Seismische Tomografie

Tomografie is een nieuw methode waar er een beeld gevormd kan worden van een object in de aardkorst. Bij seismisch tomografie heb je een bepaald verwachting op het gebied van seismische energie over de layer in de aardkorst. Hoe kunnen we deze techniek bij de medische wetenschap toepassen? Hierbij wordt m.b.v. seismische data een beeld gevormd van het aardoppervlak. Nieuwe ondervindingen kunnen ons laten zien dat niet alle bewijzen gebruikelijk zijn bij dit onderwerp.

CAT

De CAT is een scanner dat bij de medische vooral in ontwikkelingen is. Met behulp van de röntgenfoto kan men bijvoorbeeld onderdelen scannen van bepaalde objecten. Om als voorbeeld een kijk te nemen bij de botten van het lichaam, waarbij die botten de röntgenstraling absorberen met x-stralen of ultrageluiden blijkt het omliggende weefsel veel kleiner te zijn. Als gevolg hiervan ontstaat op de film een afbeelding van de botten, waar een schaduw van ontstaat. Volgens de medische wereld blijkt het gebruik van CAT scanners ofwel Computer Assisted Tomografie een groot succes te zijn. Deze methode wordt ook toegepast in de radiologie en andere speciale apparatuur in ontwikkeling. Bij een samenhangend voorbeeld bij deze methode ontstaat er een beeld van een object (een heterogene) gevormd bij het analyseren van de reistijd van vele golven die door het doelgebied van de aarde passeren, waarvan het beeld wordt gezocht. Sommige verwijzingen naar aardmodellen (een snelheidsstructuur) worden aangenomen; variaties van dit model zijn vastgesteld en zijn typisch uitgedrukt als een percentage van de verandering in de snelheid. Deze benadering is gelijk aan de gebruikte in de medische wetenschap waar men gebruik maakt van de x-stralen of ultrageluiden zoals de CAT scan en is fundamenteel anders dan de traditionele benadering dat gebruikt wordt in seismische reflectie en refractie studies.

Seismische tomografie

Het gebruik van de CAT scan neemt ook steeds toe in de seismologie aardbevingen en worden meestal geconstateerd in aparte regio’s in de Aarde waarbij er een paar seismografen opereren in oceanische gebieden. Ook in andere geofysische technieken kunnen de meeste ontwikkelingen toegepast worden op een lokale of een globale schaal.

Aldus seismische tomografie is volgens geofysica een actief gebied van onderzoek dat produceert interessante en nieuwe beelden van de snelheidsvariaties van de aarde. De basische concept achter seismische tomografie is dat de reistijd van een lichaamsgolf reizend door de aarde kan worden uitgedrukt in een integraalvergelijking dat verklaart dat de reistijd is gelijk aan de afstand gedeeld door de snelheid. Als de reistijd van een individuele seismische golf anders is dan verwachting van het aardmodel zeggen we dat er een reistijd residu is. Op dit punt zouden we alleen weten dat er alleen een snelheid anomalie was ergens waarlangs de straalpad de golf gereisd had. De essentie van seismisch tomografie is het te werk stellen van een groot aantal van zulke waarnemingen van golven die door een variatie van straalpaden reizen. Hierbij wordt de locatie en de positie van de snelheidsanomalie waargenomen. Een veel gebruikte methode voor dit complexe probleem wordt vastgesteld door een 3-Dimensioneel netwerk van blokken. De reistijd integraal in de vergelijking wordt de som van de reistijd door elke blok onderbroken door een straalpad. Veel waarnemingen leiden naar een ruim systeem van vergelijkingen waarin de onbekenden snelheden van blokken zijn. De kwaliteit van de oplossing hangt af van het aantal waarnemingen en hun nauwkeurigheid, de distributie van straalpaden en de mate waaraan het blokmodel eigenlijk een benadering aan de snelheidsstructuur is.

We vragen ons af wat het nut is van het gebruik van seismogrammen bij dit onderwerp. We zien dus de mogelijkheid om 3D structuren te registreren waar er in de aardbevingen veel bewegingen voorkomen die worden geconstateerd. De techniek blijkt niet altijd betrouwbaar te zijn. Volgens de Koninklijke sterrenwacht van België wist men door uitbreiding van een stationsnetwerk en door de digitale acquisitiesystemen te vernieuwen het systeem te verbeteren. Deze theorie wordt besproken in de seismologie; enkele methodes die aan bod komen bij de aardbevingsleer.

De techniek van tomografie wordt bij oceaangebieden vooral besproken door geologen, waar deze techniek bekend staat als oceaan akoestische tomografie. Door de bewegingen van water te identificeren en te traceren, wordt er data weergegeven in de computermodellen, over zoveel mogelijk voorspellingen in de klimaatveranderingen die voorkomen tijdens het hete seizoen.