Περιβαλλοντική Σεισμολογία

Χρήση γεωφυσικών εφαρμογών για τη διερεύνηση διεργασιών στην επιφάνεια της Γης

Ένας από τους τομείς της σεισμολογίας που είναι ίσως λιγότερο γνωστός στο ευρύ κοινό είναι η Περιβαλλοντική Σεισμολογία, που αναλύει όχι τις δονήσεις που προκαλούνται από σεισμούς αλλά αυτές που οφείλονται σε «εξωγενή» αίτια κοντά στην επιφάνεια της Γης. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας και τη χρήση προηγμένων υπολογιστικών συστημάτων, είναι εφικτή η ανίχνευση πολύ μικρών και «ασυνήθιστων» σεισμικών πηγών μέσα από το θόρυβο. Η παρατήρηση και καταγραφή κυμάτων από τέτοιου είδους συνεχείς καταγραφές οδήγησε στην ανάπτυξη αυτού του πεδίου της σεισμολογίας, την περιβαλλοντική σεισμολογία.

Πολλές επιστημονικές εργασίες έχουν αναδείξει τη γένεση ελαστικών κυμάτων από διεργασίες στην επιφάνεια της Γης ή κοντά στην επιφάνεια της Γης. Σεισμικές μέθοδοι ανίχνευσης, παρακολούθησης και χαρακτηρισμού μπορούν να παρέχουν συνεχή δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, με υψηλή χρονική ανάλυση και ευρεία χωρική κάλυψη πολλαπλών πηγών και δυσπρόσιτων περιβαλλόντων. Χρησιμοποιώντας δίκτυα σεισμογράφων, μπορούν να ανιχνευτούν περιοχές που παρουσιάζουν:

α. μαζική μετακίνηση, π.χ. κατολισθήσεις, πτώσεις βράχων, πλημμύρες, χείμαρροι,

β. υδρολογικά φαινόμενα, π.χ. υπόγεια ύδατα, παλίρροιες, πλημμύρες λόγω εκρήξεων, μεταφορά ιζημάτων,

γ. κρυοσφαιρικά φαινόμενα, π.χ. χιονοστιβάδες, σεισμοί από παγετώνες, λιώσιμο/παραμόρφωση πάγων,

δ. ατμοσφαιρικά φαινόμενα και φαινόμενα που αφορούν στους ωκεανούς, π.χ. μικροσεισμικότητα, κύματα βαρύτητας, ακραία καιρικά φαινόμενα.

Η περιβαλλοντική σεισμολογία στοχεύει στη μελέτη φυσικών σεισμικών διαταραχών που ενεργοποιούνται από διεργασίες που συμβαίνουν πάνω από την επιφάνεια της γης (εξωγενή φαινόμενα), συμπεριλαμβανομένων της ατμόσφαιρας (άνεμοι, καταιγίδες), της κρυόσφαιρας (σεισμοί παγετώνων) και της υδρόσφαιρας (θόρυβος από ποτάμια, ο συνεχόμενος θόρυβος των ωκεανών) και στο πώς η διάδοση των σεισμικών κυμάτων κοντά στην επιφάνεια της γης επηρεάζεται από περιβαλλοντικές παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένων υδρολογικών-μετεωρολογικών φαινομένων, διεργασιών διάβρωσης και θερμικής μεταφοράς.

Για παράδειγμα, η επιστημονική μελέτη των Larose et al., 2015 παρουσιάζει νέες τεχνικές που κάνουν χρήση καταγραφών διάχυτου θορύβου σε συζευγμένα σεισμόμετρα, από τις οποίες ανακατασκευάζουν τη σεισμική απόκριση σε ένα δέκτη σαν να υπήρχε μια ενεργή σεισμική πηγή σε άλλο δέκτη. Με αυτήn την τεχνική είναι δυνατόν να ανιχνευτούν ακόμα και μικρές αλλαγές εντός της γης, ειδικά λόγω εξωτερικών διαταραχών (Εικ. 1). Ο σκοπός της εργασίας τους είναι η ανίχνευση και ποσοτικοποίηση των εξωτερικών παραγόντων/δυνάμεων που ασκούνται στο υπέδαφος με δυο αντικειμενικούς σκοπούς:

  1. Την κατανόηση των περιβαλλοντικών διεργασιών και
  2. Το διαχωρισμό των συνεπειών των περιβαλλοντικών δυνάμεων και των ενδογενών μεταβολών (π.χ. μεταβολή στην τάση, αλλαγή της ρεολογίας, θραύση) στη μορφή των σεισμικών καταγραφών.

Εικόνα 1: Το υπέδαφος υπόκειται σε διάφορες μηχανικές δράσεις, οι οποίες πιθανόν να μεταβάλουν τη μορφή των σεισμικών κυμάτων. Αριστερά: πηγές σεισμικών διαταραχών που προέρχονται από εξωτερικές διεργασίες. Δεξιά: παραδείγματα μηχανικών αλλαγών που είτε προκλήθηκαν από περιβαλλοντικές μεταβολές είτε προκλήθηκαν από τελλουρικά φαινόμενα.

Υπάρχουν και άλλες μελέτες που αφορούν στην παρακολούθηση γεωλογικών δομών σε μεγαλύτερα βάθη και που περιλαμβάνουν την παρακολούθηση και τον εντοπισμό αλλαγών που σχετίζονται με ένα σεισμό (Brenguier et al., 2008a, Obermann et al., 2014) ή αλλαγών που σχετίζονται με επικείμενες/αναπτυσσόμενες ηφαιστειακές εκρήξεις (Brenguier et al., 2008b, Obermann et al., 2013).Στην εργασία τους, οι Larose et al., 2015 παρουσίασαν μια σειρά πειραμάτων κατά τα οποία εκμεταλλεύτηκαν σεισμικές διαταραχές για να παρακολουθήσουν τις μεταβολές των μηχανικών ιδιοτήτων του υπεδάφους ή για να εντοπίσουν νέες σεισμικές πηγές που βρίσκονται έξω από τη στερεά Γη. Χαρακτηριστικό παράδειγμα στην εργασία τους είναι η μελέτη μιας κατολίσθησης, στην οποία μετρήθηκε ελάττωση της δυσκαμψίας του γεωυλικού πέντε μέρες πριν την εκδήλωσή της. Η μείωση αυτή θα μπορούσε να αποδοθεί μόνο σε περιβαλλοντικές αλλαγές και θα μπορούσε στο μέλλον να θεωρηθεί ως πρόδομο φαινόμενο πριν την αστοχία.

 

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ