Un sismómetro del fondo del océano ( OBS ) es un sismómetro que está diseñado para registrar el movimiento de la tierra bajo océanos y lagos a partir de fuentes artificiales y naturales.
Los sensores en el fondo del mar se utilizan para observar eventos acústicos y sísmicos . Las señales sísmicas y acústicas pueden ser causadas por diferentes fuentes, por terremotos y temblores, así como por fuentes artificiales. Al calcular y analizar los datos se obtiene información sobre el tipo de fuente y, en caso de eventos sísmicos naturales, la geofísica y la geología del fondo marino y la corteza más profunda. El despliegue de OBS a lo largo de un perfil dará información sobre la estructura profunda de la corteza terrestre y el manto superior en áreas marinas. OBS puede estar equipado con un máximo de un geófono de tres componentes además de un hidrófono, por lo que necesita una capacidad de más de 144 Mbytes, que sería el mínimo para un adecuado perfilado de MCS . En una encuesta típica, los instrumentos deberían estar operativos durante varios días (las implementaciones pueden exceder los 12 meses), [1] lo que requiere una capacidad de almacenamiento de datos de más de 500 Mbyte. Otros experimentos, como las investigaciones tomográficas dentro de un levantamiento 3D o monitoreo sismológico, exigen capacidades aún mayores.
Paquete de instrumentos
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/bd/OBS_deployment.jpg/440px-OBS_deployment.jpg)
El OBS consiste en una esfera de aluminio que contiene sensores, componentes electrónicos, suficientes baterías alcalinas para durar 10 días en el fondo del océano y una emisión acústica . Las dos mitades de la esfera se unen con una junta tórica y una abrazadera de metal para mantener las mitades juntas. Se coloca un ligero vacío en la esfera para asegurar mejor un sellado. La esfera flota por sí sola, por lo que se necesita un ancla para hundir el instrumento hasta el fondo. En este caso, el anclaje es una placa de metal plana de 40 pulgadas (1,02 metros) de diámetro. El instrumento ha sido diseñado para poder desplegarse y recuperarse de casi cualquier embarcación. Todo lo que se necesita (para el despliegue y la recuperación) es suficiente espacio en la cubierta para sostener los instrumentos y sus anclas y una pluma capaz de levantar un OBS de la cubierta y balancearlo para bajarlo al agua. El OBS se atornilla al ancla y luego se deja caer (suavemente) por el costado.
Trabajando
Los sismómetros funcionan según el principio de inercia. El cuerpo del sismómetro descansa de forma segura sobre el fondo del mar. En el interior, una masa pesada cuelga de un resorte entre dos imanes. Cuando la tierra se mueve, también lo hacen el sismómetro y sus imanes, pero la masa permanece brevemente donde está. A medida que la masa oscila a través del campo magnético, produce una corriente eléctrica que mide el instrumento. El sismómetro en sí es un pequeño cilindro de metal; el resto del OBS del tamaño de un baúl consta de equipo para hacer funcionar el sismómetro (un registrador de datos y baterías), peso para hundirlo hasta el fondo del mar, un disparador acústico por control remoto y flotación para traer el instrumento de regreso a la superficie.
Tipos de OBS
El movimiento del suelo causado por los terremotos puede ser extremadamente pequeño (menos de un milímetro) o grande (varios metros). Los movimientos pequeños tienen altas frecuencias, por lo que monitorearlos requiere medir el movimiento muchas veces por segundo y produce grandes cantidades de datos. Los movimientos grandes son mucho más raros, por lo que los instrumentos necesitan registrar datos con menos frecuencia para ahorrar espacio en la memoria y energía de la batería para implementaciones más largas. Debido a esta variabilidad, los ingenieros han diseñado dos tipos básicos de sismómetros:
OBS de período corto
Registran movimientos de alta frecuencia (hasta cientos de veces por segundo). Pueden registrar terremotos pequeños y de corta duración y también son útiles para estudiar las decenas de kilómetros exteriores del lecho marino. Detalles técnicos para dos modelos: WHOI D2 y Scripps L-CHEAPO.
OBS a largo plazo
Registran una gama mucho más amplia de movimientos, con frecuencias de aproximadamente 10 por segundo a una o dos veces por minuto. Se utilizan para registrar terremotos de tamaño medio y actividad sísmica lejos del instrumento. Detalles técnicos para dos modelos: OBS de despliegue prolongado WHOI y OBS de despliegue prolongado Scripps.
OBS personalizadas
Los OBS personalizados están comenzando a desarrollarse, a medida que aumenta la necesidad de expansión en la cobertura en el campo de la sismología [2] y son necesarios los despliegues permanentes. Una personalización para mejorar la calidad de los datos de los sismómetros es perforar el sismómetro en una carcasa de aluminio en la superficie (~ 1 m) para crear estabilidad en el sedimento blando del fondo del océano. [2] Otra personalización que es posible es agregar un medidor de presión diferencial (DPG) y / o medidor de corriente , para comprender cómo está cambiando la presión alrededor del sismómetro. [2] También puede ser práctico almacenar el registrador de datos y la batería en una esfera Bentos de vidrio para poder conectarse al barco mediante el uso de un vehículo operado a distancia (ROV) , [3] que es un avance necesario en para tener y mantener implementaciones permanentes de OBS.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/3/38/PsSPconversions_withwatermultiplesforwiki.pdf/page1-440px-PsSPconversions_withwatermultiplesforwiki.pdf.jpg)
Ventajas
Los relojes muy estables hacen comparables las lecturas de muchos sismómetros lejanos. (Sin marcas de tiempo confiables, los datos de diferentes máquinas serían inutilizables). El desarrollo de estos relojes fue un avance crucial para los sismólogos que estudian el interior de la Tierra. Después de recuperar un sismómetro del fondo del océano, los científicos pueden descargar los datos del instrumento conectando un cable de datos. Esta función evita la tarea de desmontar con cuidado la carcasa protectora del instrumento mientras se encuentra a bordo de un barco rodante. La capacidad de conectar un sismómetro a un amarre u observatorio hace que los datos del instrumento estén disponibles instantáneamente. Esta es una gran ventaja para los geólogos que luchan por responder a un gran terremoto.
Desventajas
El entorno de estos despliegues complica los métodos estándar que se utilizan para analizar los datos debido al océano en la parte superior del sismómetro, en contraposición al aire libre sobre una estación terrestre típica. [5] Estos sismómetros también tienen una relación señal-ruido disminuida debido al ruido creado por el movimiento de los océanos debido a las mareas impulsadas por el viento, particularmente en períodos de 7 y 14 segundos. [6] Este movimiento de período prolongado y la corriente que fluye alrededor del sismómetro pueden crear problemas de ruido de período prolongado en los componentes horizontales porque el sedimento blando (saturado) sobre el que descansa el sismómetro es más susceptible de permitir que el sismómetro se incline [7] y idealmente, el componente horizontal no se moverá y será perpendicular a la gravedad para obtener los mejores resultados del sismómetro. El sedimento saturado también reduce significativamente la relación señal-ruido [8] porque la velocidad de las ondas P y S disminuye y las ondas sísmicas quedan atrapadas en la capa de sedimento creando un sonido de gran amplitud debido a la conservación de energía .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/9/92/Cascadia_Array.jpg/440px-Cascadia_Array.jpg)
Implementaciones notables
Uno de los despliegues de OBS más grandes de la historia fue el Experimento Big Mantle Electromagnetic and Tomography (Big MELT), [9] que involucró a casi 100 OBS en el East Pacific Rise con el objetivo de comprender la generación de magma y el desarrollo de las dorsales oceánicas . La Iniciativa Cascadia [10] [11] es un despliegue costa afuera / en tierra para observar la deformación de las Placas Juan de Fuca y Gorda , así como temas que van desde terremotos de mega-empuje hasta estructuras de arco volcánico en el noroeste del Pacífico . El PLUME hawaiano (Experimento de derretimiento submarino Plume-Lithosphere) [12] fue un despliegue en tierra / mar (predominantemente en alta mar) para comprender mejor qué tipo de pluma del manto se encuentra debajo de Hawai y para comprender mejor el afloramiento del manto en esta región y su relación con el litosfera. La arquitectura de banda ancha astenosférica y litosférica del Experimento de la región costa afuera de California (ALBACORE) [13] despliegue de 2010 a 2011 de 34 OBS para ayudar a comprender mejor la interacción tectónica en el límite de placa Pacífico-Norteamérica y los estilos de deformación de la placa del Pacífico y la microplacas cercanas.
Referencias
- ^ http://www.obsip.org/
- ^ a b c Romanowicz, Barbara , et al. "MOISE: Un experimento piloto hacia observatorios geofísicos del fondo marino a largo plazo". PLANETAS TIERRA Y ESPACIO 50 (1998): 927–938
- ^ Stutzmann, Eléonore, et al. "MOISE: un prototipo de estación de fondo oceánico multiparamétrico". Boletín de la Sociedad Sismológica de América 91.4 (2001): 885–892.
- ^ Reeves, Z. y V. Lekic, Restricción de la estructura litosférica en la zona fronteriza de California mediante funciones de receptor, Resumen de AGU (ID de control 1807272), reunión de otoño de 2013.
- ^ Bostock, MG y AM Tréhu. "Descomposición del campo de ondas de los sismogramas del fondo del océano". Boletín de la Sociedad Sismológica de América 102.4 (2012): 1681–1692.
- ^ Dolenc, David y col. "Observaciones de ondas de infragravedad en la estación de banda ancha del fondo oceánico de Monterey (MOBB)". Geoquímica, Geofísica, Geosistemas 6.9 (2005).
- ^ Duennebier, Frederick K., Grant Blackinton y George H. Sutton. "Ruido generado por la corriente registrado en sismómetros del fondo del océano". Investigaciones geofísicas marinas 5.1 (1981): 109-115.
- ^ Yang, Xiaotao (3 de enero de 2019). "Un análisis de calidad integral de las funciones empíricas de Green en Ocean Bottom Sismometers en Cascadia". Cartas de investigación sismológica . 90 (2): 744–753. doi : 10.1785 / 0220180273 .
- ^ https://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=2399
- ^ http://cascadia.uoregon.edu/CIET/cascade-initiative-background
- ^ Yang, Xiaotao (3 de enero de 2019). "Un análisis de calidad integral de las funciones empíricas de Green en Ocean Bottom Sismometers en Cascadia". Cartas de investigación sismológica . 90 (2): 744–753. doi : 10.1785 / 0220180273 .
- ^ https://www.researchgate.net/publication/234421467_The_Hawaiian_PLUME_Project_Successfully_Completes_its_First_Deployment
- ^ http://goldengate.ce.caltech.edu/~kohler/offshore.html
enlaces externos
- "French OBS"
- "https://woodshole.er.usgs.gov/operations/obs/whatobs.html"
- "KUM OBS"
- "Tecnología GEOMAR"