Введение
Верхняя мантия Земли это слой, мощностью до 600 километров, который залегает между Земной корой и Нижней мантией Земли. Верхняя граница, отделяющая Верхнюю мантию от Земной коры – это граница Мохоровичича (Мохо). Граница Мохо располагается на глубине от 5 до 70 километров от Земной поверхности. Нижняя граница, разделяющая Верхнюю и Нижнюю мантии – это переходная зона. Переходная зона расположена в интервалах глубин 400 – 650 километров от поверхности Земли.
Физические и химические процессы, протекающие в Верхней мантии Земли, оказывают большое, а часто и определяющее влияние на многие геодинамические, геофизические, геохимические явления, наблюдаемые на поверхности Земли.
В середине прошлого столетия была построена обобщенная одномерная физическая модель Земли – Модель Джеффриса – Буллена. Эта модель до настоящего времени является эталоном для изучения внутренней структуры как всей Земли в целом, так и отдельных ее сфер, в том числе Верхней мантии. Как правило, изучение структуры Верхней мантии выполняется для отдельных участков Земли. А результаты представляются как количественные отличия скорости распространения сейсмических волн от эталонной модели Земли в ту или иную сторону в процентах или других относительных величинах. Достижения современной Структурной сейсмологии и новейших Информационных технологий позволили поставить задачу – построение Виртуальной модели Мантии Земли, которая еще десятилетие назад представлялась бы невозможной. Не только поставить, но и быть уверенным, что в обозримом будущем, силами Интернет – сообщества она может быть решена. Мы имеем в виду, что результаты решения задачи будут приносить практическую пользу.
Проект “Виртуальная Мантия Земли”
Целью проекта “Виртуальная Мантия Земли” является построение объемной скоростной модели Верхней мантии Земли. Применяемая технология – методы сейсмической томографии на объемных телесейсмических волнах от удаленных землетрясений. Используются землетрясений такой магнитуды, объемные волны от которых записываются практически всеми сейсмологическими станциями мировой сети. А сами волны проникают в мантию Земли, а где-то и преломляются на границе мантия – внешнее ядро. Эти землетрясения имеют магнитуду, как правило, превышающую величину 4.0.
Распределение эпицентров землетрясений на поверхности Земли неравномерно (нерегулярно). Землетрясения группируются в сейсмических зонах. Тем не менее, это распределение позволяет построить надежные системы наблюдения (сейсмологические станции – очаги землетрясений) для томографических реконструкций Верхней мантии многих регионов Земли.
Многие сотни землетрясений с магнитудой 4.0 и выше надежно регистрируются Глобальной сетью станций ежегодно. Мировая сеть сейсмологических станций формировалась на Земле в течение более чем ста лет. В настоящее время Глобальная сеть включает в себя несколько тысяч сейсмологических станций.
Глобальная сеть фиксирует сейсмические волны от удаленных землетрясений в постоянном режиме. Сейсмические станции распределяется неравномерно по поверхности Земли. Глобальная сеть сейсмических станций состоит из региональных групп.
Сейсмограммы хранятся в региональных архивах. Часть информации передается в централизованные сейсмологические архивы. Международный Сейсмологический Центр (МСЦ, Великобритания) является одним из крупнейших централизованных сейсмологических архивов. Международный Сейсмологический Центра публикует сейсмические бюллетени и региональные каталоги землетрясений в бумажной и цифровой форме. Одна из задач проекта “Виртуальная Мантия Земли” – это разработка программного интерфейса к цифровым каталогам и бюллетеням. Цифровые бюллетени сопровождаются небольшим количеством функций, написанных на языке Си, для самого низкого уровня доступа к этим данным.
Проектом предусмотрено создание программного интерфейса более высокого уровня и пользовательского интерфейса, которые позволят извлекать всю необходимую информацию из бюллетеней и каталогов и складировать ее в базе данных. При создании интерфейсов будут использованы родные Си-функции, поставляемые совместно с цифровыми бюллетенями и каталогами. Если иметь программный доступ цифровым бюллетеням и каталогам землетрясений, зарегистрированных за последнее столетие, то можно, по мере необходимости, извлекать ее из бюллетеней и складировать в БД. По всем записанным землетрясения за столетие, и на всех станциях мировой сети! Эти данные будут использованы для восстановления изображения внутренних областей Верхней мантии Земли. Для восстановления изображения внутренних областей Верхней мантии Земли будут использоваться методы компьютерной томографии. Проект предусматривает привлечение Интернет – сообщества к решению этой задачи. Интернет – сообщество будет включать в себя научных работников, аспирантов, студентов, школьников, всех тех, кто интересуется внутренним строением Земли. Одна из задач проекта это создание Веб инструментов, которыми будут пользоваться члены Интернет – сообщества при восстановлениии изображения внутренних областей Верхней мантии Земли.