Szeizmológia & Szeizmikus kutatás. Összeállította: dr. Pethő Gábor

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Szeizmológia & Szeizmikus kutatás. Összeállította: dr. Pethő Gábor"

Ágoston Balla
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Szeizmológia & Szeizmikus kutatás Összeállította: dr. Pethő Gábor

2 Mechanikai értelemben merev, rugalmasan deformálható továbbá képlékeny testeket különböztetünk meg. Földrengés a földkéregben és a köpenyben felhalmozódott feszültség hatására bekövetkező anyag tönkremenetel miatt jön létre, a felhalmozódott energia részleges felszabadulása miatt az energia a Föld belsejében és a felszínen tovaterjed. A szeizmikus hullámterjedés rugalmas közegben valósul meg, azaz a feszültség és alakváltozás között jó közelítéssel lineáris összefüggés van, így a földrengéstől távolabb a rezgésállapot megszűnte után a közeg eredeti alakját veszi fel. A hullámegyenletek a homogén izotróp közegben terjedő testhullámokra (longitudinális és transzverzális) adhatók meg. A levezetés során a rugalmasan deformálható test mozgásegyenletét kell felírni. (GYORSULÁSI ERŐ=KÜLSŐ ERŐK EREDŐJE, Newton II. törvénye, Hooke-törvény beépítése, új változók bevezetése) 2 θ λ + µ = 2 θ 2 t ρ longitudinális 2 r ψ = 2 t µ r ψ ρ transzverzális

3 ρ λ 2µ + = V P ρ µ = V S ) 2 )(1 1 ( σ σ λ + = E ) (1 2 σ µ + = E θ ρ µ λ θ + = t ψ ρ µ ψ r r = 2 2 t

5 A rugalmas hullám az x irányban halad, az elmozdulás vektor komponensei. A kompressziós és a nyírási hullámok a testhullámok, a Rayleigh és Love hullámok felületi hullámok. ),, ( w v u u r x u t u + = ρ µ λ x v t v = ρ µ x w t w = ρ µ SV SH P P&SV (x)

6 P árnyékzóna sinα = sin β v v kp mp S árnyékzóna A külső mag folyadékszerű kell, hogy legyen, mivel benne nyíróhullámok nem haladnak.

7 Sárfalvi-Tóth, Nemerkényi Az asztenoszféra vagy gyenge öv a litoszféra alsó határától kb. 700 km-es mélységig terjed, tehát lényegében a felső köpeny litoszféra alatti részét jelenti, melynek halmazállapota képlékeny, így lassú, folyásos alakváltozásra képes (LVZ), rajta úsznak a merev litoszféralemezek. A köpeny és a mag között húzódik a Gutenberg - Wiechert-féle felület km-es mélységben húzódik a Lehmannféle öv.

8 M :kéreg-köpeny hf.. LVZ: a felsőköpenyben az asztenoszféra 2.9 km Gutenberg- Wiechert hf., Lechman öv: km Belső-külső mag

9 A hipocentrumból azonos időpontban de különböző irányban kiinduló hullámok T idő után az azonos idejű felületekig (izokrón) jutottak el. Az ábrán folytonos vonal a longitudinális hullámok terjedési útvonalát a szaggatott pedig az izokrón felületek metszésvonalait mutatja.

10 Az alsó köpenyben és a külső magban a hullámutak sugarai visszahajlanak, mert a két zónában egy fokozatos sebességnövekedés figyelhető meg. c:a a külső mag felszínéről reflektált h. i: a belső mag határán reflektált h. I: a belső magon áthaladó hullám K: külső magban longitudinális h.-ként terjed

A FÖLDRENGÉSÖVEK egybeesnek a kéreglemez határvonalakkal. Kis mélységű földrengések h p 70km ott keletkeznek, ahol a lemezek ütköznek v. ahol egymáshoz képest elcsúsznak.

13 A FÖLDRENGÉSÖVEK egybeesnek a kéreglemez határvonalakkal. Kis mélységű földrengések h p 70km ott keletkeznek, ahol a lemezek ütköznek v. ahol egymáshoz képest elcsúsznak. Nagymélységűek (h f 300km) ott jönnek létre, ahol a litoszféra lemezek a köpenybe behatolnak, behajlanak. A Csendes Óceán lemeztektonikai övei mentén pattan ki a kismélységű rengések 80%-ka, a közepes rengések 90%-ka és szinte valamennyi nagymélységű földrengés.

A nagyobb sűrűségű, de kisebb vastagságú merev óceáni lemez a vastagabb kontinentális lemez alá tolódik, szubdukciós zónákat és egyúttal óceáni árkokat

A rengések fészkei által meghatározott tértartomány a Benioff zóna. Mélyebben az óceáni lemezanyag bele olvad a köpeny anyagába.

14 A nagyobb sűrűségű, de kisebb vastagságú merev óceáni lemez a vastagabb kontinentális lemez alá tolódik, szubdukciós zónákat és egyúttal óceáni árkokat létrehozva. Az alátolódó, kb km-es mélységig még mechanikailag merev óceáni táblában pattannak ki a közepes- és mélyfészkű földrengések. A rengések fészkei által meghatározott tértartomány a Benioff zóna. Mélyebben az óceáni lemezanyag bele olvad a köpeny anyagába. A mélytengeri árok, az aktív vulkáni láncok és a földrengéstevékenység együttes jelenléte jellemezi ezeket a területeket (pl. a Csendes-óceán szigetívei - a Cirkum-Pacifikus övezet).

16 A földrengések nagyságát a földrengés mérete v. magnitúdója jellemzi. Richter dél-kaliforniai felszínközeli földrengésekre 1935-ben definiálta a magnitúdót, mely a földrengés során felszabadult energiával van kapcsolatban. Az epicentrumtól 100km-re lévő normál szeizmográffal felvett szeizmogramm legnagyobb amplitúdójának mikronban leolvasott értékének 10-es alapú logaritmusa. Hipocentrum mélysége alapján korrekció. A nagy mélységű rengéseknél nincs felületi hullám, ott az első beérkezés tehát P (esetleg S) típusú hullám amplitúdóját(a) veszik figyelembe. B állomásra jellemző konstans, C függ itt is az epicentrális távolságtól ( ) és a fészekmélységtől (h). T az első beérkezés periódus ideje. M A = log( ) + T B + C(, h) M=3 E = 10 9 J, M=5 E= J Richter s. szerint eggyel nagyobb magnitúdó 30 nagyobb energia felszabadulásával ekvivalens. ( log E= M)

18 Az azonos intenzitással megrázott területek határait az izoszeiszták mutatják. Mallet Nápoly Az első lökés irányát is megadta Kitaibel és Tomtsányi.

19 MERCALLI SKÁLA =INTENZITÁS SKÁLA AZ OKOZOTT KÁROK MEGFIGYELÉSÉN ALAPSZIK.

20 A LEGPUSZTÍTOBB NEM A LEGNAGYOBB ENERGIÁJÚ FÖLDRENGÉS VOLT, ui. EDDIG A LEGNAGYOBB ENERGIÁJÚ FÖLDRENGÉSEK SZINTE LAKATLAN TERÜLETEKEN JELENTKEZTEK.

21 Általában 3-15km hipocentrális mélység Mur-Mürz vonal 1966.okt. 15. Háromszéki havasok:140km, Magnitúdó 4.7 Dráva vonal

23 Japánban azért gyakori a földrengés, mert az ország négy nagy tektonikus tábla találkozásánál fekszik. A kőzetlemezek közül a Csendes-óceánitábla mozog a leggyorsabban, évente 10 cm-es sebességgel nyomul be az Eurázsiai-tábla alá. A kobei földrengés akkor pattant ki, amikor az Eurázsiaikőzetlemez már nem tudott tovább ellenállni a Csendes-óceáni-tábla alányomulása következtében felhalmozódó óriási feszültségnek. A földrengés hipocentruma Kobétől km-rel délkeletre, a Nojuma-törésvonal mentén volt.

24 Kalifornia két hatalmas kőzetlemez határán helyezkedik el, a Csendesóceánin (Pacifikus) és az északamerikain. A két lemez elmozdulása törések hálózatát hozta létre az állam területén (piros vonalak) a földkéregben. Legnevezetesebb az 1100 km hosszú Szent Andrástörésvonal ban 6m-es eltolódás jött létre a fő törésvonal mentén.

25 Szeizmikus kutatómódszerek Reflexió Refrakció v 1 i c v 1 v 1 v 1 v 2 A reflexió két eltérő közeg érintkezése mentén alakul ki, a reflektált jel amplitúdója annál nagyobb, minél nagyobb a(z akusztikus impedancia) kontraszt a két közeg között. A refraktált hullám csak akkor jön létre, ha az alsó közegben a rugalmas hullám terjedési sebessége nagyobb mint a felsőben (az ábrán i c a kritikus beesési szöget jelöli). A reflektált hullám menetidőgörbéje hiperbola, a refraktálté egyenes.

26 Reflexiós módszer Az a cél, hogy a feldolgozott mérési anyag a lehető legjobban tükrözze a geológiai felépítést. Ennek érdekében Statikus korrekciót Dinamikus korrekciót végeznek Migrált szelvényt állítanak elő.

27 Sztatikus korrekció Azért végzik el, hogy a topográfia, másrészt a felső, laza, kis sebességű réteg szeizmikus hatásától a mérési eredményeket megszabadítsák (ennek eredményeként a forrás és a geofonok is ugyanarra a vízszintes helyzetű vonatkozási szintre kerülnek, függőleges levetítés révén).

28 Dinamikus korrekció Ennek elvégzésével olyan elképzelt mérési helyzet áll elő, mintha a vonatkozási szinten, ugyanazon pontban elhelyezkedő robbantópont &geofonpont elrendezéssel mérnénk (valójában a robbantópont geofonpont közti geometriai helyzetből adódó beérkezési idő eltéréstől szabadítják meg a mérési eredményeket).

29 Migráció Ha a statikus és dinamikus korrekciót követően a szeizmikus reflexiós időszelvényen dőlt vagy görbült reflektáló szint(ek) marad(nak), akkor ez(eke)t a geometriailag helyes pozícióba kell transzformálni. Ezt az eljárást migrációnak nevezzük, eredményként migrált szelvényt kapunk.

30 Migráció dőlt határfelület esetén A közös robbanópont geofonpontba ( pl. X-be) érkező jelet függőleges útvonal menti hullámterjedésként tekintettük, ennek eredménye a szaggatott vonallal megadott reflektáló határfelület. A valóságban egy félgömb- az ábránkon egy félkör pontjainak bármelyikéből származhat a reflexió. Geometrialig szemléltetve a megoldás a félkörök közös érintője, amit a folytonos vonal mutat.

31 Migráció görbült határfelületek esetén A rezgéskeltési pontok egyúttal észlelési helyek is. A modell egy hosszan elnyúlt szinklinális. Minden egyes beérkezést első közelítésben úgy dolgozunk fel, mintha a közös robbantópont&geofonpont alatt a hullám függőlegesen haladna lefelé és ugyanezen az úton, önmagába visszaverődve vertikálisan érkezne be. Ekkor jön létre a nyakkendő megkötött része az alsó ábrán. A migrált szelvény fogja mutatni a szinklinális szerkezetet.

32 Migráció görbült határfelületek esetén

33 Migráció görbült határfelületek esetén

34 Migráció görbült határfelületek szelvény menti távolság esetén t Migrált szelvény, mely a geometriailag helyes leképezést adja a refl. szeiz. időszelvényen.

35 Migráció görbült határfelületek esetén

36 Vertikális felbontás A vert. felbontás annál jobb, minél nagyobb a frekvencia, minél kisebb a hullámhossz. Elméletileg ha a rétegvastagság nagyobb mint ¾ hullámhossz, akkor a kimutatni kívánt réteg tetejéről és aljáról kapott reflexiók még elkülönülnek. A vízszintes felbontás (Fresnelzóna) is a hullámhossz csökkentésével fokozható, és romlik a ható mélységnövekedésével.

37 impermeábilis agyag Bright spot gáz olaj víz A jelenség gázos zónák jelenlétére utal általában. gázos zónában a rugalmas os fázisváltás (kompresszió helyett dilatáció v. fordítva), a hullám sebessége lecsökken, ezért a GOC-ről később érkezik reflexió ismét os fázisváltással.

38 Bright spot

39 VSP Intervallumsebesség mélységfüggése határozható meg, mely értékek felhasználhatók a reflexiós szelvények beérkezési időmélység transzformációjához.

40 Mélységszelvény

41 Szeizmikus szekvenciák

42 VSP

Hasonló dokumentumok

SZEIZMOLÓGIA. Összeállította: dr. Pethő Gábor

SZEIZMOLÓGIA. Összeállította: dr. Pethő Gábor SZEIZMOLÓGIA Összeállította: dr. Pethő Gábor Történeti bevezető A XIX. század a rugalmasságtan elmélete szempontjából termékeny időszaknak bizonyult: 1821-22-ben adta meg Navier és Cauchy a rugalmasságtan