Funkce přijímače - Receiver function

The funkce přijímače technika je způsob, jak si představit struktura Země a jeho vnitřní hranice pomocí informací z teleseismický zemětřesení zaznamenané na třísložkovém seismograf.

Teleseismický P-vlna vygeneruje P-to-S převody na hranicích, jako je Moho (hranice kůry a pláště), pod seismografem. Rozdíl v době jízdy mezi vygenerovaným S-vlna a P-vlna obsahuje informace o hloubce k hranici a o rychlostech P- a S-vlny. Pokud jsou zahrnuty další dozvuky, lze vyřešit podrobnější strukturu.[1] To se provádí pomocí dekonvoluce příchozích vertikálních a podélných složek seismogramu, který odstraňuje společnou část složek - jmenovitě informace o zdroji a dráze jízdy.[2] Výsledný tvar vlny je funkcí přijímače.

Podobně teleseismický S-vlna vygeneruje konverzi S-to-P pod seismickou stanicí.

Metoda

Incidentní fáze P a S pro funkci přijímače.

Jak P vlna v plášti prochází nahoru přes Moho, je částečně přeměněna na S vlnu. Vlnu P i S (známou pod Ps) zachytí seismometr na povrchu Země a lze je použít k analýze diskontinuit uvnitř Země. Kromě těchto vln P a Ps jsou vytvářeny další fáze několika odrazy. Mezi tyto fáze patří: PpPmp PpSmp, PpPms, a PpSms, stejně jako PsPmp, PsSmp, PsPms a PsSms. (Vidět zápis seismické fáze pro více informací). Fáze, pro které je poslední „noha“ vlna P (P, Ps, Smp atd.), Jsou dominantně zaznamenány na vertikální složce seismografu, zatímco fáze, pro které je poslední „noha“ vlna S (Ps, Pp, Sms atd.) Jsou dominantně zaznamenány na horizontální složce.[3]

Primární metoda pro vytvoření funkce přijímače je založena na analýze produktu vln, které procházejí z pláště přes hranici Moho. Velké rozdíly v složení mezi kůrou a pláštěm způsobují velké rozdíly v seismických vlnách, které procházejí diskontinuitou.[4] Funkce přijímače se používají Snellov zákon lom P vln a převedené S vlny pro odhad hloubky Moho. Jsou generovány pouze jasně, pokud středový úhel (úhel pod středem Země) mezi seizmickou událostí a stanicí seismografu je mezi 30 a 95 stupni (mezi asi 3300 a 8900 km separací).[3] Metoda je také nejúčinnější, když seizmická událost způsobující vlny nastane významně pod Moho, což je důležité, aby se zabránilo interferenci s povrchem.[3]

V průběhu času může ve stejné geografické oblasti dojít k několika seismickým událostem, přičemž každá událost způsobí odpovídající vertikální průběh a vodorovný průběh. Jakmile bylo nashromážděno několik pozorování, lze křivky sečíst pro vertikální složku a pro horizontální složku. Souhrnný seismogram snižuje náhodný šum a usnadňuje vidění vzoru v datech. Vizuální kontrolou nebo častěji dekonvolucí dvou tvarů vln je možné identifikovat každou z příslušných fází konverzí P vlny. S načasováním fází je pak možné modelovat seismické rychlosti v kůře a hloubku Moho pod seismickou stanicí.[3]

Stohování

Tam, kde je mnoho sousedních seismografových stanic, je možné „skládat“ funkční data přijímače napříč seismografickými stanicemi a vytvořit tak 2D nebo dokonce 3D model hloubky Moho.[5] To je možné, protože každá stanice může určit hloubku Moho na svém vlastním místě (v podstatě 1D měření). Data z více jednotlivých datových bodů ze sousedních stanic lze seskupit a vykreslit vedle sebe, aby se vytvořil jednotný graf hloubky Moho na dané ploše.[5]

U hlubších rozhraní v plášti lze posunutí fází převedených Ps korigovat zpožděním časového okna seismogramů horizontálních složek o předpokládanou dobu zpoždění.[6] Toto zpoždění zarovná fáze všech pulzů na horizontálních součástech, které trpí předpokládaným časovým zpožděním.

Aplikace

Funkce přijímače obsahují podrobné informace o průměrných seismických rychlostech v kůře a o hloubce Moho na konkrétním místě. Samotná tato data mohou být užitečná při získávání informací o konkrétním místě.[3] Ale když jsou data funkce přijímače z jedné seismické stanice kombinována s daty z mnoha dalších stanic, je možné vytvořit podrobnou mapu hloubky Moho a seismické rychlosti napříč velkou geografickou oblastí. Ponořené horní povrchy subduktující litosféry jsou často dostatečně ostré, aby generovaly fáze převedené z P na S, které lze detekovat do hloubky až 100 km nebo více.

Tyto údaje lze použít k různým účelům. Může být použit k zaznamenání odchylek v hloubce kůry. Funkce přijímače byly použity například k objevování depresí v Moho pod horami v jihozápadním Japonsku.[7] Tato data lze také použít k lepšímu pochopení zemětřesení které způsobují přírodní katastrofy.[7] Kromě toho jsou mapy seismických rychlostí a tloušťky kůry užitečné jako základní údaje pro další seismologické studie.[4]

Data z funkcí přijímače lze také použít ve spojení s daty, jako jsou data z řízené seismologie zdrojů, která poskytují 3D mapy zemské kůry s vyšším rozlišením.[4]

Reference

  1. ^ Vinnik, LP (září 1977). "Detekce vln převedených z P na SV v plášti". Fyzika Země a planetární interiéry. 15 (1): 39–45. doi:10.1016/0031-9201(77)90008-5.
  2. ^ Frederiksen, A. W .; Bostock, M. G. (2000-05-01). „Modelování teleseismických vln v namáčení anizotropních struktur“. Geophysical Journal International. 141 (2): 401–412. doi:10.1046 / j.1365-246x.2000.00090.x. ISSN  0956-540X.
  3. ^ A b C d E Langston, Charles A .; Burdick, L. J. (01.06.1977). „Modelování struktury kůry pomocí převedených fází v teleseismických formách tělesných vln“. Bulletin of Seismological Society of America. 67 (3): 677–691. ISSN  0037-1106.
  4. ^ A b C Wiemer, S .; Agostinetti, N. Piana; Kissling, E .; Bianchi, I .; Spada, M. (01.08.2013). „Kombinace seismologie řízených zdrojů a informací o funkcích přijímače pro odvození 3-D Moho topografie pro Itálii“. Geophysical Journal International. 194 (2): 1050–1068. doi:10.1093 / gji / ggt148. ISSN  0956-540X.
  5. ^ A b Rondenay, Stéphane (01.10.2009). "Zobrazování horního pláště se záznamem polí převedených a rozptýlených teleseismických vln". Průzkumy v geofyzice. 30 (4): 377–405. doi:10.1007 / s10712-009-9071-5. ISSN  1573-0956.
  6. ^ Helffrich, George (01.02.2006). Msgstr "Odhad křížové korelace korelační funkce přijímače s multitaperovou frekvencí." Býk. Seismol. Soc. Dopoledne. 98: 344–347. doi:10.1785/0120050098.
  7. ^ A b Yamauchi, Makiko; Hirahara, Kazuro; Shibutani, Takuo (01.01.2003). „Funkce přijímače s vysokým rozlišením zobrazující diskontinuity seismické rychlosti v kůře a nejvyšším plášti pod jihozápadním Japonskem“. Země, planety a vesmír. 55: 59–64. doi:10.1186 / BF03352463. ISSN  1880-5981.