Seismisches Rauschen

Das seismische Geräusch ist eine Reihe von Schwingungen, die den Boden aufgrund verschiedener Ursachen dauerhaft beeinflussen . Es ist eine Komponente von Seismogrammen (die von Seismometern aufgezeichneten Signale ), die im Allgemeinen unerwünscht und schwer zu interpretieren sind. Seismisches Rauschen hat natürliche Ursachen (Winde und andere atmosphärische Phänomene, Meereswellen  usw. ) und menschliche Ursachen (Autoverkehr, schwere Maschinen  usw. ).

Seismisches Rauschen besteht hauptsächlich aus Oberflächenwellen . Niederfrequenzwellen (weniger als ein Hertz ) werden allgemein als Mikroseismen und solche mit hoher Frequenz (> 1  Hz ) als Mikrotremor  (en) bezeichnet .

Das seismische Rauschen betrifft je nach Seismologie alle Disziplinen wie Geologie , Ölexploration  (in) , Hydrologie , Erdbebentechnik und integrierte Gesundheitsüberwachung . In diesen Disziplinen ist es oft bezeichnet als ein Umgebungswellenfeld oder Umgebungsschwingungen .

Seismische Lärm ist ein Ärgernis für Aktivitäten empfindlich gegenüber Vibrationen, wie hochgenaue Messungen, Präzisionsfräsen , Teleskope und Kristallwachstum . Es kann auch in der Praxis eingesetzt werden, um beispielsweise die dynamischen Eigenschaften von Tiefbauarbeiten (Brücken, Gebäude, Dämme usw. ) bei geringer Beanspruchung zu bestimmen  oder die elastischen Eigenschaften des Untergrunds zu charakterisieren und seismische Mikrozonierungskarten  (in) zu erstellen .

Ursprung

Untersuchungen zur Entstehung von seismischem Rauschen zeigen, dass der niederfrequente Teil des Spektrums (weniger als 1  Hz ) auf natürliche Ursachen zurückzuführen ist, einschließlich Meereswellen . Insbesondere ist der Peak zwischen 0,1 und 0,3  Hz eindeutig mit der Wechselwirkung von Wellen mit nahezu gleichen Frequenzen, jedoch in entgegengesetzten Richtungen verbunden. Bei hohen Frequenzen (über 1  Hz ) ist seismisches Rauschen hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten wie Straßenverkehr und Industriearbeiten zurückzuführen, aber es gibt auch natürliche Quellen wie Flüsse. Bei etwa 1  Hz sind Wind und andere atmosphärische Phänomene ebenfalls eine Hauptquelle für Bodenschwingungen.

Eigenschaften

Die Amplitude der Schwingungen des seismischen Rauschens liegt typischerweise in der Größenordnung von 0,1 bis 10  & mgr; m / s und hängt mit der Frequenz zusammen.

Seismische Rauschen bestehen hauptsächlich von Oberflächenwellen ( Liebe und Rayleigh - Wellen ), sondern umfassen auch bulk waves ( P und S - Wellen ). Diese Wellen sind dispersiv , dh ihre Phasengeschwindigkeit ändert sich mit der Frequenz (im Allgemeinen nimmt sie mit zunehmender Frequenz ab). Da die Dispersionsbeziehung stark von Schwankungen der Scherwellengeschwindigkeit mit der Tiefe abhängt , kann sie als nicht-invasives Werkzeug zur Untersuchung der Struktur des Untergrunds verwendet werden.

Geschichte

Die seismische Rauschen ist zu geringer Amplitude durch die Menschen zu spüren, und es konnte nicht von den ersten registriert wird Seismometer , im späten neunzehnten ten  Jahrhundert. Ab diesem Zeitpunkt konnten jedoch Umgebungsschwingungen in Gebäuden, in denen die Amplituden verstärkt werden, vom Japaner Fusakichi Ōmori , einem der Pioniere der Seismologie , aufgezeichnet werden . Insbesondere bestimmte er die Resonanzfrequenzen von Gebäuden und untersuchte deren Entwicklung in Abhängigkeit von den erlittenen Schäden.

Anmerkungen und Referenzen

  1. (in) S. Bonnefoy-Claudet, F. Cotton und P.-Y. Bard: „  Die Natur des Rauschwellenfelds und seine Anwendungen für Standorteffektstudien. Eine Literaturübersicht  “ , Earth-Science Reviews  (en) , vol.  79, keine Knochen  3-4,Dezember 2006, p.  205-227 ( DOI  10.1016 / j.earscirev.2006.07.004 ).
  2. (in) MS Longuet-Higgins, "  Eine Theorie zur Entstehung von Mikroseismen  " , Philosophische Transaktionen der Royal Society of London , hat Flucht.  243, n o  857,27. September 1950, p.  1-35.
  3. (in) K. Hasselmann, "  Eine statistische Analyse der Erzeugung von Mikroseismen  " , Reviews of Geophysics  (in) , vol.  1, n o  2Mai 1963, p.  177-210 ( DOI  10.1029 / RG001i002p00177 ).
  4. (in) Sharon Kedar, Michael Longuet-Higgins, Frank Webb, Nicholas Graham, Robert Clayton und Cathleen Jones, "  Der Ursprung der Tiefsee-Mikroseismen im Nordatlantik  " , Proceedings der Royal Society of London , hat Flug.  464, n o  209111. Dezember 2007, p.  1-35 ( DOI  10.1098 / rspa.2007.0277 ).
  5. (in) Fabrice Ardhuin, Eleonore Stutzmann, Martin und Anne Schimmel Mangeney, Meereswellenquellen für seismisches Rauschen  " , Journal of Geophysical Research : Oceans , Vol. 3, No.  115, n o  C9September 2011( DOI  10.1029 / 2011JC006952 ).
  6. (in) Vahid Naderyan Craig J. Hickey und Richard Raspet, Windinduzierte Bodenbewegung  " , Journal of Geophysical Research : Solid Earth , Vol. 3, No.  121, n o  2Februar 2016, p.  917-930 ( DOI  10.1002 / 2015JB012478 / voll ).
  7. (in) Peterson, "  Beobachtung und Modellierung von seismischen Hintergrundrauschen  " , US Geological Survey Technical Report , n o  93-322,1993, p.  1-95.
  8. (in) Charles Davison, "  Fusakichi Omori und seine Arbeit sind Erdbeben  " , Bulletin der Seismological Society of America  (en) , vol.  14, n o  4,1 st Dezember 1924, p.  240-255 ( Online-Präsentation ).

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