаются многократными отражениями. Эти этапы включают: PpPmp PpSmp, PpPms, и PpSms, а также PsPmp, PsSmp, PsPms и PsSms. (Видеть обозначение сейсмической фазы для получения дополнительной информации). Фазы, для которых последний "отрезок" представляет собой P-волну (P, Ps, Smp и т. Д.), Преимущественно регистрируются на вертикальном компоненте сейсмографа, тогда как фазы, для которых последний "отрезок" является S-волной. (Ps, Pp, Sms и др.) Преимущественно записываются на горизонтальной составляющей.[3]

Основной метод создания функции приемника основан на анализе продукта волн, которые проходят из мантии через границу Мохо. Большие различия в составе коры и мантии вызывают большие различия в сейсмических волнах, когда они проходят через разрыв.[4] Функции приемника используют Закон Снеллиуса преломление P-волн и обменных S-волн для оценки глубины Мохо. Они явно генерируются только в том случае, если центральный угол (угол в центре Земли) между сейсмическим событием и сейсмографической станцией составляет от 30 до 95 градусов (расстояние между 3300 и 8900 км).[3] Этот метод также наиболее эффективен, когда сейсмическое событие, вызывающее волны, происходит значительно ниже Мохо, что важно для предотвращения поверхностных помех.[3]

Со временем в одной и той же географической области может произойти несколько сейсмических событий, при этом каждое событие вызывает соответствующую вертикальную и горизонтальную формы волны. После того, как было собрано несколько наблюдений, формы сигналов можно суммировать для вертикальной и горизонтальной составляющих. Суммарная сейсмограмма снижает случайный шум и упрощает просмотр закономерностей в данных. Путем визуального осмотра или, чаще, путем деконволюции двух форм волны можно идентифицировать каждую из соответствующих фаз преобразований P-волн. После этого можно смоделировать сейсмические скорости в земной коре и глубину Мохо под сейсмической станцией.[3]

Штабелирование

Там, где есть много смежных сейсмографических станций, можно «суммировать» данные о функциях приемника по сейсмографическим станциям, чтобы построить 2D или даже 3D модель глубины Мохо.[5] Это возможно, потому что каждая станция может определять глубину Мохо в своем собственном местоположении (по сути, одномерное измерение). Данные из нескольких отдельных точек данных с соседних станций могут быть сгруппированы вместе и нанесены рядом, чтобы создать единый график глубины Мохо над заданной областью.[5]

Для более глубоких границ раздела в мантии сдвиг преобразованных фаз Ps может быть скорректирован путем задержки временного окна сейсмограмм с горизонтальной составляющей на прогнозируемое время задержки.[6] Эта задержка выравнивает фазы любых импульсов на горизонтальных компонентах, для которых характерны предсказанные временные задержки.

Приложения

Функции приемника содержат подробную информацию о средних сейсмических скоростях внутри земной коры и о глубине Мохо в определенном месте. Сами по себе эти данные могут быть полезны для получения информации о конкретном месте.[3] Но когда данные функции приемника от одной сейсмической станции объединяются с данными многих других станций, можно построить подробную карту глубины Мохо и сейсмической скорости на большой географической территории. Падающие верхние поверхности субдуцирующей литосферы часто достаточно резкие, чтобы генерировать преобразованные фазы P-to-S, которые могут быть обнаружены на глубинах до 100 км или более.

Эти данные можно использовать для различных целей. Его можно использовать, чтобы отмечать изменения глубины корки. Функции приемника использовались, например, для обнаружения впадин в Мохо ниже гор на юго-западе Японии.[7] Эти данные также можно использовать для лучшего понимания землетрясения которые вызывают стихийные бедствия.[7] Кроме того, карты сейсмических скоростей и толщины земной коры полезны в качестве исходных данных для дополнительных сейсмологических исследований.[4]

Данные от функций приемника также можно использовать в сочетании с данными, такими как данные сейсмологии с контролируемым источником, для получения трехмерных карт земной коры с более высоким разрешением.[4]

Рекомендации

  1. ^ Винник Л.П. (сентябрь 1977 г.). «Обнаружение преобразованных волн из P в SV в мантии». Физика Земли и планетных недр. 15 (1): 39–45. Дои:10.1016/0031-9201(77)90008-5.
  2. ^ Frederiksen, A. W .; Босток, М. Г. (2000-05-01). «Моделирование телесейсмических волн в падающих анизотропных структурах». Международный геофизический журнал. 141 (2): 401–412. Дои:10.1046 / j.1365-246x.2000.00090.x. ISSN  0956-540X.
  3. ^ а б c d е Langston, Charles A .; Бердик, Л. Дж. (1977-06-01). «Моделирование структуры земной коры с использованием преобразованных фаз в телесейсмических формах объемных волн». Бюллетень сейсмологического общества Америки. 67 (3): 677–691. ISSN  0037-1106.
  4. ^ а б c Wiemer, S .; Агостинетти, Н. Пиана; Kissling, E .; Bianchi, I .; Спада, М. (01.08.2013). «Объединение сейсмологических данных с контролируемым источником и информации о функциях приемника для получения трехмерной топографии Мохо для Италии». Международный геофизический журнал. 194 (2): 1050–1068. Дои:10.1093 / gji / ggt148. ISSN  0956-540X.
  5. ^ а б Рондене, Стефан (01.10.2009). "Построение изображений верхней мантии с помощью массивов записей преобразованных и рассеянных телесейсмических волн". Исследования по геофизике. 30 (4): 377–405. Дои:10.1007 / s10712-009-9071-5. ISSN  1573-0956.
  6. ^ Хелфрич, Джордж (01.02.2006). «Многопользовательская кросскорреляционная оценка функции приемника в частотной области с расширенным временем». Бык. Сейсмол. Soc. Являюсь. 98: 344–347. Дои:10.1785/0120050098.
  7. ^ а б Ямаути, Макико; Хирахара, Кадзуро; Шибутани, Такуо (01.01.2003). «Получение изображений с высоким разрешением с помощью функции приемника разрывов сейсмических скоростей в коре и самой верхней части мантии под юго-западом Японии». Земля, планеты и космос. 55: 59–64. Дои:10.1186 / BF03352463. ISSN  1880-5981.