IGF



Habilitation dissertation

Sejsmiczna funkcja odbioru – techniki badania struktury litosfery i strefy przejściowej płaszcza Ziemi

Author:

Supervising institution:

Year:

Monika Wilde-Piórko

Wydział Fizyki UW

2017

Charakterystyka
Badania sejsmiczne przy pomocy funkcji odbioru, dzięki swojemu zasięgowi i stosunkowo dobrej rozdzielczości, pozwalają skutecznie badać strukturę litosfery i strefy przejściowej płaszcza Ziemi. Można je stosować dysponując rejestracjami dalekich trzęsień ziemi wykonanymi przez pojedynczą stację sejsmiczną, i to zarówno przez stacje permanentne (obserwatoria sejsmologiczne) jak i przez stacje tymczasowe (pasywne eksperymenty sejsmiczne). Analiza funkcji odbioru umożliwia rozpoznanie sejsmicznej struktury ośrodka pod stacją sejsmiczną: identyfikację nieciągłości sejsmicznych, ich głębokości zalegania oraz rozkładów prędkości fal poprzecznych. W pracy habilitacyjnej przedstawiono nowe technik rotacji i selekcji funkcji odbioru, które umożliwiają automatyczne wyliczenie funkcji odbioru dla dużego zbioru sejsmogramów. Metody powyższe zastosowano między innymi do zapisów permanentnych stacji sejsmicznych z Archipelagu Svalbard. Dzięki czemu, np. w przypadku stacji Ny-Alesund (KBS) z 2258 funkcji odbioru policzonych w sposób automatyczny, 823 spełniało żądane kryteria jakości. Procedura rotacji sejsmogramów została również przetestowana na przykładzie rejestracji stacji tymczasowych i permanentnych z różnych jednostek tektonicznych na obszarze Polski: Platformy Prekambryjskiej, strefy Szwu Transeuropejskiego (TESZ) oraz Platformy Paleozoicznej. Przeprowadzono również modelowanie proste funkcji odbioru z obszaru Archipelagu Svalbard, modelowanie inwersyjne metodą liniową dla różnych klas modeli początkowych oraz modelowanie inwersyjne metodą Monte Carlo funkcji odbioru z obszaru Masywu Czeskiego. Badanie te umożliwiły wyznaczenie rozkładów prędkości fal poprzecznych bezpośrednio pod stacjami sejsmicznymi do głębokości 150 km. Na podstawie zapisów funkcji odbioru można też otrzymać informacje o głębszych warstwach płaszcza Ziemi. Zastosowanie np. metod migracyjnych czy zaawansowanych metod wizualizacji danych sejsmicznych umożliwia zobrazowanie przebiegu nieciągłości sejsmicznych związanych ze strefą przejściową płaszcza Ziemi. Amplitudy fal, które uległy konwersji na nieciągłościach sejsmicznych w strefie przejściowej płaszcza są o rząd wielkości mniejsze od amplitud fal wygenerowanych na nieciągłości sejsmicznej pomiędzy skorupą i płaszczem Ziemi. Aby zaobserwować tak słaby sygnał, należy funkcje odbioru odpowiednio zsumować, np. względem punktów konwersji fali. Powyższa metoda została użyta w pracy do wyznaczenia głębokości granic ,,410'' i ,,660'' km na obszarze Archipelagu Svalbard. Czasy przejścia fal, które uległy konwersji na granicy ,,410'' km względem modelu globalnego IASP91 nie wykazały odchyleń dla północnej i centralnej część Archipelagu Svalbard, zaś dla południowej części były wyraźnie krótsze. Dla fal, które uległy konwersji na granicy ,,660'' km, czasy przejścia dla centralnej i południowej części Archipelagu wykazywały wyraźne zróżnicowanie między zachodnią (czasy dłuższe) i wschodnią jego częścią (czasy krótsze). Najnowszy regionalny model rozkładu prędkości fal poprzecznych płyty europejskiej wyznaczony na podstawie analizy fal powierzchniowych, bardzo dobrze koresponduje z czasami przejścia fal, które uległy konwersji na granicy ,,410'' km. Nie wyjaśnia natomiast czasów przejścia z granicy ,,660'' km, co umożliwiło wysunięcie hipotezy, że strefa przejściowa płaszcza w zachodniej części Archipelagu Svalbard jest grubsza, a w części wschodniej cieńsza niż wynika to z tomografii fal powierzchniowych.

Słowa kluczowe
sejsmogram, rotacja, wnętrze Ziemi, parametryzacja, kontrola jakości


Back