جهاز قياس الزلازل في قاع المحيط
جهاز قياس الزلازل في قاع المحيط ( OBS ) هو جهاز قياس الزلازل الذي تم تصميمه لتسجيل حركة الأرض تحت المحيطات والبحيرات من مصادر من صنع الإنسان ومصادر طبيعية.
تُستخدم أجهزة الاستشعار في قاع البحر لمراقبة الأحداث الصوتية والزلزالية . قد تحدث الإشارات الزلزالية والصوتية بسبب مصادر مختلفة، مثل الزلازل والهزات وكذلك المصادر الاصطناعية. يُنتج حساب البيانات وتحليلها معلومات حول نوع المصدر، وفي حالة الأحداث الزلزالية الطبيعية، الجيوفيزياء والجيولوجيا لقاع البحر والقشرة العميقة. سيعطي نشر OBS على طول ملف تعريف معلومات حول البنية العميقة لقشرة الأرض والوشاح العلوي في المناطق البحرية. قد يكون OBS مزودًا بحد أقصى من جيوفون ثلاثي المكونات بالإضافة إلى هيدروفون ، وبالتالي فهو يحتاج إلى سعة تزيد عن 144 ميجا بايت، وهو الحد الأدنى لملف تعريف MCS المناسب. في المسح النموذجي، يجب أن تكون الأدوات جاهزة للعمل لعدة أيام (يمكن أن تتجاوز عمليات النشر 12 شهرًا)، [1] مما يتطلب سعة تخزين بيانات تزيد عن 500 ميجا بايت. وتتطلب التجارب الأخرى، مثل التحقيقات التصويرية المقطعية ضمن المسح ثلاثي الأبعاد أو الرصد الزلزالي، قدرات أكبر.
حزمة الأدوات
يتكون جهاز OBS من كرة من الألومنيوم تحتوي على أجهزة استشعار وإلكترونيات وبطاريات قلوية كافية لتدوم 10 أيام في قاع المحيط وجهاز تحرير صوتي . يتم تجميع نصفي الكرة معًا بحلقة O ومشبك معدني لربط النصفين معًا. يتم وضع فراغ طفيف على الكرة لضمان الختم بشكل أفضل. تطفو الكرة بمفردها، لذلك يلزم وجود مرساة لإغراق الأداة في القاع. في هذه الحالة، تكون المرساة عبارة عن لوحة معدنية مسطحة يبلغ قطرها 40 بوصة (1.02 متر). تم تصميم الأداة لتكون قادرة على الانتشار والاسترداد من أي سفينة تقريبًا. كل ما هو مطلوب (للنشر والاسترداد) هو مساحة سطح كافية لحمل الأدوات ومراسيها وذراع قادر على رفع جهاز OBS عن السطح وتأرجحه لإنزاله في الماء. يتم تثبيت جهاز OBS بالمرساة ثم إسقاطه (برفق) على الجانب.
عمل
تعتمد أجهزة قياس الزلازل على مبدأ القصور الذاتي. يستقر جسم جهاز قياس الزلازل بشكل آمن على قاع البحر. وفي الداخل، تتدلى كتلة ثقيلة على زنبرك بين مغناطيسين. وعندما تتحرك الأرض، يتحرك جهاز قياس الزلازل ومغناطيساته أيضًا، لكن الكتلة تبقى لفترة وجيزة حيث هي. ومع تذبذب الكتلة عبر المجال المغناطيسي، فإنها تنتج تيارًا كهربائيًا يقيسه الجهاز. جهاز قياس الزلازل نفسه عبارة عن أسطوانة معدنية صغيرة؛ ويتكون باقي جهاز قياس الزلازل الذي يبلغ حجمه حجم خزانة الملابس من معدات لتشغيل جهاز قياس الزلازل (مسجل بيانات وبطاريات)، ووزن لإغراقه في قاع البحر، وجهاز تحرير صوتي يتم التحكم فيه عن بعد، وتعويم لإعادة الجهاز إلى السطح.
أنواع OBS
إن حركة الأرض الناتجة عن الزلازل قد تكون صغيرة للغاية (أقل من مليمتر) أو كبيرة (عدة أمتار). والحركات الصغيرة لها ترددات عالية، لذا فإن مراقبتها تتطلب قياس الحركة عدة مرات في الثانية وتنتج كميات هائلة من البيانات. أما الحركات الكبيرة فهي نادرة للغاية، لذا فإن الأجهزة تحتاج إلى تسجيل البيانات بشكل أقل تكرارًا، لتوفير مساحة الذاكرة وطاقة البطارية للاستخدامات الأطول. وبسبب هذا التنوع، صمم المهندسون نوعين أساسيين من أجهزة قياس الزلازل:
مراقبة OBS لفترة قصيرة
تسجل هذه الأجهزة حركات عالية التردد (تصل إلى مئات المرات في الثانية). ويمكنها تسجيل الزلازل الصغيرة قصيرة المدة، كما أنها مفيدة لدراسة عشرات الكيلومترات الخارجية من قاع البحر. التفاصيل الفنية لنموذجين: WHOI D2 وScripps L-CHEAPO.
مراقبة OBS طويلة المدى
إنها تسجل نطاقًا أوسع بكثير من الحركات، بترددات تتراوح بين حوالي 10 في الثانية إلى مرة أو مرتين في الدقيقة. وهي تستخدم لتسجيل الزلازل متوسطة الحجم والنشاط الزلزالي بعيدًا عن الجهاز. التفاصيل الفنية لنموذجين: نظام مراقبة الزلازل طويل المدى من معهد وودز هول وأنظمة مراقبة الزلازل طويلة المدى من معهد سكريبس.
OBS مخصص
بدأت تطوير أنظمة الرصد الزلزالي المخصصة، مع تزايد الحاجة إلى التوسع في التغطية في مجال علم الزلازل [2] وضرورة النشر الدائم. أحد التخصيصات لتحسين جودة بيانات مقاييس الزلازل هو حفر بئر لقياس الزلازل في غلاف من الألومنيوم في السطح (~1 م) لخلق الاستقرار في الرواسب اللينة لقاع المحيط. [2] تخصيص آخر ممكن هو إضافة مقياس ضغط تفاضلي (DPG) و/أو مقياس تيار ، لفهم كيفية تغير الضغط حول مقياس الزلازل. [2] يمكن أن يكون من العملي أيضًا تخزين مسجل البيانات والبطارية في كرة زجاجية من نوع Benthos لتكون قادرة على الاتصال بالسفينة من خلال استخدام مركبة يتم تشغيلها عن بُعد (ROV) ، [3] وهو تقدم ضروري للحصول على عمليات نشر دائمة لأنظمة الرصد الزلزالي والحفاظ عليها.
المزايا
إن الساعات المستقرة للغاية تجعل القراءات من العديد من أجهزة قياس الزلازل البعيدة قابلة للمقارنة. (بدون طوابع زمنية موثوقة، فإن البيانات من أجهزة مختلفة ستكون غير قابلة للاستخدام). كان تطوير هذه الساعات تقدمًا حاسمًا لعلماء الزلازل الذين يدرسون باطن الأرض. بعد استعادة جهاز قياس الزلازل في قاع المحيط، يمكن للعلماء تفريغ بيانات الجهاز عن طريق توصيل كابل بيانات. توفر هذه الميزة مهمة تفكيك الغلاف الواقي للجهاز بعناية أثناء وجودهم على متن سفينة متدحرجة. إن القدرة على توصيل جهاز قياس الزلازل بمرسى أو مرصد يجعل بيانات الجهاز متاحة على الفور. هذه ميزة ضخمة لعلماء الجيولوجيا الذين يسارعون إلى الاستجابة لزلزال كبير.
العيوب
البيئة التي تنتشر فيها هذه الأجهزة تعقد الطرق القياسية المستخدمة في تحليل البيانات بسبب المحيط الموجود أعلى جهاز قياس الزلازل، على عكس الهواء الحر فوق محطة أرضية نموذجية. [5] كما أن هذه الأجهزة لقياس الزلازل لديها نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة بسبب الضوضاء الناتجة عن حركة المحيطات بسبب المد والجزر الذي تحركه الرياح، وخاصة في فترات 7 و14 ثانية. [6] يمكن أن تؤدي هذه الحركة الطويلة والتيار المتدفق حول جهاز قياس الزلازل إلى حدوث مشاكل تتعلق بالضوضاء الطويلة على المكونات الأفقية لأن الرواسب الناعمة (المشبعة) التي يرتكز عليها جهاز قياس الزلازل أكثر عرضة للسماح لجهاز قياس الزلازل بالميل [7] ومن الناحية المثالية، لن يتحرك المكون الأفقي ويكون عموديًا على الجاذبية للحصول على أفضل النتائج من جهاز قياس الزلازل. كما تعمل الرواسب المشبعة على تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء بشكل كبير [8] لأن سرعة الموجات P و S تنخفض ويتم حبس الموجات الزلزالية في طبقة الرواسب مما يخلق رنينًا بسعة كبيرة بسبب الحفاظ على الطاقة .
عمليات نشر ملحوظة
كانت تجربة Big Mantle Electromagnetic and Tomography (Big MELT) واحدة من أكبر عمليات نشر OBS على الإطلاق، [9] والتي شملت ما يقرب من 100 OBS في East Pacific Rise بهدف فهم تكوين الصهارة وتطور سلسلة منتصف المحيط . مبادرة كاسكاديا [10] [8] هي عملية نشر بحرية / برية لمراقبة تشوه صفيحتي خوان دي فوكا وجوردا ، بالإضافة إلى موضوعات تتراوح من زلازل الدفع الضخم إلى بنية القوس البركاني في شمال غرب المحيط الهادئ . كانت تجربة هاوايان PLUME (ذوبان الأعمدة والغلاف الصخري تحت البحر) [11] عملية نشر برية / بحرية (في الغالب بحرية) لفهم نوع عمود الوشاح الموجود تحت هاواي بشكل أفضل وفهم صعود الوشاح في هذه المنطقة وعلاقته بالغلاف الصخري بشكل أفضل . تم نشر بنية النطاق العريض للغلاف الصخري والغلاف المرن من تجربة منطقة كاليفورنيا البحرية (ALBACORE) [12] من عام 2010 إلى عام 2011 لـ 34 من OBS للمساعدة في فهم التفاعل التكتوني بشكل أفضل عند حدود صفيحة المحيط الهادئ وأمريكا الشمالية وأنماط تشوه صفيحة المحيط الهادئ والصفائح الدقيقة القريبة.
مراجع
- ^ "الصفحة الرئيسية". obsip.org .
- ^ abc Romanowicz, Barbara , et al. "MOISE: A pilot experiment towards long term sea-floor geophysical observatories." EARTH PLANETS AND SPACE 50 (1998): 927–938
- ^ Stutzmann, Eléonore, et al. "MOISE: a prototype multiparameter ocean-bottom station." نشرة الجمعية الأمريكية لعلم الزلازل 91.4 (2001): 885–892.
- ^ ريفز، ز.، وف. ليكيك، تقييد بنية الغلاف الصخري عبر الحدود الكاليفورنية باستخدام وظائف المستقبل، ملخص الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي (معرف التحكم 1807272)، اجتماع الخريف 2013.
- ^ بوستوك، إم جي، وأيه إم تريهو . "التحلل الميداني الموجي لصور الزلازل في قاع المحيط". نشرة جمعية الزلازل الأمريكية 102.4 (2012): 1681-1692.
- ^ Dolenc, David, et al. "Observations of infragravity waves at the Monterey ocean bottom broadband station (MOBB)." Geochemistry, Geophysics, Geosystems 6.9 (2005).
- ^ Duennebier, Frederick K., Grant Blackinton, and George H. Sutton. "Current-generated noise registered on ocean bottom seismometers." Marine Geophysical Researches 5.1 (1981): 109–115.
- ^ ab Yang, Xiaotao (3 يناير 2019). "تحليل شامل للجودة لوظائف جرين التجريبية في أجهزة قياس الزلازل في قاع المحيط في كاسكاديا". رسائل البحوث الزلزالية . 90 (2): 744-753. doi :10.1785/0220180273. S2CID 134750386.
- ^ "الذوبان الكبير".
- ^ "خلفية مبادرة كاسكاديا | فريق رحلة مبادرة كاسكاديا".
- ^ لاسكي، جابي؛ كولينز، جيه؛ وولف، سي؛ ويراراتني، دي؛ سليمان، ستانلي؛ ديتريك، آر؛ أوركوت، جون؛ بيركوفيتشي، ديفيد؛ هاوري، إريك (30 نوفمبر 2006). "مشروع PLUME الهاواي يكمل بنجاح أول عملية نشر له". ملخصات اجتماع الخريف للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي . -1 : 0657. رمز Bibcode : 2006AGUFM.V13B0657L.
- ^ "نسخة مؤرشفة". مؤرشفة من الأصل في 2015-01-16 . تم استرجاعها في 2013-12-04 .
{{cite web}}:CS1 maint: نسخة مؤرشفة كعنوان ( رابط )
روابط خارجية
- "OBS الفرنسية"
- "https://woodshole.er.usgs.gov/operations/obs/whatobs.html"
- "كم أوبس"
- "تكنولوجيا جيومار"
