background image

Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

Zak³ad  Sejsmologii i Fizyki Wnêtrza Ziemi

 

SEJSMOGRAFY

Sejsmograf  to  urz¹dzenie  s³u¿¹ce  do  rejestracji  drgañ  sejsmicznych  i  sk³ada  siê  z  detektora  ruchu,  który  nazywany  jest  sejsmometrem  i 
sprzê¿onego  z  nim  systemu  rejestruj¹cego.  Pierwsze  sejsmografy  powsta³y  w  II  po³owie  XIX  w.,  przedtem  istnia³y  sejsmoskopy.  Sejsmoskopy 
sygnalizowa³y   moment nadejœcia fali sejsmicznej na ró¿nej zasadzie: toczenia siê kul, upadek cia³ w równowadze chwiejnej, wylewanie siê p³ynu. 
Wszystkie rodzaje sejsmometrów zbudowane s¹ na zasadzie wahad³a, to jest pewnej  masy, która pod wp³ywem si³ zewnêtrznych d¹¿y do po³o¿enia 
równowagi i  wykonuje wahania o sta³ym okresie. Jeœli masa wahad³a oscyluje w kierunku poziomym jest to  sejsmometr poziomy, jeœli jej wahania 
odbywaj¹ siê w kierunku pionowym - pionowy.

Prosty  sejsmograf  pionowy  posiada  masê zawieszon¹ na jednej lub kilku 
sprê¿ynach  przymocowanych  do    ramy.  Drgania  gruntu  wywo³ane  falami 
sejsmicznymi  powoduj¹  ruch  masy,    a  przytwierdzone  do  niej  piórko  z 
atramentem  kreœli  zapis  tego  ruchu  -  sejsmogram  -    na    taœmie  papieru 
nasuniêtej  na  równomiernie  obracaj¹cy  siê,  sterowany  mechanizmem 
zegarowym, walec. Taki sejsmograf mo¿e s³u¿yæ do rejestracji silnych zjawisk w 
obszarach  epicentralnych, gdzie amplitudy ruchu  gruntu s¹  du¿e i  mog¹ byæ 
zapisywane  w  naturalnej  wielkoœci.  W  miarê  oddalania  siê  od  epicentrum 
amplitudy  drgañ  malej¹  i  aby  zarejestrowaæ  odleg³e  trzêsienie,  amplituda 
drgañ  musi  byæ  wielokrotnie  powiêkszona,  czasem  nawet  milion  razy. 

 

 

Pierwszy zapis dalekiego wstrz¹su 

otrzymano w 1889 roku w Poczdamie

dla trzêsienia japoñskiego

Nowoczesny sejsmometr 

szerokopasmowy STS-2

 

Obserwatorium Sejmologiczne IGF PAN Ojców

 

 Sejsmometr elektromagnetyczny Kirnosa 

Poziome wahad³o systemu  Bosch - Omori   

(obecnie 

eksponowane w Obserwatorium Sejsmologicznym w Ojcowie)

Poziome wahad³o Wiecherta

Sejsmografy z rejestracj¹  mechaniczn¹ 

systemu Mainki  

Sejsmometr  Golicyna-Wilipa

Zasada dzia³ania sejsmografu

czas    

t

a

m

p

li

a

  

 

u

d

L

S

N-S

Z

E-W

  

 P

Nowoczesne  sejsmometry  s¹  elektroniczne.  Wychodz¹cy  z 
sejsmometru  sygna³  zapisywany  jest  na  komputerze.  Cyfrowa 
rejestracja  sygna³u  sejsmicznego    wypar³a      obecnie    ca³kowicie   
rejestracjê    mechaniczn¹  i  optyczn¹.  Przewaga  metody  cyfrowej 
wynika  z  mo¿liwoœci  dalszego  przetwarzania  zarejestrowanego 
sygna³u  w  celu  otrzymania  interesuj¹cych  nas  informacji  o 
zjawiskach sejsmicznych. Ponadto rejestracja cyfrowa ma wiêksz¹ 
dynamikê,  a  kopiowanie  i  przysy³anie  danych  sejsmicznych  nie 
wprowadza  zak³óceñ.  Archiwizacja  danych  cyfrowych  jest 
³atwiejsza,    a  rozwój  sieci  komputerowych  pozwala  natychmiast 
przekazywaæ  cyfrowe  dane  sejsmiczne  w  dowolne  miejsce  na 
œwiecie.

Skonstruowanie  przez  B.B.  Golicyna    sejsmometru  elektromagnetycznego  po³¹czonego  z  galwanometrem   
znacznie  u³atwi³o  powiêkszanie  amplitudy  rejestrowanych  drgañ  pod³o¿a.  Rejestracjê  mechaniczn¹  zast¹pi³a 
rejestracja  fotograficzna.  Dalsze  udoskonalenia  jeszcze  bardziej  zwiêkszy³y  sprawnoœæ  i  precyzjê  dzia³ania 
sejsmografu, lecz zasada jego budowy pozosta³a ta sama. 

Sprê¿yna

Walec

Masa

Rama

Piórko

Pierwsze sejsmometry by³y wahad³ami o du¿ej masie i 
d³ugim ramieniu.   Takimi sejsmometrami s¹ zarówno 
wahad³a    systemu  Bosch  -  Omori,    sprowadzone 
przez  M.  P.  Rudzkiego  dla  Stacji  Sejsmologicznej  w 
Krakowie w 1903 r., jak i olbrzymie (masa o wadze 1 
tony) wahad³a systemu Mainki  zainstalowane w 1928 
r.  na  Stacji  Geofizycznej  w  Raciborzu.  Drgania 
wahad³a  rejestrowane    by³y  bezpoœrednio    na 
okopconym  sadz¹  papierze  nasuniêtym  na  walec.   

Sejsmogram trzêsienia na Morzu Japoñskim z 30 marca 2010 r. 

(P - fale pod³u¿ne    S - fale poprzeczne     L - fale powierzchniowe)

 

  Taki  sejsmograf  mo¿e  s³u¿yæ  do  rejestracji  silnych  zjawisk  w  obszarach   
epicentralnych, gdzie amplitudy ruchu  gruntu s¹  du¿e i  mog¹ byæ zapisywane w 
naturalnej wielkoœci. W miarê oddalania siê od epicentrum amplitudy drgañ malej¹ 
i  aby  zarejestrowaæ  odleg³e  trzêsienie,  amplituda  drgañ  zapisywanych  przez 
sejsmograf musi byæ wielokrotnie powiêkszona , czasem nawet milion razy. 

Sejsmogram  odzwierciedla    przebieg  drgañ    wywo³anych 
przez  trzêsienie  w  punkcie  obserwacyjnym.  Poniewa¿   
drgania  te  odbywaj¹  siê  w  ró¿nych  kierunkach,  aby  je  jak 
najwierniej  odtworzyæ    rejestrowane    s¹    przesuniêcia    w   
kierunkach   N-S,  E-W  i  pionowym. Na podstawie zapisu z  
jednej   tylko stacji mo¿na wyznaczyæ odleg³oœæ epicentraln¹, 
azymut,  obliczyæ      magnitudê  wstrz¹su.    Sejsmogram  jest 
g³ównym  Ÿród³em  informacji  o  sejsmicznoœci  i  budowie
Ziemi, rodzajach ognisk i procesach   w nich zachodz¹cych.

Sejsmogram odzwierciedla  przebieg drgañ  
wywo³anych przez trzêsienie w punkcie 
obserwacyjnym Mo¿liwoœæ  precyzyjnego  
wyznaczanie  czasu pojawiania siê fal sejsmicznych 
(pod³u¿nych-P,  poprzecznych-S, powierzchniowych-
L) pozwala na  rozwi¹zanie wielu zagadnieñ 
sejsmologicznych

Sejsmometry  elektromagnetyczne  dawa³y 
bardziej  precyzyjny  obraz  ruchów  gruntu 
w y w o ³ a n y c h   f a l ¹   s e j s m i c z n ¹   n i ¿  
sejsmografy mechaniczne. Se

W sejsmografach   elektromagnetycznych     
-systemu  Golicyna  -  Wilipa,  Kirnosa
  -
ruch  wahad³a  wywo³any  fal¹  sejsmiczn¹ 
jest  odwzorowywany  za  pomoc¹  pr¹dów 
indukowanych  w  cewce,  które  wywo³uj¹   
wychylenia    galwanometru  rejestrowane 
na papierze fotograficznym.  

W  sejsmometrach    elektromagnetycznych     
-systemu  Golicyna  -  Wilipa,  Kirnosa
  - 
wahad³o umieszczone by³o miêdzy  dwoma  
magnesami. Ruch wahad³a wywo³any fal¹ 
sejsmiczn¹  wzbudza³    pr¹dy    w  cewce, 
które przekazywane by³y na galwanometr. 
Wychylenia  galwanometru  rejestrowane 
by³y na papierze fotograficznym.

 rejestracj¹ galwanometryczn¹ na 
papierze fotograficznym

Równie dobrze zapisywa³y drgania 
pochodz¹ce z ognisk bliskich  jak  i  
odleg³ych.

Pierwsze sejsmometry elektromagnetyczne, 
w których ruch wahad³a wywo³ane fal¹ 
sejsmiczn¹ by³y odwzorowywane za pomoc¹ 
pr¹dów  

"Sejsmometr uniwersalny zawiera w jednej 
obudowie trzy sejsmometry zorientowane
w ró¿nych kierunkach przestrzeni.”


Document Outline