jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Zpracování seismických dat část B: Seismický paprsek VI. Azimut a inklinace seismického paprsku Josef Havíř havir@ipe.muni.cz jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat a) Azimut a inklinace Seismický signál přichází na stanici z určitého směru, definovaného jeho azimutem a inklinací. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Azimut je orientovaný úhel, který svírá daný směr s poledníkem. Inklinace je úhel, který svírá daný vektor s horizontálou (nebo vertikálou). jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Inklinace seismického paprsku se mění s epicentrální vzdáleností. Inklinace měřená od vertikály ve zdroji - take-off úhel jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat b) Kmitání částic kontinua a směr seismického paprsku P vlna je podélnou vlnou - částice kontinua kmitají ve směru šíření paprsku. Toto usměrnění se nenazývá "polarizací" v užším slova smyslu (protože plyne už jen z toho, že jde o podélnou vlnu). S vlna je vlnou příčnou - částice kontinua kmitají ve směru kolmém na šíření paprsku. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Vlivem interference objemových vln při lomu na volném rozhraní dochází ke generování zvláštních polarizovaných vln, které se pak šíří podél rozhraní (povrchu). Nazývají se proto vlny povrchové. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Compressional Wave (P-Wave) Animation Převzato z presentace Braile L., Braile S. (2011): Making Waves: Seismic Waves Activities and Demonstrations jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Shear Wave (S-Wave) Animation Převzato z presentace Braile L., Braile S. (2011): Making Waves: Seismic Waves Activities and Demonstrations jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Rayleigh Wave (R-Wave) Animation Převzato z presentace Braile L., Braile S. (2011): Making Waves: Seismic Waves Activities and Demonstrations jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Love Wave (L-Wave) Animation Převzato z presentace Braile L., Braile S. (2011): Making Waves: Seismic Waves Activities and Demonstrations jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Částice tak ve vhodně orientovaném dvourozměrném řezu vykonávají pohyb charakterizující typ seismické vlny. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat c) Určení azimutu na základě polarizační analýzy P vlny Usměrnění kmitání u podélné vlny lze využít k určení azimutu a inklinace seismického paprsku v místě detekce. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Při znázornění všech tří vzájemně kolmých složek záznamu třísložkové seismologické stanice je patrné, že amplitudy se v různých směrech zřetelně liší. Tato skutečnost je výsledkem usměrnění v jediném směru – do tří vzájemně kolmých sledovaných směrů se pak podélná vlna promítá různou měrou v závislosti na směru polarizace. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat V případě vzdálených zemětřesení je detekován signál s velkými hodnotami inklinace, tedy signál přicházející z hloubky. Usměrnění podélné vlny se pak projevuje tak, že největší amplitudy signálu jsou zjištěny na vertikální složce záznamu, kmitání v horizontálním směru se děje s výrazně menší amplitudou. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Rozdíl je také v amplitudě kmitání ve směru sever-jih a východ-západ. Při polarizační analýze je využito usměrnění podélné vlny ve směru šíření signálu. Je tedy hledán takový horizontální směr, ve kterém je amplituda vlny maximální – ve směru kolmém na tento směr by naopak měla být amplituda užitečného signálu nulová. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Signál horizontálních složek je v rámci polarizační analýzy přepočítáván tak, že je uměle počítán signál, který by byl zaznamenán na horizontálních složkách pootočených vůči zeměpisným souřadnicím o určitý známý úhel. Cílem je nalézt takové pootočení, při kterém je signál na jedné složce maximální, zatímco na druhé složce zcela vymizí. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Hledaný směr je popsán dvěma azimuty s rozdílem 180° - oba azimuty tedy popisují jedinou přímku. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Hledaný směr je popsán dvěma azimuty s rozdílem 180° - azimuty tedy popisují dva opačné směry na jediné přímce. Pouze jeden z azimutů je back-azimut. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Při polarizační analýze v ploše kolmé k zemskému povrchu a paralelní se směrem maximální horizontální amplitudy lze ale snadno určit inklinaci vektoru pohybu kmitajících částic. Vertikální složka vektoru může směřovat vzhůru nebo dolů, podle toho zda impuls směřuje od zdroje či ke zdroji. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat V případě zemětřesení signál přichází z nitra Země, nikoli z atmosféry, což jasně určuje, který z nalezených azimutů je back-azimut. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat Známe-li back-azimut a epicentrální vzdálenost, můžeme určit polohu epicentra otřesu. Přibližné určení epicentra zemětřesení je tedy v ideálních případech možné i jen ze záznamu jedné jediné seismické stanice. Přesnost tohoto určení však není velká. Přesnost závisí na kvalitě záznamu a na dobré znalosti prostředí, kterým prochází seismický signál. jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat d) Inklinace seismického paprsku hloubka >> epicentrální vzdálenost Paprsek protíná nodální kouli v horní hemisféře Vysoké hodnoty inklinace jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat hloubka << epicentrální vzdálenost Paprsek protíná nodální kouli v dolní hemisféře. Pro mělké jevy v některých vzdálenostech mohou být hodnoty inklinace relativně malé jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat hloubka << epicentrální vzdálenost Hodnota inklinace roste s epicentrální vzdáleností jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat hloubka << epicentrální vzdálenost Regionální jevy jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat hloubka << epicentrální vzdálenost Vzdálené jevy (Indie) jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat hloubka << epicentrální vzdálenost Vzdálené jevy (Japonsko) jaro 2018, Brno Zpracování seismických dat efekty povrchových jevů Zvukové vlny (signál přichází z atmosféry)