ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia W. D ebski debski@igf.edu.pl
Plan wykładu z geofizyki - (Seismologia) 1. Geofizyka litosfery (Sejsmologia): trz esienia Ziemi sejsmologia obserwacyjna fale sejsmiczne fizyka trz esień Ziemi ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 1
Geofizyka Litosfery Geofizyka litosfery to cześć geofizyki zwiazana z badaniami Globu Ziemskiego jako bryły sztywnej. Dziś bedziemy zajmować sie z jej cześci a zwiazana z własnościami mechanicznymi. Subdyscypliny: Sejsmologia (trz esienia Ziemi i fale sejsmiczne) Geodynamika/tektonika (geologia) Geofizyka poszukiwawcza (budowa) Fizyka wn etrza ziemi (dynamika) ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 2
Sejsmiczność Ziemi Media donosza tylko o wielkich trzesieniach Ziemi i ich dramaty- cznych skutkach. Czy wiemy jednak ile rocznie, jakie duże i gdzie wystepuja trzesienia Ziemi? ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 3
Sejsmiczność Ziemi - statystyka (USGS) Magnituda Ilość 8-1 7-8 15 6-7 134 5-6 1319 4-5 13 000 3-4 130 000 2-3 1,300 000 ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 4
Sejsmiczność Ziemi - globalna ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 5
Sejsmiczność Europy ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 6
Sejsmiczność Polski ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 7
Pochodzenie trz esień Ziemi - budowa Ziemi ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 8
Pochodzenie trz esień Ziemi - budowa Ziemi ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 9
Pochodzenie trz esień Ziemi - teoria płyt tektonicznych ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 10
Pochodzenie trz esień Ziemi - teoria płyt tektonicznych ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 11
Pochodzenie trz esień Ziemi - teoria płyt tektonicznych ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 12
Pochodzenie trz esień Ziemi - teoria płyt tektonicznych ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 13
Strefy Wadati-Beniofa ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 14
Strefy Wadati-Beniofa ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 15
Strefy Wadati-Beniofa ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 16
Trzesienia Ziemi wewnatrz-płytowe (ang. intraplate) ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 17
Przykład - Kaliningrad 2004 ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 18
Wstrzasy indukowane 1980 1999 40000 40000 30000 30000 No. of events 20000 10000 20000 10000 No. of events 0 1980 1984 1988 1992 1996 2000 Year 0 ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 19
Wstrzasy indukowane km 22 24 26 28 30 32 34 36 38 12 12 10 10 8 8 6 6 km km 4 4 2 2 0 0 2 2 22 24 26 28 30 32 34 36 38 km ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 20
Wstrzasy indukowane 14 16 18 20 22 24 56 56 54 54 52 52 50 50 14 16 18 20 22 24 ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 21
Wulkany ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 22
Wstrzasy podmorskie i Tsunami ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 23
Wstrzasy podmorskie i Tsunami (+MPEG) ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 24
Trzesienie Ziemi - intensywność drgań ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 25
Skale makrosejsmiczne Skale makroseismiczne służa nie do oceny wielkości wstrzasu ale do semiilościowego opisu intensywności drgań gruntu w danym miejscu wywołane przez określone trz esienie ziemi. ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 26
Skale makrosejsmiczne (EMS-98) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Nie odczuwane Odczute przez nieliczne osoby Słabe Odczuwane wewnatrz budynków i nielicznie na zewnatrz Silne Niewielkie uszkodzenia Widoczne uszkodzenia Duże uszkodzenia Zniszczenia Duże zniszczenia Dewastacja Całkowite zniszczenie i zruinowanie ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 27
Magnituda sejsmiczna Magnituda sejsmiczna to wielkość używana do opisu wielkości ( siły ) trzesienia Ziemi. Istnieja różne skale magnitud ale do opisu wielkości naturalnych trzesień Ziemi używana jest powszechnie skala Richtera. Według tej skali magnituda to logarytm maksymalnej amplitudy drgań gruntu o dominujacym okresie T mierzona przez standardowy seismometr Woody-Andersona w odległości 100 km od epicentrum. ( ) A max 100km M = A ln + B T Różnica 2 jednostek magnitudy to 1000 iloraz energii ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 28
Prawo Gutenberga-Richtera Prawo to określa zwiazek pomiedzy czestości a wystepowania wstrzasów a ich magnituda. ln(n) = a bm Stała b ma zwykle wartość około 1. Wyznacza ona stosunek pomiedzy ilościa małych i dużych trzesień Ziemi. Mniejsze b oznacza relatywny wzrost ilości dużych trzesień i vice versa. ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 29
Prawo Gutenberga-Richtera Histogram rozkładu magnitudy lokalnej M 600 500 Liczba wstrząsów 400 300 200 100 0 2.5 3 Więcej Magnituda ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 30
Sejsmometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 31
Sejsmometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 32
Seismometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 33
Seismometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 34
Sejsmometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 35
Sejsmometry ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 36
Sieci sejsmiczne - FDSN ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 37
Sieci sejsmiczne - VEBSN ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 38
Sieci sejsmiczne - PLSN ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 39
Obserwatoria IGF PAN ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 40
Centrum ISC ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 41
Centrum EMSC ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 42
Strona Internetowa IGF PAN ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 43
Fale P i S ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 44
Fale P - powstawanie ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 45
Fale P Ruch czastek ośrodka odbywa sie w kierunku propagacji fali ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 46
Fale S - powstawanie ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 47
Fale S Ruch czastek ośrodka odbywa sie w kierunku prostopadłym do kierunku propagacji fali. Możliwe sa dwie polaryzacje fali: pozioma (fale S H ) i pionowa (S V ) - ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 48
Fale P i S - przykład ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 49
Fale powierzchniowe ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 50
Płynne jadro zewnetrzne ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 51
Lokalizacja wstrzasów ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 52
Model PREM ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 53
Model PREM (górny płaszcz) ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 54
Fazy sejsmiczne Focus of earthquake S S S SS P PP P P PKP K P S Inner core Outer core P Lower mantle P 0 10,000 K PPP S P SKS SKP Upper mantle Crust Kilometers ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 55
Fazy sejsmiczne - hodografy ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 56
Fazy sejsmiczne - symulacje ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 57
Koniec ELEMENTY GEOFIZYKI Seismologia- 58