Ìlànà Ìpìlẹ̀ àti Lílo Ìwòran Tómography Ilẹ̀ Gíjì
Ìwòrán ilẹ̀ tó ń tàn kálẹ̀ jẹ́ ọ̀nà ìwádìí ilẹ̀ tó ń lo láti "ya àwòrán" inú ilẹ̀ nípa lílo ìgbì ilẹ̀ tó ń tàn kálẹ̀. Gẹ́gẹ́ bí ìwòrán CT nínú ìṣègùn, tó ń ṣẹ̀dá àwòrán ara láti inú X-ray, ìwòrán ilẹ̀ tó ń tàn kálẹ̀ máa ń ṣe àwòkọ́ṣe àwọn ètò ìsàlẹ̀ ilẹ̀ nípa lílo dátà lórí àkókò ìrìn àjò, ìtóbi, tàbí àwọn ìgbì ilẹ̀ tó wà lábẹ́ nẹ́tíwọ́ọ̀kì àwọn ohun tí a ń pè ní seismometers. Ọ̀nà yìí ṣe pàtàkì nítorí pé a kò lè rí inú ilẹ̀ ní tààràtà, nígbà tí àwọn ìyípadà nínú àwọn ohun tí ó wà nínú àpáta bíi plate tectonics, ìgbòkègbodò òkè ayọnáyèéfín, àti ìsẹ̀lẹ̀ ní ipa lórí àwọn ìyípadà nínú àwọn ohun tí ó wà nínú àwọn àpáta ní jíjìn.
1. Ìpìlẹ̀ Èrò Ìgbì Ilẹ̀ Rírìrì
Àwọn ìgbì omi ilẹ̀ jẹ́ àwọn ìgbì omi onírọ̀ tí ó ń tàn káàkiri àpáta. Àwọn ìgbì omi ilẹ̀ ni a sábà máa ń pín sí:
1. Awọn igbi ara
– Àwọn ìgbì omi P (ìfúnpọ̀ àkọ́kọ́/ìfúnpọ̀): ó ń tàn ká kíákíá, ó lè kọjá láàárín àwọn ohun líle àti omi, ó ní ìmọ̀lára sí àwọn ìyípadà nínú iyàrá ìfúnpọ̀ àti ìwọ̀n.
– Àwọn ìgbì omi S (ìgbálẹ̀ kejì/ìgbálẹ̀): ó lọ́ra ju P lọ, kò lè tàn káàkiri nínú omi, ó ní ìmọ̀lára sí líle (ìgbálẹ̀) àpáta náà.
2. Àwọn ìgbì ojú ilẹ̀
Fún àpẹẹrẹ, àwọn ìgbì omi Rayleigh àti Love, tí wọ́n sábà máa ń jẹ́ olórí nínú àwọn àkọsílẹ̀ ìsẹ̀lẹ̀ jíjìnnà, ní ìfọ́ká, wọ́n sì ní ìmọ̀ púpọ̀ fún ìṣètò lithosphere títí dé asthenosphere aláìlágbára.
Iyara igbi ilẹ jigijigi da lori awọn paramita rirọ (modulus) ati iwuwo. Awọn iyipada ninu iwọn otutu, akojọpọ ohun alumọni, titẹ, porosity, fifọ, ati wiwa awọn omi tabi awọn yo apakan yoo ni ipa lori iyara. Eyi ni ipilẹ ti ara fun ṣiṣe aworan awọn iyipada iyara lati pese awọn amọran nipa awọn ipo ilẹ-aye isalẹ ilẹ.
2. Àwọn Ìlànà Tómography: Ìṣòro Síwájú àti Ìṣòro Ẹ̀yìn
Ṣiṣe ayẹwo tomography seismic duro lori awọn imọran iṣiro meji:
a) Iṣoro iwaju (iṣoro iwaju)
Ní ti àpẹẹrẹ ilẹ̀ ayé (fún àpẹẹrẹ, ìpínkiri iyàrá ìgbì omi), a lè ṣírò àsọtẹ́lẹ̀ ìwádìí ilẹ̀ ìjì: àkókò ìrìnàjò ìgbì omi láti orísun kan (ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀ tàbí orísun àtọwọ́dá) sí ibùdó kan. Nínú ọ̀nà ìmọ̀ ìtànṣán tí ó rọrùn, a gbà pé ipa ọ̀nà ìgbì omi jẹ́ ìtànṣán tí ó tẹ̀lé ìlànà Fermat: ìgbì omi náà yan ipa ọ̀nà tí ó ní àkókò ìrìnàjò tí ó kéré jùlọ.
Ní ti ìṣirò, a lè kọ àkókò ìrìnàjò \(T\) gẹ́gẹ́ bí:
\[
T = \int_{\text{ray}} \frac{ds}{v(\mathbf{x})}
\]
níbi tí \(v(\mathbf{x})\) jẹ́ iyàrá ìgbì ní ipò \(\mathbf{x}\), àti \(ds\) jẹ́ ohun èlò gígùn ipa ọ̀nà.
b) Ìṣòro ìyípadà
Òtítọ́ ni: a ní ìwífún nípa àkíyèsí (àkókò ìrìnàjò, àkókò ìrìnàjò tí ó kù, ìtúká ìgbì ojú ilẹ̀, tàbí àwọn ìgbì omi) a sì fẹ́ láti ṣe ìṣirò nípa àwòṣe iyàrá tí ó báramu jùlọ. Ìṣòro ìyípadà náà kìí ṣe àrà ọ̀tọ̀ àti pé kò bójú mu: ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn àwòṣe lè báramu dáadáa, àti pé ìwífún náà ní àìdánilójú/ariwo nínú. Nítorí náà, a nílò ìṣètò, bíi dídán, dídín, tàbí àwọn ìdíwọ́ ilẹ̀.
Ní ìṣe, a sábà máa ń ṣe ìyípadà ní ọ̀nà tí a ti tò lẹ́sẹẹsẹ: àwòṣe àkọ́kọ́ náà máa ń dàrú díẹ̀, lẹ́yìn náà a ṣírò ìyàtọ̀ àkókò ìrìnàjò gẹ́gẹ́ bí:
\[
\delta T \approx \int_{\text{ray}} \delta s(\mathbf{x})\, ds
\]
níbi tí \(\delta s = \delta(1/v)\) jẹ́ ìdàrúdàpọ̀ ìfàsẹ́yìn. A ṣètò àwọn ìgbékalẹ̀ wọ̀nyí sínú ètò ìlà ńlá kan \( \mathbf{d} = \mathbf{Gm} \), lẹ́yìn náà a yanjú wọn nípa ọ̀nà onígun mẹ́rin tí a ti damped least squares tàbí àwọn ìyàtọ̀ rẹ̀.
3. Àwọn Irú Ìwòran Ìjìnlẹ̀
1) Àkókò ìrìn àjò
Ọ̀nà tí ó wọ́pọ̀ jùlọ ni láti lo àwọn ìpele P- àti S-phase dé láti ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìsẹ̀lẹ̀. Àwọn dátà náà jẹ́ àwọn ìyókù àkókò ìrìnnà lòdì sí àpẹẹrẹ ìtọ́kasí kan (fún àpẹẹrẹ, IASP91 tàbí ak135 ní ìwọ̀n àgbáyé). Ó dára fún àpẹẹrẹ ìpele 3D nínú erunrun àti aṣọ òkè, pàápàá jùlọ tí nẹ́tíwọ́ọ̀kì ibùdó bá nípọn.
2) Ìwòran ìgbì ojú ilẹ̀
Nípa lílo ìtúká (ìyípadà nínú iyàrá ìpele/àpapọ̀ pẹ̀lú àkókò) ti àwọn ìgbì Rayleigh/Love. Nítorí pé ó ní ìmọ̀lára sí àwọn ètò tí kò jinlẹ̀ sí àárín, àwòrán yìí wúlò gan-an fún ṣíṣe àwòrán ìfúnpọ̀ lithospheric, àwọn agbègbè iyàrá ìpele kékeré (LVZs), àti àwọn ìyàtọ̀ iwọ̀n otútù.
3) Ìwòran Tẹ́lísíìmù (ìwòran Tẹ́lísíìmù)
Lílo àwọn ìsẹ̀lẹ̀ tó jìnnà (teleseismic) tí ìgbì omi wọn ń rìn gba inú aṣọ náà kọjá, tí nẹ́tíwọ́ọ̀kì àdúgbò sì ń gbà á sílẹ̀. Àǹfààní rẹ̀ ni pé wọ́n ní orísun púpọ̀, wọ́n sì wá láti onírúurú ìtọ́sọ́nà, èyí sì ń ran wọ́n lọ́wọ́ láti “tàn ìmọ́lẹ̀” sí ibìkan tó wà lábẹ́ ilẹ̀ ìwádìí náà, fún àpẹẹrẹ lábẹ́ àwọn òkè ayọnáyèéfín tàbí àwọn agbègbè ìtújáde.
4) Ìwòran ìgbìn / ìyípadà ìgbìn gbogbo (FWI)
Lílo gbogbo ìgbì omi, kìí ṣe àkókò dídé nìkan, ní ti ìmọ̀, ó ń mú kí ìpele gíga jáde nítorí pé ó ń lo ìwífún nípa bí agbára àti ìpele ṣe ń pọ̀ sí i, ṣùgbọ́n ó nílò àwọn ìbéèrè ìṣirò ńlá àti àwòṣe ìbẹ̀rẹ̀ tó dára láti yẹra fún àwọn ìdẹkùn tó kéré jù ní agbègbè.
4. Awọn Ipele Gbogbogbo ti Iṣiṣẹ ati Iyipada
1. Gbígbà dátà
Àkójọ àwọn àkọsílẹ̀ láti inú àwọn ohun tí a fi ń ṣe ìwádìí ilẹ̀ tí ó wà títí tàbí ìgbà díẹ̀. Ní ìwọ̀n ìwádìí, orísun náà lè jẹ́ ìbúgbàù tàbí ìmìtìtì ilẹ̀; ní ìwọ̀n agbègbè-àgbáyé, orísun pàtàkì náà ni ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀.
2. Ìdámọ̀ àti yíyan ìpele
Ṣíṣàyẹ̀wò àkókò tí P, S, tàbí ìgbì ojú ilẹ̀ yóò dé. Dídára yíyan náà ló ń pinnu dídára àwòrán náà.
3. Àtúnṣe àti àwòṣe àkọ́kọ́
Àtúnṣe àkókò (ìyípadà aago), àtúnṣe gíga, àti yíyan àwòṣe ìtọ́kasí. Àwòṣe àkọ́kọ́ le jẹ́ 1D tàbí 3D tí ó rọrùn.
4. Ìtọ́pasẹ̀ ìtànṣán / ìṣesí ìgbì omi
Ṣírò ipa ọ̀nà àwọn ìtànṣán oníṣẹ́dá tàbí àwọn ìgbì omi láti kọ́ matrix ìfàmọ́ra.
5. Ìyípadà àti ìṣètò
Ṣíṣe àtúnṣe sí ètò náà láti gba àwòṣe iyàrá. A yan ìṣètò tó dá lórí góńgó náà: bóyá láti fi àwọn àìdáa tàbí àwọn àṣà tó rọrùn hàn.
6. Ìdánwò ìpinnu àti ìdánwò ìgbẹ́kẹ̀lé
Fún àpẹẹrẹ, pẹ̀lú ìdánwò checkerboard, ìdánwò spike, tàbí ìṣàyẹ̀wò iṣẹ́ covariance/point spread function láti rí àwọn apá tí a yanjú ní tòótọ́ nípasẹ̀ dátà náà.
5. Ìtumọ̀ Àwòṣe Ìyára-ọ̀fẹ́
Àbájáde ìtọ́wòrán ara sábà máa ń jẹ́ máàpù àwọn àìdára ìyára tó jọra: a sábà máa ń túmọ̀ àwọn agbègbè ìyára gíga sí àwọn àpáta tó tutù, tó nípọn jù, tàbí tó le (fún àpẹẹrẹ, àwọn pákó tí ń yọ pákó kúrò). Àwọn agbègbè ìyára tó kéré lè fi hàn pé ooru tó ga, àwọn àpáta tó yípadà, àwọn agbègbè tí omi ti fọ́, tàbí yíyọ́ díẹ̀—tí a sábà máa ń so mọ́ àwọn òkè ayọnáyèéfín tó ń ṣiṣẹ́ tàbí asthenosphere tó gbóná.
Sibẹsibẹ, itumọ gbọdọ jẹ iṣọra nitori pe ọpọlọpọ awọn okunfa ni o ni ipa lori iyara. Ni deede, a ṣe idapo aworan ile-ilẹ pẹlu awọn data miiran bii agbara ina, magnetotelluric (MT), geodesy, oju ilẹ ilẹ, ati petrology.
6. Àwọn Ohun Èlò Tómography Ilẹ̀ Gíjì
a) Ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn agbègbè ìfàsẹ́yìn àti àwọn ìṣiṣẹ́ àwo
Àwòrán ìwádìí àgbáyé àti ti agbègbè lè ṣe àfihàn páálí ìṣàn-mánt-subducting, pẹ̀lú ìrísí rẹ̀, jíjìn rẹ̀, àti ìpínyà rẹ̀. Ìmọ̀ yìí ṣe pàtàkì fún òye àwọn orísun ìsẹ̀lẹ̀ ńláńlá, àwọn ọ̀nà ìsopọ̀ àwo, àti ìdàgbàsókè tectonic ti agbègbè kan.
b) Àwọn ètò ìfòfò àti ìdínkù àjálù
Ní àwọn agbègbè òkè ayọnáyèéfín, àwòrán onímọ̀ọ́ra lè ṣàwárí àwọn agbègbè iyàrá iyàrá kékeré tí ó níí ṣe pẹ̀lú àwọn yàrá magma, àwọn ipa ọ̀nà omi tí ń ga sókè, tàbí àwọn àpáta tí ó yípadà. Pẹ̀lú ìṣọ́ra déédéé, àwọn ìyípadà iyàrá (tómọ́ọ̀gì ìfàsẹ́yìn àkókò) lè pèsè àwọn àmì ìṣípo omi/magma tí ó bá ìkìlọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ ìbúgbàù mu.
c) Ìwádìí agbára àti ohun àlùmọ́nì
Ní ìwọ̀n ìpele ìsàlẹ̀, a ń lo àwòrán onímọ̀ọ́ra nínú ìwádìí hydrocarbon, geothermal, àti iwakusa. Àwọn ìyàtọ̀ iyàrá ìfàsẹ́yìn ń ran ìṣètò ìṣètò, àwọn ìṣètò àbùkù, àwọn agbègbè ìfọ́, àti àwọn ibi ìpamọ́ omi lọ́wọ́. Nínú geothermal, ìsopọ̀mọ́ àwòrán onímọ̀ọ́ra pẹ̀lú MT sábà máa ń múnádóko: àwòrán onímọ̀ọ́ra ń pèsè ìsọfúnni ìrọ̀rùn, MT ń pèsè ìsọfúnni ìṣiṣẹ́ omi.
d) Ìṣàfihàn àwọn àṣìṣe tó ń ṣiṣẹ́ àti ewu ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀
Àwòrán ìwádìí àdúgbò lè fi àwọn agbègbè tí kò lágbára hàn, àwọn agbègbè tí ó bàjẹ́, àti àìdọ́gba tí ó wà ní àyíká àwọn àṣìṣe. Èyí ń ran lọ́wọ́ láti lóye ìpínyà àṣìṣe, ìdènà tí ó ṣeé ṣe, àti àwọn ìyàtọ̀ iyàrá tí ó ní ipa lórí ìlọsókè ìgbì (àwọn ipa ibi).
e) Ìṣètò ìpìlẹ̀ àti ìrísí lithospheric agbègbè
Nípa lílo àwòrán ìgbì ojú ilẹ̀, àwọn olùwádìí lè ṣe àfihàn ìwọ̀n ìfúnpọ̀ lithospheric, ààlà Moho, àti àwọn àìdánilójú asthenospheric. Àwọn èsì náà ni ó jẹ́ ìpìlẹ̀ fún àwọn àwòṣe geodynamic, títí bí ìṣẹ̀dá basin, orogenesis, àti ìdàgbàsókè continental.
7. Àwọn Ààlà àti Àwọn Ìpèníjà
Ìwádìí ìjìnlẹ̀ ilẹ̀ gbára lé ìpínkiri àwọn orísun àti ibùdó. Àwọn agbègbè tí ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀ kò pọ̀ tàbí àwọn ibùdó tí kò pọ̀ yóò ní ìmọ́lẹ̀ tí kò dára, èyí tí yóò yọrí sí ìyípadà díẹ̀. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn àbá èrò ìtànṣán lè má péye fún onírúurú agbára tàbí àwọn ìgbà kan pàtó. Ariwo, àṣìṣe yíyan nǹkan, àti àìdánilójú ipò hypocenter tún lè ní ipa lórí àwọn àbájáde ìyípadà. Nítorí náà, ìṣàyẹ̀wò ìpinnu àti ìṣọ̀kan ọ̀nà púpọ̀ ṣe pàtàkì láti yẹra fún ìtumọ̀ púpọ̀.
Penutup
Ìwádìí ìwádìí ilẹ̀ ayé jẹ́ ohun èlò pàtàkì fún ṣíṣe ìwádìí nípa ìṣètò inú ilẹ̀ ayé láti agbègbè dé àgbáyé. Ìpìlẹ̀ ìmọ̀ rẹ̀ sinmi lórí ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ohun ìní elastic apata àti ìtànkálẹ̀ ìgbì omi, àti lórí yíyanjú àwọn ìṣòro tí ó nílò ìṣètò àti ìdánwò ìpinnu. Àwọn ohun tí ó lò ó gbòòrò: láti ṣíṣe àwòrán àwọn slabs àti àwọn ètò magma òkè ayọnáyèéfín sí ìwádìí agbára àti ìṣàyẹ̀wò ewu ìsẹ̀lẹ̀. Pẹ̀lú ìlọsíwájú nínú àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀, ìkọ́ọ́pútà, àti àwọn ọ̀nà ìyípadà (pẹ̀lú ìyípadà ìgbì omi pípé), ìwádìí ìsẹ̀lẹ̀ ilẹ̀ ń lágbára sí i láti ṣe àwọn àwòrán tí ó múná àti tí ó kún fún ìmọ̀ fún ète ìjìnlẹ̀ àti ìdènà àjálù.
Tí o bá fẹ́, mo lè yí àpilẹ̀kọ yìí padà sí ẹ̀yà ẹ̀kọ́ tó túbọ̀ dára sí i (pẹ̀lú àwọn ìtọ́kasí àti ìwé àkójọpọ̀), tàbí kí n dojúkọ ọ̀kan lára àwọn ohun tí a lè lò (fún àpẹẹrẹ, àwòrán ìtọ́kasí fún àwọn òkè ayọnáyèéfín tàbí fún agbára ilẹ̀ ayé).
