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3D打印模型提供了对地面运高野玛丽动更清晰的理解

地球 2021-10-14 00:00:37

美国地震学会 不锈钢三维打印地震模型

信用:阳光公园 它看起来像一块光滑的不锈钢板,但仔细看,你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孙杨·帕克和她的同事正在打印3D模型,比如洛杉矶的金属代理,为地震实验提供一个新颖的平台

通过打印一个复制盆地边缘或地形起伏的模型,并将激光对准它,帕克可以模拟并记录地震波如何穿过真实的地球

在美国地震学会(SSA)2021年年会上的演讲中,Park解释了为什么这些物理模型可以解决某些情况下地面运动数值模拟的一些缺点

帕克说,地震后,景观中的小规模复杂结构会放大和改变地面运动,但地震学家很难模拟这些影响

“尽管我们知道这些东西对地面震动非常重要,但地形、界面和边缘的影响是很难用数值方法研究的问题

" 她补充说,将这些特征纳入地面运动模拟需要大量的计算能力,而且很难验证这些数值计算

为了应对这些挑战,帕克开始创建简单地形和盆地特征的3D模型,以探索这些对地面震动的影响

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。”

三维打印地震模型的激光实验装置

信用:阳光公园 通过控制打印参数,Park还可以控制打印机打印的金属密度,从而创建具有不同地震速度的材料

结果,以她在会议上展示的洛杉矶盆地为例,是一个20×4厘米的模型,代表了盆地50公里的横截面

对于印刷景观,比例约为1:250,000,帕克需要缩小她用来模拟地震波的波长,这也是基于激光的源和接收器系统的作用

向模型发射的激光模拟地震源事件,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

模型实验已经产生了一些有趣的发现

例如,在浅盆地的横截面上,帕克发现一些高频波被阻止穿过盆地

“我们知道盆地通常会放大地面运动,”她说,“但这表明我们也应该考虑不同频率的内容

" 帕克说,这些模型也可能有助于研究波在其他复杂地震学特征中的传播,例如断层附近高度受损的岩石、在油气开采或碳封存过程中注入流体和气体的岩层,以及地球深处的特征

帕克将于2021年6月加入芝加哥大学地球物理科学系

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