3D打印模型使人们对地面运动有了更清晰的了解
看起来像一块光滑的不锈钢板,但看起来更近一点,您会看到洛杉矶沉积盆地的简化横截面。
加州理工学院的研究员Sunyoung Park和她的同事正在打印3D模型,例如金属洛杉矶代理,为地震实验提供了一个新颖的平台。通过打印模式可复制的盆地边缘或地形特征的兴衰和引导激光吧,公园可以模拟和记录波地震怎么可能穿过地球真实。
在她在地震学会(SSA)2021年年会上的演讲中,Park解释了为什么这些物理模型在某些情况下可以解决地面运动数值模拟的某些缺点。
Park说,景观中的小型复杂结构可以放大和改变地震后的地震动,但是地震学家很难模拟这些影响。“即使我们知道这些东西对于地面震动非常重要,但地形,界面和边缘的影响仍然是很难通过数值研究的问题。”
她补充说,将这些功能整合到地面运动模拟中需要大量的计算能力,并且可能难以验证这些数值计算。
为了应对这些挑战,Park开始创建具有简单地形和盆地特征的3D模型,以探索地面震动时的这些影响。她说,金属是她首选的印刷材料,“因为它可以像地球下地壳一样坚硬。”
通过控制打印参数,Park还可以控制打印机放置的金属密度,从而创建具有不同地震速度的材料。以她在会议上展示的洛杉矶盆地为例,结果是一个20 x 4厘米的模型,该模型代表了整个盆地50公里的横截面。
对于印刷的景观,Park的比例大约为1:250,000,Park还需要缩小她用来模拟地震波的波长,这是基于激光的源和接收器系统的所在。模型的激光发射模拟地震源事件,并且当地震波与模型特征相互作用时,激光多普勒接收器会感应到由此产生的振动。
使用模型进行的实验得出了一些有趣的发现。例如,Park的水盆横截面很浅,因此发现某些高频波被阻止穿过水盆传播。
她说:“我们知道盆地通常会放大地面运动,但这表明我们也应该考虑不同的频率成分。”
帕克说,这些模型对于研究通过其他地震学上复杂特征的波传播也可能是有用的,例如断层附近严重受损的岩石,在油气提取或固碳过程中注入流体和气体的岩石层以及深层地球的特征。
Park将于2021年6月加入芝加哥大学地球物理科学系。
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