بخشی از مقاله
چکیده
لرزه صوتیات با تفسیر هم زمان داده های لرزه ای و صوتی توانسته است تحلیل دقیق تری از چشمه های لرزه صوتی ارائه دهد. با راه اندازی ایستگاه های لرزه صوتی در نقاط مختلف زمین، این علم روند رو به پیشرفت را با رویکردهای مختلفی آغاز کرده است .
با این وجود، به نظر می رسد که این علم در ایران هنوز پیشرفت نکرده است. سه دلیل عدم ارتباط لرزه شناسان و صوت شناسان، عدم تعریف موضوع در وزارت علوم و فقدان ایستگاههای لرزهصوتی در داخل کشور منجر به عدم رشد لرزه صوتیات در ایران شده است. از این رو، تعریف و اجرای سیاست ها در سطوح بالای تصمیم گیری برای لرزه صوتیات و راهاندازی ایستگاههای لرزهصوتی اولین گامهایی است که باید برای توسعه این علم در ایران انجام شود.
.1 مقدمه
امواج لرزه ای منتشر شده در زمین مسیرهای مختلفی را در لایه های مختلف سرعتی زمین طی می کنند و نهایتاً با رسیدن به سطح زمین، منجر به ایجاد تکان هایی می گردند. حسگرهای لرزه سنجی1 نیز مقدار این تکان ها را، بسته به ویژگی های حسگر، آشکار می کنند تا امواج رسیده ثبت گردند. از طرف دیگر، امواج صوتی نیز در هوا و یا آب منتشر میشوند و این امواج نیز توسط حسگرهای مربوطهی خود ثبت می گردند. اما گاهی هر دو موج لرزه ای و صوتی دارای یک چشمهی واحد می باشند. چشمه ممکن است در زمین، هوا، آب، مرز زمین- هوا و یا مرز زمین- آب قرار داشته باشد. با توجه به مکان چشمه ممکن است در مرزها، تبدیل امواج صوتی به امواج لرزه ای و بالعکس رخ دهد. از اینرو، دانش لرزه صوتیات2 مطرح می شود. علم لرزه صوتیات با هدف بررسی رخدادهایی که در نزدیکی مرز زمین- هوا یا زمین- دریا واقع می شوند، به بررسی تقابل امواج مکانیکی در این مرزها میپردازد
چشمه های مختلفی می توانند امواج لرزه ای و صوتی را با هم تولید کنند. پنج پدیده ی آتشفشان ها، زمین لرزه ها، شهاب سنگ ها، انفجارها و نوفه های اقیانوسی - برهمکنش باد با سطح آب و ایجاد امواج بر روی اقیانوسها - از شناخته شدهترین چشمههایی هستند که هم زمان امواج صوتی و لرزه ای را تولید می کنند. علائم حاصل از این چشمه ها توسط ایستگاه های لرزه صوتی ثبت می شوند. گیرنده های لرزه صوتی مستقر در خشکی ها شامل حداقل یک لرزه سنج و یک ریزفشارسنج3 هستند . [1] بهره گیری از داده های لرزه صوتی می تواند برای فهم بهتر چشمه های فیزیکی نزدیک به سطح زمین و بررسی فرآیندهای موجود بر روی زمین مورد استفاده قرار بگیرد.
.2 رویکردهای مختلف در حوزهی لرزهصوتیات
یکی از تفاوت های عمدهی پردازش علائم فروصدایی و لرزه ای مسئلهی جداسازی نوفه از علائم اصلی رخداده می باشد. به بیان دقیق تر، برای انجام این جداسازی - و حتی شناخت فازها - ، ثبت علائم فروصدایی نیازمند چیدمان حسگرها به صورت آرایه ای است در حالی که این نیاز در ایستگاه های لرزه ای احساس نمی شود. وزش باد و توفان منجر به ایجاد نوفه با دامنه و بسآمد مشابه بسآمد علائم فروصدایی در ابعاد منطقه ای میگردد. بدون استفاده از آرایه، جداسازی علائم فروصدایی از نوفه کار بسیار مشکلی می شود.
اکثر روش های فروصدایی نیز به علائمی مستقل از نوفه نیازمند هستند. از اینرو وجود علائم لرزه ای می تواند نقش بسیار مهمی در تفکیک علائم صوتی از نوفه ایفا نماید .[1] به بیان دیگر، می توان با در کنار هم قرار دادن موج دیس های لرزه ای و صوتی، زمان رخداد فازی که در موجدیس فشارسنج در میان نوفه نامشخص است را از طریق فاز معادل آن در موج دیس لرزه سنج شناسایی کرد. نمونه ای از مقایسه علائم لرزه ای و صوتی برای چهار زمین لرزه کوچک رخ داده در فرانسه - بزرگای 2 تا - 2/7 در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل 1 مقایسه موجدیسهای ثبت شده توسط حسگرهای لرزهسنج و فشارسنج مرتبط با چهار زمینلرزه کوچک .[2]
نگاه لرزه صوتیات به پدیده های مختلف منجر گردیده تا در حوزههای مختلفی از جمله الگوسازی سه- بعدی هوا، شناسایی زلزله و گسلش بر اساس صدای ثبت شده از این پدیده، پایش انفجارات، پایش آتشفشان، بررسی ریزلرزه های حاصل از اقیانوس ها، تعیین محل دقیق تر رخدادها، تأثیرات صوتی بستر دریا و ... پیشرفت حاصل شود. بررسی و مقایسه داده های لرزه سنجی و دادههای ریزفشارسنجیمعمولاً با اهداف زیر صورت میگیرد :
- 1 اندازهگیری باد بهعنوان یک چشمهی لرزهای و صوتی، - 2 اعمال اثر مسیر انتشار در هوا و زمین، - 3 تعیین محل چشمههای امواج، - 4 تعیین نوع چشمه، - 5 برآورد ساختار بستر دریا.
بررسیها نشان داده است که مشاهدههای لرزهصوتیمعمولاً در بازهی 30 تا 200 کیلومتری از چشمه قابل ثبت هستند
با استفاده از علم لرزه صوتیات در دهه های اخیر تحقیقات و رویکردهای مختلفی در این زمینه مطرح شده است . بررسی این رویکردها نشان می دهندکه غالباً امواج لرزه ای و صوتیتواماً مورد مطالعه قرار می گیرند تا تأییدی برای یکدیگر باشند. گاهی نیز مطالعه ها با رویکرد بررسی تبدیل امواج صوتی به لرزه ای و یا شناسایی چشمهی لرزه ای با استفاده از امواج صوتی مربوطهی آن وارد شاخهی لرزه صوتیات می شوند. در مجموع می توان بیان داشت که لرزه صوتیات نگاهی جدید به امواج لرزه ای و صوتی است که سعی دارد با استفاده از دانش لرزه شناختی1 و صوت شناختی به صورت موازی و یا سری به بررسی تک چشمهی عامل ایجاد موج لرزهای و صوتی بپردازد.
نگاه کلی به تحقیقات صورت گرفته در حوزه های لرزه صوتیات نشان می دهد که این دانش یک علم میان رشتهای است که مطالعهی آن مستلزم همکاری هم زمان پژوهشگران با تخصص های مختلف لرزه ای و صوتی با یکدیگر می باشد. از اینرو معمولاً فهرست نویسندگان از ترکیب لرزهشناسان، صوتشناسان، متخصصین علوم دریا و یا هواشناسان تشکیل میشود.
روند بررسی موضوع مقاله ها نشان می دهد که در حدود دههی 80 و 90 میلادی بیشتر رویکرد لرزه صوتیات به تقابل امواج لرزه ای با دریاهابوده است. احتمالاً دلیل این موضوع را می توان به حمایت های نظامی از ایندانش نسبت داد. عملاً این دانش همراه با روابط پیچیده ای استکه ظاهراً در حوزهی تخصصی متخصصین علوم دریا قرار دارد. با توافق منع گسترش سلاحهای نامتعارف و تلاشها برای اجرای آن، رویکرد لرزهصوتیات بیشتر بهسمت بررسی تقابل هوا و زمین سوق داده شد.
در کنار حمایت های نظامی از این علم، برخی مطالعات نیز به طور مستقل به بررسی ماهیت اصلی پدیده های طبیعی با استفاده از دانش لرزه صوتیات پرداخته اند. به عنوان نمونه می توان به بررسی صدای زمین لرزه اشاره کرد. اگرچه قدمت این دیدگاه به چندین دههی قبل باز می گردد، ولی مقالات نشان می دهند که در قرن 21 توجه بیشتری به این علم شده است. با این وجود، به نظر می رسد که پیشرفت قابل توجهی در ایجاد ارتباط بین صدای زمین لرزه و مشخصات چشمه هنوز ایجاد نشده است و احتمالاً این دیدگاه همچنان نیازمند بررسیهای بیشتری میباشد.
.3 لرزه صوتیات در ایران
علیرغم توجه برخی کشورها به علم لرزه صوتیات در دهه های اخیر، به نظر می رسد که این رویکرد هنوز در میان مراکز علمی ایران جایگاه خاصی ندارد. تحقیقات دانشمندان داخلیمرتبط صرفاً متمرکز بر حوزه لرزه یا حوزه صوت - بسته به تخصص فرد - محدود شده است. شاید بتوان سه دلیل زیر را برای عدم پیشرفت لرزهصوتیات در ایران بیان کرد:
· عدم ارتباط میان متخصصین صوتی و لرزه ای: تجربه بررسی تحقیقات لرزهصوتی در کشورهای خارجی نشان می دهد که غالب این پژوهش ها با همکاری متخصصین مختلف لرزه ای و صوتی در کنار هم انجام می شود. چنین همکاری مشترکی بهنحوی در کشورهای پیشرفته ایجاد شده است، ولی در رانی اصولاً لرزهشناسان با صوتشناسان در ارتباط نیستند. بهنظر میرسد که لرزهشناسان تصور درستی از امواج صوتی در آب و هوا ندارند و صوتشناسان نیز چندان به اصول و نگاه لرزه شناسان در حوزه زمین آگاهی ندارند. در نتیجه این عدم همکاری، یک خلاء علمی در بررسی تقابل امواج صوتی و لرزه ای در مرز زمین- هوا و زمین- دریا دیده می شود. جهت رفع این کاستی، لازم است تا مراکز تحقیقاتی صوتی ایران در چیدمان متخصصان خود به نحوی تخصص های مختلف صوتی و لرزه ای را در کنار هم قرار دهد. ایجاد چنین تعاملی میتواند منجر به ارتقاء دانش لرزهصوتیات در داخل کشور شود.
· عدم تعریف موضوع در سیاست های کلی وزارت علوم: در نگاه کلان، لرزه شناختی یک دانش میان رشته ای محسوب می شود. صوت شناختی نیز دارای جایگاه مشخصی در دانشگاه های داخلی نیستو عملاً شاهد هستیم که تخصص های مختلفی از جمله فیزیک، مکانیک، هواشناختی و ... در این شاخه ورود میکنند. در این میان، زمین صوتیات2 و لرزه صوتیات به عنوان شاخهی علمی جدیدی تعریف میشوند که از ایننگاهِ میانرشتهای نشأت گرفته اند. در نتیجه ی خاص بودن این دانش، در سیاست های کلان کشوری و برنامه ریزی های وزارت علوم جایگاهی برای لرزه صوتیات در نظر گرفته نشده است.
