Okyanus dibi sismometresi - Ocean-bottom seismometer

OBS.jpg

Bir okyanus dibi sismometresi ( OBS ), insan yapımı kaynaklardan ve doğal kaynaklardan okyanuslar ve göller altındaki yer hareketini kaydetmek için tasarlanmış bir sismometredir .

Deniz tabanındaki sensörler akustik ve sismik olayları gözlemlemek için kullanılır . Sismik ve akustik sinyaller farklı kaynaklardan, deprem ve sarsıntılardan ve yapay kaynaklardan kaynaklanabilir. Verilerin hesaplanması ve analiz edilmesi, kaynağın türü ve doğal sismik olaylar durumunda deniz tabanının ve daha derin kabuğun jeofiziği ve jeolojisi hakkında bilgi verir . OBS'nin bir profil boyunca konuşlandırılması, açık deniz alanlarında yerkabuğunun ve üst mantosunun derin yapısı hakkında bilgi verecektir . OBS, bir hidrofona ek olarak maksimum üç bileşenli bir jeofonla donatılabilir ve bu nedenle, yeterli bir MCS profili için minimum olan 144 Mbayt'tan fazla kapasiteye ihtiyaç duyar . Tipik bir ankette, araçlar birkaç gün boyunca çalışır durumda olmalıdır (dağıtımlar 12 ayı geçebilir), bu da 500 Mbayttan fazla veri depolama kapasitesi gerektirir. 3B anket veya sismolojik izleme içindeki 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 aleti almak için geri dönmeden önce bir yıla kadar uzun süreli, düşük frekanslı sismik dalgaları kaydedecek. (Fotoğraf John Whitehead, Woods Hole Oşinografi Enstitüsü)

OBS , sensörler, elektronikler, okyanusun dibinde 10 gün dayanabilecek kadar alkali pil ve akustik yayın içeren bir alüminyum küreden oluşur . İki küre yarısı, yarımları bir arada tutmak için bir O-ring ve bir metal kelepçe ile bir araya getirilir. Sızdırmazlığı daha iyi sağlamak için küre üzerine hafif bir vakum yerleştirilir. Küre kendi başına yüzer, bu nedenle aleti dibe batırmak için bir çapa gerekir. Bu durumda ankraj, çapı 40 inç (1.02 metre) olan düz metal plakadır. Cihaz, hemen hemen her gemiyi konuşlandırabilecek ve kurtarabilecek şekilde tasarlanmıştır. Gereken tek şey (yerleştirme ve kurtarma için), aletleri ve bunların çapalarını tutmak için yeterli güverte alanı ve bir OBS'yi güverteden kaldırabilen ve suya indirmek için sallayabilen bir bomdur. OBS, ankraja cıvatalanır ve ardından (yavaşça) yandan aşağı bırakılır.

Çalışma

OBS şeması.jpg

Sismometreler atalet prensibini kullanarak çalışır. Sismometre gövdesi deniz tabanında güvenli bir şekilde durmaktadır. İçeride, iki mıknatıs arasındaki bir yay üzerinde ağır bir kütle asılıdır. Dünya hareket ettiğinde, sismometre ve mıknatısları da hareket eder, ancak kütle kısa bir süre olduğu yerde kalır. Kütle manyetik alan içinde salınırken, aletin ölçtüğü bir elektrik akımı üretir. Sismometrenin kendisi küçük bir metal silindirdir; Ayak dolabı 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 tekrar yüzeye getirmek için yüzdürme işleminden oluşur.

OBS Türleri

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

Kısa süreli OBS'ler

Yüksek frekanslı hareketleri kaydederler (saniyede yüzlerce defaya kadar). Küçük, kısa süreli depremleri kaydedebilirler ve ayrıca deniz tabanının onlarca kilometrelik dış kısmını incelemek için de faydalıdırlar. İki model için teknik ayrıntılar: WHOI D2 ve Scripps L-CHEAPO.

Uzun süreli OBS'ler

Saniyede yaklaşık 10 ila dakikada bir veya iki kez frekanslarla çok daha geniş bir hareket aralığı kaydederler. Cihazdan uzaktaki 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 ve kalıcı dağıtımlar gerekli olduğundan, özel OBS geliştirilmeye başlandı. Bir özelleştirme sismometre veri kalitesi artırmak için , kuyu yüzeyine okyanus tabanı yumuşak tortu istikrarı oluşturmak için (yaklaşık 1 m) bir alüminyum kılıf içinde Seismometer. Mümkün olan başka bir özelleştirme , sismometre etrafındaki basıncın nasıl değiştiğini anlamak için bir diferansiyel basınç göstergesi (DPG) ve/veya akım ölçer eklemektir . Uzaktan kumandalı araç (ROV) ile gemiye bağlanabilmek için datalogger ve bataryayı cam Benthos küresinde saklamak da pratik olabilir ki bu da kalıcı olması ve devamlılığının sağlanması için gerekli bir gelişmedir. OBS dağıtımları.

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 yaratır.

Avantajlar

Çok kararlı saatler, çok uzaktaki birçok sismometreden alınan okumaları karşılaştırılabilir hale getirir. (Güvenilir zaman damgaları olmadan, farklı makinelerden alınan veriler kullanılamaz olurdu.) Bu saatlerin geliştirilmesi, Dünya'nın içini inceleyen sismologlar için çok önemli bir ilerlemeydi. Bilim adamları bir okyanus dibi sismometresini kurtardıktan sonra, bir veri kablosu takarak cihazın verilerini boşaltabilirler. Bu özellik, hareket halindeki bir gemideyken cihazın koruyucu muhafazasını dikkatli bir şekilde sökme görevinden kurtarır. Bir sismometreyi bir demirleme veya gözlemevine bağlayabilme özelliği, cihazın verilerini anında kullanılabilir hale getirir. Bu, büyük bir depreme tepki vermek için çabalayan jeologlar için büyük bir avantajdır.

Dezavantajları

Bu dağıtımların ortamı, tipik bir kara istasyonunun üzerindeki serbest havanın aksine, sismometrenin üzerindeki okyanus nedeniyle verilerin analizinde kullanılan standart yöntemleri karmaşıklaştırır. Bu sismometreler ayrıca , özellikle 7 ve 14 saniyelik periyotlarda, rüzgarın neden olduğu gelgitler nedeniyle okyanusların hareketinin yarattığı gürültü nedeniyle, sinyal-gürültü oranı da azalmıştır . Bu uzun süreli hareket ve sismometre etrafında akan akım, yatay bileşenler üzerinde uzun süreli gürültü sorunları yaratabilir, çünkü sismometrenin üzerinde durduğu yumuşak (doymuş) tortu, sismometrenin eğilmesine izin vermeye daha duyarlıdır ve ideal olarak yatay bileşen, sismometreden en iyi sonuçları almak için hareket etmeyin ve yerçekimine dik olun. Doymuş tortu ayrıca sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde azaltır, çünkü P ve S dalgalarının hızı azalır ve sismik dalgalar tortu tabakasında tutulur ve enerjinin korunumu nedeniyle büyük bir genlik çınlaması oluşturur .

Bu, Cascadia Girişimi'nde konuşlandırılan kara ve okyanus dip istasyonlarının haritası. (Fotoğraf http://cascadia.uoregon.edu/CIET/cascade-initiative-background adresinden alınmıştır )

Önemli dağıtımlar

Şimdiye kadarki en büyük OBS konuşlandırmalarından biri, magma oluşumunu ve okyanus ortası sırt gelişimini anlamak amacıyla Doğu Pasifik Yükselişi'nde yaklaşık 100 OBS'yi içeren The Big Mantle Elektromanyetik ve Tomografi (Big MELT) Deneyiydi . Cascadia Girişimi deformasyonunu gözlemlemek için bir offshore / karada dağıtım olan Juan de Fuka ve Gorda Plates yanı sıra değişen konular megathrust depremler için volkanik yay yapı Pacific Northwest . Hawaii PLUME (Tüy-Litosfer Denizaltı Erime Deneyi), Hawaii'nin altında ne tür bir manto tüyü olduğunu daha iyi anlamak ve bu bölgede yükselen mantoyu ve litosfer ile ilişkisini daha iyi anlamak için karada/açık denizde (ağırlıklı olarak açık denizde) bir dağıtımdı . Pasifik-Kuzey Amerika levha sınırındaki tektonik etkileşimin ve Pasifik levhasının ve yakındaki mikroplakaların deformasyon tarzlarının daha iyi anlaşılmasına yardımcı olmak için Kaliforniya Açık Deniz Bölgesi Deneyi'nden (ALBACORE) 2010'dan 2011'e kadar 34 OBS dağıtımından Astenosferik ve Litosferik Geniş Bant Mimarisi.

Referanslar

Dış bağlantılar