지진원

지진원은 반사 및 굴절 지진 조사를 수행하기 위해 사용되는 제어된 지진 에너지를 생성하는 장치입니다.지진원은 다이너마이트와 같이 단순할 수도 있고 특수 공기총과 같은 보다 정교한 기술을 사용할 수도 있다.지진원은 단일 펄스 또는 연속적인 에너지 스위프를 제공하여 물이나 암석 층과 같은 매체를 통해 이동하는 지진파를 발생시킬 수 있습니다.파동의 일부는 반사되고 굴절되며 지오폰이나 하이드로폰과 ^[1]같은 수신기에 의해 기록된다.

지진원은 얕은 지반 구조 조사, 엔지니어링 현장 특성 파악, 석유 및 광물 매장량 탐색, 지표면 단층 지도 작성 또는 기타 과학적 조사를 위해 심층 구조 연구에 사용할 수 있다.소스로부터의 리턴 신호는 소스 위치를 기준으로 알려진 위치의 지진 센서(지진 센서 또는 하이드로폰)에 의해 감지된다.기록된 신호는 전문가 처리 ^[2]및 해석을 거쳐 지표면에 대한 이해 가능한 정보를 얻을 수 있습니다.

소스 모델

지진원 신호에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

1. 임펄스 신호를 생성합니다.
2. 대역 제한
3. 생성된 파동은 시간에 따라 달라집니다.

위의 모든 속성을 나타내는 일반화 방정식은 다음과 같습니다.

$({displaystyle s(t)=\display e^{-\alpha t^{2}}\sin(2\pi f_{max}t)})$

$여기$서 ${\displaystyle f_{}}$ ${\displaystyle m_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$x {\$displaystyle f_{max}}$는 생성된 ^[3]파형의 최대 주파수 성분입니다.

소스 유형

망치

가장 기본적인 지진원은 썰매 망치로 땅을 직접 치거나 더 일반적으로 땅 위의 금속판인 망치와 판이라고 알려져 있습니다.지표면 아래 약 20m까지의 지진 굴절 조사에 유용하다.

폭발물

지진 발생원으로 가장 널리 사용되는 폭발물은 젤라틴 다이너마이트로 알려져 있다.이러한 역산물은 세 가지 하위 범주로 분류됩니다. 직선 젤라틴은 화학식₃₅ CH₂(ONO)₃로 글리세릴 트리니트레이트라고도 알려진 니트로글리세린이 활성 성분이고 암모니아 젤라틴은 화학식인 아질산 암모니아 젤라틴입니다.활성₄₃ 성분으로서의 NHNO 및 대부분 니트로글리세린으로 구성된 세미 젤라틴.^[4]

폭발이 일어나면 폭발물은 매우 ^[5]빠르게 많은 양의 팽창 가스를 방출하여 지진파의 ^{[citation needed]}형태로 주위에 엄청난 압력을 가한다.

폭발물이 제공하는 ^[6]신뢰성과 에너지 효율 때문에 폭발물을 지진 발생원으로 사용하는 것은 수십 년 동안 실천되어 왔다.이러한 ^{[citation needed]}공급원은 퇴적물의 두께가 높기 때문에 육지와 습지 환경에서 가장 일반적으로 사용됩니다.반사 조사를 위해 현장에서 사용되는 일반적인 전하 크기는 단일 구멍 선원의 경우 0.25 kg ~ 100 kg, 다중 구멍 선원의 경우 0.25 kg ~ 250 kg 이상이며 굴절 조사의 ^[4]경우 2500 kg 이상에 이를 수 있다.

다이너마이트 및 기타 폭발물은 비용 절감, 어려운 지형에서의 이동 용이성 및 다른 ^[7]발생원에 비해 정기적인 유지보수가 부족하기 때문에 효율적인 지진 발생원이지만, 특정 지역에서 폭발물 사용이 제한되고 있어 다른 지진 ^[6]발생원에 대한 인기가 높아지고 있다.

예를 들어, 헥사니트로스틸벤은 아폴로 달 활성 지진 ^[8]실험의 일부로 사용된 썸퍼 모르타르 원형 캐니스터의 주요 폭발물 충전재였다.일반적으로 폭발물은 지하 6~76m(20~250ft)의 구멍에 배치되며, 이를 위해 전용 드릴링 장비로 구멍을 뚫는다.이러한 유형의 지진 시추는 종종 "숏 홀 시추"라고 불립니다."Shot Hole 드릴링"에 사용되는 일반적인 드릴링 장비는 ARDCO K 4X4 버기에 장착된 ARDCO C-1000 드릴입니다.이러한 드릴 굴착장치는 종종 물이나 공기를 사용하여 시추를 돕습니다.

공기총

공기총은 해양 반사 및 굴절 조사에 사용됩니다.14~21MPa(2000~3000lbf/in²)의 압력으로 압축 공기로 가압되는 하나 이상의 공압 챔버로 구성됩니다.공기총은 수면 아래로 가라앉아 지진선 뒤로 예인된다.공기총을 발사하면 솔레노이드가 작동하여 고압 공기를 한쪽 챔버에서 일반적으로 균등하게 가압된 두 챔버 사이에서 균형을 유지되는 셔틀의 후면으로 방출합니다.첫 번째 챔버에서 공기 압력이 순간적으로 낮아지면 셔틀이 첫 번째 챔버로 빠르게 이동할 수 있으며, 두 번째 챔버에서 셔틀 뒤에 있는 고압 공기 저장고가 포트를 통해 바다로 직접 방출되어 음향 ^[9]에너지의 펄스를 생성합니다.공기총 어레이는 크기가 다른 최대 48개의 개별 공기총으로 구성되거나 특정 공기총 부피가 함께 집속될 수 있습니다.모든 어레이의 발화는 건 컨트롤러에 의해 제어되며, 일반적으로 ± 1 또는 2밀리초의 공차 범위 내에서 수행됩니다. 초기 충격파를 최적으로 생성한 후 기포의 잔향을 최소화하는 것이 목적입니다.셔틀이 자화되기 때문에 솔레노이드 값을 해제할 때 첫 번째 챔버로 빠르게 이동하면 소량의 전류가 공급되며, 이는 사실상 발사 건이 건 컨트롤러로 반환되는 타이밍 신호입니다.또한 건포트에서 기존의 측정 거리에 위치한 근접장 하이드로폰은 정확한 건 타이밍 검증을 위해 첫 번째 브레이크 신호를 하이드로폰에 계시하기 위해 사용할 수 있다.

공기총 유지보수는 총이 잘못 발사될 수 있기 때문에 중요합니다. 최악의 경우 솔레노이드 밸브의 손상이나 O링 누출과 같은 총 자체의 결함으로 인해 총이 동기화되지 않은 상태로 반복적으로 발사되는 자동발사입니다.단일 자동발사포는 전체 어레이 버블 시그니처를 손상시킬 수 있으며, 검출되지 않을 경우 초기 데이터 처리 중에 장애가 발견되었을 때 단일 자동발사포에 대해서만 다수의 지진선이 재발사될 수 있습니다.

전개 및 회수를 위한 정상적인 취급 중에는 에어건을 갑판에서 최적의 작동 압력까지 완전히 가압해서는 안 되며 전개 및 회수를 위해 500psi까지 에어 다운시키는 것이 일반적입니다.압력으로 갑판에서 사격포를 시험하는 것도 나쁘고 위험한 관행이다.관측자나 항해사가 실수로 갑판에 총을 쏘는 것을 방지하기 위한 격리 시스템도 마련되어야 한다.갑판에 고압 공기가 방출되면 손가락이 절단될 수 있으며 피부를 통한 고압 주입 부상, 지진 환경에서는 거의 치료 불가능하고 치명적인 부상을 초래할 수 있습니다.포수는 눈과 청력을 보호하고 노출되지 않은 피부 노출을 최소화하기 위해 필요한 개인 보호 장비를 착용해야 합니다.

공기총은 최고 등급의 내식성 스테인리스강으로 제작됩니다.큰 챔버(1L 또는 70cu in)는 저주파 신호를 주고 작은 챔버(1L 미만)는 더 높은 주파수 신호를 주는 경향이 있습니다.

플라즈마 음원

플라즈마 음원(PSS)은 스파크 갭 음원 또는 단순히 스파커라고 불리며 물속에서 매우 낮은 주파수의 음파 펄스를 만드는 수단입니다.각 발화마다 전하가 대형 고압 콘덴서 뱅크에 축적된 후 물 속의 전극을 가로질러 호 모양으로 방출됩니다.수중 스파크 방전은 고압 플라즈마와 증기 기포를 발생시켜 팽창과 붕괴를 일으켜 큰 ^[10]소리를 낸다.생성되는 소음의 대부분은 20 - 200Hz로 지진 및 음파탐지기 애플리케이션에 모두 유용하다.

잠수부들에^{[citation needed]} 대한 비살상 무기로 PSS를 사용할 계획도 있다.

텀퍼 트럭

1953년에 다이너마이트 공급원의 대안으로 무게 감소 썸퍼 기술이 도입되었다.

썸퍼 트럭(또는 중량 감소)은 지진원을 제공하는 데 사용할 수 있는 차량에 장착된 지반 충격 시스템입니다.무거운 중량은 트럭 뒤쪽에 있는 호이스트에 의해 상승되며 일반적으로 약 3m를 떨어뜨려 ^[11]지면에 충격을 가합니다(또는 "쿵").신호를 증가시키기 위해 무게를 같은 지점에서 두 번 이상 떨어뜨릴 수 있으며, 공간 필터링에 의해 지진 신호를 강화하도록 치수를 선택할 수 있는 어레이 내의 몇몇 인근 장소에서 쿵쾅거리면서 신호를 증가시킬 수도 있다.

더 진보된 썸퍼는 "가속 중량 강하"(AWD)라고 불리는 기술을 사용합니다. 여기서 고압 가스(최소 7MPa(1000파운드/in²)는 무거운 중량 망치(5,000kg(11,000파운드))를 가속시켜 2~3미터(7~9피트) 거리에서 바닥판에 부딪힙니다.신호 대 노이즈 비율을 높이기 위해 여러 개의 쿵 소리가 적층됩니다.AWD는 중력 강하보다 더 많은 에너지와 더 많은 소스 제어를 가능하게 하여 더 나은 깊이 침투와 신호 주파수 내용 제어를 제공합니다.

몇 미터 간격으로 횡선이 있는 심하게 쿵쾅거리는 지진선이 토양의 장기 교란을 일으킬 수 있지만, 쿵쾅거리는 것은 ^{[12][citation needed]}샷홀에 폭발물을 발사하는 것보다 환경에 덜 해를 끼칠 수 있다.썸퍼(나중에 Vibroseis와 공유)의 장점은 특히 정치적으로 불안정한 지역에서 폭발물이 필요하지 않다는 것이다.

전자기 펄스 에너지원(비폭발)

EMP 선원은 전자기 및 전자기 원리에 기초한다.

지진 진동자

지진진동자는 충격원에 의해 공급되는 근순간 에너지와는 대조적으로 에너지 신호를 장기간에 걸쳐 지구로 전파한다.이 방법으로 기록된 데이터는 확장 소스 신호를 임펄스로 변환하기 위해 상관되어야 합니다.이 방법을 이용한 소스 신호는 원래 이동식 베이스 유닛에 장착된 서보 제어 유압 진동자 또는 쉐이커 유닛에 의해 생성되었지만, 전자 기계 버전도 개발되었습니다.

비브로세이스 탐사기법은 1950년대 콘티넨탈석유회사(코노코)가 개발한 것으로 특허가 만료될 때까지 상표였다.

부머 소스

부머 음원은 주로 공학 조사 적용에 사용되는 얕은 물 지진 조사에 사용된다.부머들은 측량선 뒤에서 떠다니는 썰매를 타고 예인된다.플라즈마 소스와 마찬가지로 부머 소스는 캐패시터에 에너지를 저장하지만 스파크를 발생시키는 대신 평평한 나선형 코일을 통해 방전됩니다.코일에 인접한 동판은 캐패시터가 방전됨에 따라 코일로부터 구부러진다.이 굴곡은 지진 ^[13]펄스로서 물속으로 전달된다.

원래 저장 캐패시터는 측량 용기의 강철 컨테이너(뱅 박스)에 들어 있었습니다.사용되는 고전압(일반적으로 3,000V)에는 무거운 케이블과 강력한 안전 용기가 필요했습니다.최근에는 저전압 부머를 이용할 ^[14]수 있게 되었다.견인된 썰매에 캐패시터를 사용하여 효율적인 에너지 회수, 저전압 전원 공급 장치 및 경량 케이블을 제공합니다.저전압 시스템은 일반적으로 도입이 용이하고 안전에 대한 우려가 적습니다.

소음원

또한 상관 기반 처리 기법은 지진학자들이 자연(예: 해양 미세 지진) 또는 인공(예: 도시) 배경 소음을 지진 ^[15]발생원으로 사용하여 지구 내부를 여러 척도로 촬영할 수 있도록 한다.예를 들어 균일한 지진 조명의 이상적인 조건 하에서 두 지진계 사이의 소음 신호의 상관관계를 통해 양방향 지진 임펄스 응답의 추정치를 얻을 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 반사 지진학
• 지진 굴절

레퍼런스

참고 문헌

• 크로포드, J. M., 도티, W. E. N. 및 Lee, M. R., 1960, 연속 신호 지진계, 지구 물리학 협회, 25, 95–105.
• 로버트 E.보안관, 응용지질물리학 백과사전 (지질물리학 참고자료 제13호) 제4판, 2002년 429쪽.ISBN 978-1560801184.
• Snieder, Roel (2004-04-29). "Extracting the Green's function from the correlation of coda waves: A derivation based on stationary phase". Physical Review E. American Physical Society (APS). 69 (4): 046610. Bibcode:2004PhRvE..69d6610S. doi:10.1103/physreve.69.046610. ISSN 1539-3755.
• 지진파 전파 모델링 및 반전, Phil Bording [1]
• 지진파 방정식의 도출은 여기에서 확인할 수 있다.[2]

외부 링크

• 썸퍼 트럭이 움직이는 사진
• 북극 피신처 텀퍼 트레일
• 유타 섬퍼 트레일
• 텍사스 대학의 비치명 수영선수 중성화 연구, 2002년 5월 42페이지
• Vibroseis, Omnilaw International, 텍사스 코퍼레이션
• 3D 지상 지진 획득 시 Vibroseis 그림