Teori Fa'avae ma le Fa'aogaina o le Tomography Seismic
O le su'esu'ega o le mafui'e (seismic tomography) o se metotia fa'ale-geophysical e fa'aaogaina e "pu'e ata" ai totonu o le Lalolagi e fa'aaoga ai galu mafui'e. E pei lava o le CT scan i vaila'au, lea e fatuina ai se ata tolu-vaega o le tino mai X-ray, o le su'esu'ega o le mafui'e e fa'ata'ita'i ai fausaga o lalo o le fogaeleele e fa'aaoga ai fa'amatalaga i le taimi o femalagaa'iga, le malosi, po'o foliga o galu na fa'amaumauina e se feso'ota'iga o seismometers. E taua tele lenei metotia aua e le mafai ona va'aia sa'o totonu o le Lalolagi, ae o gaioiga e pei o le plate tectonics, gaioiga o mauga mu, ma mafui'e e matua a'afia lava i suiga i meatotino fa'aletino o papa i le loloto.
1. Manatu Fa'avae o Galu Mafui'e
O galu mafui'e o galu e fe'avea'i e sosolo i totonu o papa. E masani ona vaevaeina galu mafui'e i ni vaega:
1. Galu o le tino
– Galu P (muamua/fa'apipi'i): e sili ona vave ona sosolo, e mafai ona ui atu i mea malo ma vai, e maaleale i suiga i le saoasaoa o le fa'apipi'i ma le mafiafia.
– Galu S (lona lua/shear): e telegese nai lo le P, e le mafai ona sosolo i vai, e maaleale i le malosi (shear modulus) o le papa.
2. Galu i luga o le fogaeleele
Mo se faʻataʻitaʻiga, o galu o Rayleigh ma Love, ia e masani ona taatele i faʻamaumauga mamao o mafuiʻe, e iai le salalau solo, ma e matua faʻamatalaga lelei mo le fausaga o le lithosphere e oʻo atu i le asthenosphere papaʻu.
O le saoasaoa o galu mafui'e e fa'alagolago i le elastic parameters (modulus) ma le density. O suiga i le vevela, minerale composition, pressure, porosity, fractures, ma le iai o fluids po'o le partial melts o le a a'afia ai le saoasaoa. O le fa'avae fa'aletino lea mo le fa'afanua o suiga o le saoasaoa e tu'uina atu ai ni fa'ailoilo e uiga i tulaga o le eleele i lalo o le fogaeleele.
2. Mataupu Faavae o le Tomography: Faafitauli i Luma ma Faafitauli i Tua
O le tomography seismic e faʻavae i luga o manatu faʻatatau e lua:
a) Fa'afitauli i luma (fa'afitauli i luma)
I le tuʻuina atu o se faʻataʻitaʻiga o le Lalolagi (e pei o le tufatufaina o le saoasaoa o galu), e mafai ona tatou fuafuaina se valoʻaga o faʻamaumauga o mafuiʻe: le taimi e malaga ai se galu mai se punavai (mafuiʻe poʻo se punavai faʻapitoa) i se nofoaga. I se auala faigofie o le teoria o ave, o le ala o galu e manatu o se ave e mulimuli i le mataupu faavae a Fermat: e filifilia e le galu le ala e itiiti le taimi e malaga ai.
E mafai ona tusia fa'a-matematika le taimi o femalagaaiga \(T\) e pei ona fa'amatalaina i le fa'afuainumera:
\[
T = \int_{\text{ray}} \frac{ds}{v(\mathbf{x})}
\]
lea o le \(v(\mathbf{x})\) o le saoasaoa o galu i le tulaga \(\mathbf{x}\), ma le \(ds\) o le elemene o le umi o le ala.
b) Fa'afitauli fa'afeagai
E moni le faafeagai: o loo ia i matou faʻamaumauga mataʻituina (taimi o femalagaaiga, taimi o femalagaaiga o totoe, faʻasalalauina o galu i luga, poʻo foliga o galu) ma matou te mananaʻo e faʻatatau le faʻataʻitaʻiga o le saoasaoa sili ona fetaui. O le faʻafitauli faʻafeagai e masani lava e le tulaga ese ma le lelei: e mafai ona fetaui lelei le tele o faʻataʻitaʻiga, ma o loʻo i ai i faʻamaumauga le le mautonu/pisapisao. O le mea lea, e manaʻomia le faʻatulagaina, e pei o le faʻalelei, faʻaitiitia, poʻo faʻatapulaʻaina o le eleele.
I le faʻatinoina, o le inversion e masani ona faia i se auala faʻasolosolo: o le faʻataʻitaʻiga muamua e faʻalavelaveina teisi, ona fuafuaina lea o le eseesega o le taimi o femalagaaiga e pei ona:
\[
\delta T \approx \int_{\text{ray}} \delta s(\mathbf{x})\, ds
\]
lea o le \(\delta s = \delta(1/v)\) o le fa'alavelave fa'agesegese. O nei fua fa'atatau ua fa'atulagaina i totonu o se faiga tele laina \( \mathbf{d} = \mathbf{Gm} \), ona fo'ia lea e ala i le metotia o le damped least squares po'o ona fesuia'iga.
3. Ituaiga o Tomography Seismic
1) Tomography taimi femalagaa'i
O le metotia e sili ona taatele e faʻaaogaina ai le taunuu mai o le vaega P ma le vaega S mai le tele o mafuiʻe. O faʻamaumauga o taimi e totoe o le malaga e faʻasaga i se faʻataʻitaʻiga faʻasino (e.g., IASP91 poʻo le ak135 i le lalolagi atoa). E talafeagai mo le faʻataʻitaʻiga o le saoasaoa 3D i le paʻu ma le pito i luga o le mantle, aemaise lava pe afai e mafiafia le fesoʻotaʻiga o le nofoaga.
2) Tomography o galu i luga
I le fa'aaogaina o le fa'asalalauina (suiga i le saoasaoa o le vaega/vaega fa'atasi ai ma le vaitaimi) o galu o Rayleigh/Love. E ma'ale'ale i fausaga papa'u ma feololo, o lenei tomography e matua aoga tele mo le fa'afanua o le mafiafia o le lithospheric, vaega maualalo le saoasaoa (LVZs), ma fesuia'iga o le vevela.
3) Tomografia teleseismic (tomografia teleseismic)
Fa'aaogaina o mafui'e mamao (teleseismic) o lo'o feoa'i peau i totonu o le mantle ma fa'amaumauina e se feso'ota'iga i le lotoifale. O le lelei: e tele a latou puna ma e sau mai itu eseese, ma fesoasoani ai e "fa'amalamalamaina" le tele o le eleele i lalo o le eria o lo'o su'esu'eina, mo se fa'ata'ita'iga i lalo o mauga mu po'o sone e tafe ifo ai le malamalama.
4) Tomografi o le galu / fa'aliliuga atoa o le galu (FWI)
O le faʻaaogaina o le foliga atoa o le galu, e le naʻo le taimi e taunuu ai, e maua ai le maualuga o le iugafono ona e faʻaaogaina atoatoa ai faʻamatalaga o le malosi ma le vaega, ae manaʻomia ai manaʻoga tetele o le faʻakomepiuta ma se faʻataʻitaʻiga lelei o le amataga e ʻalofia ai mailei maualalo i le lotoifale.
4. Laasaga Lautele o le Fa'agasologa ma le Fa'aliliuina
1. Mauaina o faʻamatalaga
O se aoina o faamaumauga mai seismometer tumau po'o se seismometer le tumau. I luga o se fua fa'atatau o su'esu'ega, o le puna e ono mafua mai i se pa po'o se vibroseism; i luga o se fua fa'aitulagi-lalolagi, o le puna autu o se mafui'e.
2. Fa'ailoaina o vaega ma le filifilia
Fuafuaina o le taimi e taunuu ai galu P, S, po'o galu o luga. O le lelei o le pikiina e fuafua ai le lelei o le fa'ata'ita'iga.
3. Fa'asa'oga muamua ma le fa'ata'ita'iga
Fa'asa'oga o le taimi (fe'avea'i o le uati), fa'asa'oga o le maualuga, ma le filifiliga o le fa'ata'ita'iga fa'asino. E mafai ona 1D pe faigofie le 3D le fa'ata'ita'iga muamua.
4. Su'esu'ega o ave / fa'ata'ita'iga o galu
Fuafua le ala o ave gaosi po'o galu e fausia ai le matrix o le maaleale.
5. Fa'aliliuga ma le fa'atulagaina
Foia le faiga e maua ai se faʻataʻitaʻiga o le saoasaoa. O le faʻatulagaina e filifilia e faʻavae i luga o le sini: pe o le faʻamamafaina o mea e le masani ai poʻo aga masani.
6. Iloiloga o le iugafono ma le suega o le faatuatuaina
Mo se faʻataʻitaʻiga, faʻatasi ai ma le suega checkerboard, suega spike, poʻo le suʻesuʻega o le covariance/point spread function e iloa ai poʻo fea vaega e foia moni lava e faʻamaumauga.
5. Fa'amatalaina o le Fa'ata'ita'iga o le Saosaoa
O le iʻuga o le tomography e masani lava o se faʻafanua o mea e le masani ai o le saoasaoa faʻatatau: o sone saoasaoa maualuga e masani ona faʻauigaina o ni papa malulu, mafiafia, poʻo ni papa malō (e pei o papa e sosolo i lalo). O sone saoasaoa maualalo e mafai ona faʻaalia ai le vevela maualuga, papa ua suia, sone gau ua tumu i vai, poʻo le liusuavai faʻaitiitiga—e masani ona fesootaʻi ma mauga mu o loʻo ola pe vevela le asthenosphere.
Ae ui i lea, e tatau ona fa'aeteete le fa'amatalaina aua e tele mea e a'afia ai le saoasaoa. O le mea sili ona lelei, o le tomography seismic e tu'ufa'atasia ma isi fa'amaumauga e pei o le kalave, magnetotelluric (MT), geodesy, surface geology, ma le petrology.
6. Talosaga mo le Tomography o Mafui'e
a) Su'esu'ega o sone fa'asolo ma le fa'agaioiga o le fa'asolo i lalo o le eleele
E mafai e le tomography fa'alelalolagi ma fa'aitulagi ona fa'afanua le papa e sosolo ai le 'auupega, e aofia ai lona fausaga, loloto, ma le vaevaega. E taua tele nei fa'amatalaga mo le malamalama i puna o mafui'e tetele, faiga o le so'oga o papa, ma le evolusione tektonika o se itulagi.
b) Faiga o mauga mu ma le fa'aitiitia o fa'alavelave fa'afuase'i
I vaega o mauga mu, e mafai e le tomography ona fa'ailoa mai ai vaega e maualalo le saoasaoa e feso'ota'i ma potu magma, auala o vai e si'itia a'e, po'o papa ua suia. Faatasi ai ma le mata'ituina soo, o suiga o le saoasaoa (time-lapse tomography) e mafai ona maua ai fa'ailoga o le gaioiga o vai/magma e talafeagai mo le lapataiga vave o le oso a'e.
c) Su'esu'ega o le malosi ma punaoa
I le fua papa'u o le pa'u, e fa'aaogaina le tomography i su'esu'ega o le hydrocarbon, geothermal, ma le eliina o minerale. O suiga o le saoasaoa e fesoasoani e fa'afanua le lithology, fausaga o fa'aletonu, sone gau, ma fa'atanoa. I le geothermal, o le tu'ufa'atasia o le tomography ma le MT e masani ona aoga: o le tomography e maua ai fa'amatalaga elastic, o le MT e maua ai fa'amatalaga e fa'afoe ai le vai.
d) Fa'ailoaina o fa'aletonu o lo'o iai ma lamatiaga o mafui'e
E mafai e le tomography i le lotoifale ona faʻaalia ai sone vaivai, sone ua faʻaleagaina, ma le eseesega o mea sese i tafatafa o faʻaletonu. E fesoasoani lea e malamalama ai i le vaevaega o faʻaletonu, le lokaina e ono tulaʻi mai, ma suiga o le saoasaoa e aʻafia ai le faʻateleina o galu (aafiaga o le nofoaga).
e) Fausaga o le pa'u ma le lithospheric i le itulagi
I le fa'aaogaina o le surface wave tomography, e mafai ai e le au su'esu'e ona fa'afanua le mafiafia o le lithospheric, le tuaoi o Moho, ma asthenospheric anomalies. O nei taunuuga e avea ma fa'avae mo fa'ata'ita'iga geodynamic, e aofia ai le fausiaina o le basin, orogenesis, ma le evolusione o le konetineta.
7. Tapulaʻa ma Luʻitau
E matuā faalagolago lava le su'esu'ega o mafui'e i le tufatufaina o puna ma nofoaga. O nofoaga e itiiti ni mafui'e pe to'aitiiti nofoaga o le a le lelei le malamalama, ma i'u ai i le maualalo o le iugafono. E le gata i lea, o manatu o le ave o le malamalama e ono le sa'o mo le tele o eseesega po'o nisi o taimi. O le pisa, mea sese i le filifilia, ma le le mautinoa o le nofoaga o le hypocenter e mafai foi ona a'afia ai taunuuga o le inversion. O le mea lea, o le iloiloga o le iugafono ma le tu'ufa'atasia o le tele o auala e taua tele ina ia 'alofia ai le soona fa'amatalaina.
Fa'ato'a
O le su'esu'ega o le mafui'e (seismic tomography) o se meafaigaluega taua mo le su'esu'eina o le fausaga i totonu o le Lalolagi mai le lotoifale i le lalolagi atoa. O lona fa'avae fa'avae e fa'avae i luga o le sootaga i le va o meatotino elastic o papa ma le sosolo o galu, fa'apea fo'i ma le fo'ia o fa'afitauli fa'afeagai e mana'omia ai le fa'atulagaina ma le su'ega o le fofo. E lautele ona fa'aoga: mai le fa'afanua o papa e fa'asusu i lalo ma faiga o magma volcanic i le su'esu'eina o le malosi ma le iloiloga o lamatiaga o mafui'e. Faatasi ai ma le alualu i luma i feso'ota'iga mafui'e, fa'akomepiuta, ma metotia fa'aliliu (e aofia ai le fa'aliliu atoa o le galu), o le su'esu'ega o le mafui'e ua fa'ateleina le mafai ona gaosia ni ata e sili atu ona manino ma sili atu ona fa'amatalaga mo fa'amoemoega fa'asaienisi ma fa'aitiitia o fa'alavelave fa'afuase'i.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou fetuʻunaʻia lenei tusiga i se lomiga faʻaleaʻoaʻoga (faʻatasi ai ma upusii ma se lisi o mea e maua mai ai), pe taulaʻi atu i se tasi o faʻaoga (e.g. tomography mo mauga mu poʻo le malosiaga geothermal).
