Nogle nedslag i en seismologs arbejde

Transkript

1 Nogle nedslag i en seismologs arbejde Trine Dahl-Jensen Seniorforsker De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland GEUS

2 1. Jordskælv mini kursus 2. Storskala strukturer i Grønland 3. Fjeldskred i Grønland

3 1. Jordskælv mini kursus 2. Storskala strukturer i Grønland 3. Fjeldskred i Grønland

4 Jordskælv Et jordskælv danner flere forskellige typer bølger

5 Dr. Inge Lehmann - opdagede jordens indre kerne I 1936 skrev seismologen Inge Lehmann en videnskabelig artikel med titlen P. Artiklen beskriver at jorden har en fast indre kerne i 5100 km dybde, og den gjorde Inge Lehmann verdenskendt. Dengang mente geofysikerne, at jordens kerne var flydende og éns hele vejen igennem. Inge Lehmann viste, at der var nogle observerede rystelsessignaler fra jordskælv, man ikke kunne forklare, medmindre man antog, at jorden har en indre kerne. Siden har den ene undersøgelse efter den anden bekræftet hendes opdagelse. Frem til sin pensionering var hun leder af den seismiske afdeling ved Geodætisk Institut (i dag KMS). Inge Lehmann skrev sin sidste videnskabelige artikel i en alder af 99 år. Inge Lehmann indstiftede med egne penge et rejselegat i 1983, og hun stod i de første år selv for uddelingen. Hun døde i 1993 som 104-årig.

6 P og S bølger udbreder sig i kappen (grøn på billedet), men i større afstand end 103 grader kan de ikke ses, da de afbøjes i den ydre kerne af flydende metal. Inge Lehmann observerede P bølger i skyggezonen, og udledte at jorden havde en indre kerne af metal i fast form.

7 Jordskælv Et jordskælv danner flere forskellige typer bølger

8 P bølger

9 P bølger

10 S bølger

11 S bølger

12 Overflade bølge

13 Overflade bølge

14 Seismometer

15 STS-2 seismometer Et moderne bredbånds seismometer kan måle rystelser fra ca 50 Hz til 0.01 Hz (svingninger med 120 sek. periode)

16

17 minutter P og S bølger udbreder sig med forskellig hastighed. En tidsforskel kan derfor omregnes til en afstand

18 Lokalisering af et jordskælv P sek S sek S-P tid = 21.6 sec

19 Lokalisering af et jordskælv MUD

20 Lokalisering af et jordskælv P S

21 Lokalisering af et jordskælv HOMB MUD

22 Lokalisering af et jordskælv HOMB MUD Jordskælv kl 02:57 ML4.5 COP DEL Skriv til mig på og få opgaven til din klasse.

23 Hvor skete dette jordskælv? S-P=507.1 s => dist = 62 0 Så har vi afstand! Retning? z N E P=05h 56m 20.5s S=06h 04m 47.6s

24 Japan Retning er ikke helt stik nord men næsten. Jordskælvet er det store 9.1 jordskælv der skete ud for Japan d 11/ Skriv til mig på tdj@geus.dk og få opgaven til din klasse.

25 1. Jordskælv mini kursus 2. Storskala strukturer i Grønland 3. Fjeldskred i Grønland

26 Receiver Functions Receiver functions er en metode til at undersøge undergrunden under en seismisk måle station uafhængig af hvor jordskælvene sker. Den første rystelse der ankommer er P- bølgen. Den kommer op nedefra gennem jordens kappe. Ved grænser i undergrunden - som for eksempel bunden af jordens skorpe (Moho) dannes der lokalt under den seismiske station sekundære S-bølger. Målet med Receiver Functions er at uddrage den lokale information der findes i de sekundære S-bølger fra det komplekse signal der blev genereret af jordskælvet.

27 Jordskælv registreret på NGR 21-JUL :53:35.81 GMT 9.42N 85.33W (Middle America) Magnitude 6.40, depth 33 km, distance from NGR 7689 km at azimuth 226.

28 Beregning af Receiver functions Jordskælvet: 21-JUL :53:35.81 GMT 9.42N 85.33W (Middle America). Magnitude 6.40, depth 33 km, distance from NGR 7689 km at azimuth 226. De registrerede jordskælvsdata

29 Beregning af Receiver functions Jordskælvet: 21-JUL :53:35.81 GMT 9.42N 85.33W (Middle America). Magnitude 6.40, depth 33 km, distance from NGR 7689 km at azimuth 226. De registrerede jordskælvsdata bliver filtreret (her 0.5-2Hz)

30 Beregning af Receiver functions Jordskælvet: 21-JUL :53:35.81 GMT 9.42N 85.33W (Middle America). Magnitude 6.40, depth 33 km, distance from NGR 7689 km at azimuth 226. De registrerede jordskælvsdata bliver filtreret (her 0.5-2Hz), roteret så L komponenten peger langs den ankommende signal, Q komponenten de radiale data og T komponenten den transversale data. Ideelt bør L komponenten indeholde al P- energi, Q komponent al den sekundære S energi, og T komponenten burde kun indeholde støj.

31 De registrerede jordskælvsdata bliver filtreret (her 0.5-2Hz), roteret så L komponenten peger langs den ankommende signal, Q komponenten de radiale data og T komponenten den transversale data. Ideelt bør L komponenten indeholde al P- energi, Q komponent al den sekundære S energi, og T komponenten burde kun indeholde støj. Alle tre komponenter er derefter affoldet med L-komponenten for at fjerne jordskælvets oprindelige P-signal (som jo er isoleret i L-komponenten) Beregning af Receiver functions Jordskælvet: 21-JUL :53:35.81 GMT 9.42N 85.33W (Middle America). Magnitude 6.40, depth 33 km, distance from NGR 7689 km at azimuth 226.

32 Data fra Danmarkshavn

33 Fra Receiver function til dybde

34

35 Dybde til Moho i Grønland Vi foreslår at grænsen mellem tyk og tynd skorpe (den lyserøde linie) er grænsen mellem to forskellige geologiske områder. Den store forskel i Moho dybde (over 6 km) danner grænsen mellem det Nagssugtoqidiske område og det Rinkidiske område. Denne grænse er ellers usikkert bestemt geologisk.

36 I kappen findes der markante faseovergange - der ændrer materialet krystalstruktur. Det bliver tungere og med en hurtigere seismisk hastighed. De tydeligste ligger i ca. 410 og 660 km dybde.

37 Dybe observationer På de fleste af vore målestationer kan vi se konverterede S bølger fra både 410 og 660 km diskontinuiteterne.

38 ALE Line Pinna, Data speciale points projected onto profile

39 1. Jordskælv mini kursus 2. Storskala strukturer i Grønland 3. Fjeldskred i Grønland

40 Hvad er dette? Rå ufiltrerede filter

41 Disko M Hz filter

42 Hvor? 20 km Fjeldskred To personer var ude og fiske de hørte og så skreddet ca. 30 km

43 Landslide 17/6-2017

44 Meget komplekst og land sekunder filter 2 min

45 Global hændelse Her ses Z komponenten (25 75 sekunders svingningstid) fra målestationer ud til en afstand på omkring 7000 km. Fjeldskreddet udløser energi svarende til et M 4.2 jordskælv.

46 Skreddet ende i havet, og udløste en tsunami. Det tog tsunamibølgerne 7.5 min. at nå bygden Nuugaatsiaq. Fire mennesker mistede livet, og 11 huse blev revet ud i havet. Bygden blev i løbet af nogle timer evakueret. Strøm og internet til den seismiske målestation blev afbrudt, men kortvarigt genetableret et par dage senere af politiet der besøgte den evakuerede bygd. De tændte for nødstrøms-forsyningen, og vi fik data der dokumenterer hele forløbet hjem. Det er (som alle vore data) frit og offentligt tilgængeligt og bliver flittigt brugt af forskere over hele verden.

47 Tre timers rå data som målt på stationen NUUG i Nuugaatsiaq. Raw time-series recorded at NUUG (y-axis in counts), duration 3 hours. Efter de første kraftige signler følger en timelang sekvens af meget langsomme svingninger. Vi mener der er tsunamibølgerne der rammer ind mod kysten.

48 Nuugaatsiaq

49 Materialer Søg efter e-learning jordskælv Gratis! Geoviden relanceres med fokus på gymnasieundervisning. Bagkatalog: Gode ideer eller ønsker? Skriv til Geoviden udgives af GEUS og de geovidenskablige institutter ved Aarhus og Københavns Universiter.