OPUS 14

Tytuł artykułu: Określenie sejsmicznej struktury płaszcza Ziemi na podstawie rejestracji grawimetrów pływowych

Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach konkursu OPUS 14. Nr umowy 2017/27/B/ST10/01600.

Okres realizacji projektu: 18.06.2018 – 17.06.2021

Kwota finansowania: 513 010,00 zł

Zespół projektowy:

Kierownik projektu: dr hab. Monika Wilde-Piórko, email: monika.wilde-piorko@igik.edu.pl

Wykonawcy: dr inż. Przemysław Dykowski, mgr inż. Kamila Karkowska, dr Marcin Polkowski, dr Marcin Sękowski

Celem projektu jest określenie sejsmicznej struktury płaszcza Ziemi na podstawie analizy zapisów fal powierzchniowych generowanych przez trzęsienia ziemi i zarejestrowanych przez grawimetry, zwyczajowo wykorzystywane do rejestracji pływów Ziemi. Fale powierzchniowe penetrują wnętrze Ziemi, tym głębiej im dłuższy jest ich okres. Prędkość fali rozchodzącej się wzdłuż powierzchni Ziemi zależy więc od jej okresu i budowy wnętrza Ziemi. Analiza sygnału zarejestrowanego przez instrumenty pozwoli wyznaczyć krzywe dyspersji fal powierzchniowych, z których poprzez zastosowanie metod inwersyjnych zostaną odtworzone rozkłady prędkości fal sejsmicznych z głębokością, a co za tym idzie będzie można lepiej rozpoznać budowę wnętrza Ziemi.

Współczesne grawimetry pływowe rejestrują względne zmiany przyspieszenia ziemskiego, o charakterze globalnym i lokalnym, bez zniekształceń w paśmie częstości mniejszych niż 1 mHz. Typowe sejsmometry szerokopasmowe rejestrują bez zniekształceń prędkości drgań powierzchni Ziemi w zakresie częstości od 8,3 mHz do 50 Hz. Zapis fal powierzchniowych o częstościach od 1 do 6 mHz, wnikających w płaszcz Ziemi nawet do głębokości 1000 km, jest więc w dużym stopniu zniekształcony przez sejsmometry, a w bardzo małym przez grawimetry. W szczególności analiza zapisów grawimetrów nadprzewodnikowych charakteryzujących się czułością w dziedzinie częstotliwości na poziomie pojedynczych nGal (10-11 m/s2), daje unikalną możliwość badania fal powierzchniowych o długich okresach, co wcześniej było nieosiągalne w badaniach sejsmicznych.

Otrzymane, w wyniku realizacji projektu, modele płaszcza Ziemi będę unikalne, gdyż zostaną opracowane na podstawie zapisów, z których można wyliczyć absolutne wartości prędkości fal sejsmicznych w płaszczu Ziemi. Modele płaszcza Ziemi uzyskane z tomografii pierwszych wstąpień fal objętościowych dają informację względną o rozkładach prędkości. Tym samym otrzymuje się informację o tym jakie są procentowe odchylenia wartości prędkości od zastosowanego modelu referencyjnego. Wypracowaną w projekcie metodykę badań będzie można zastosować do zapisów fal powierzchniowych dowolnych grawimetrów pływowych, pod warunkiem, że będzie dostępne odpowiednie próbkowanie częstości zapisów (minimum 1 Hz). Otrzymane modele płaszcza Ziemi pozwolą na weryfikację już istniejących modeli, otrzymanych na podstawie innych danych i metod sejsmicznych.