محیطی شور کا زلزلہ امیجنگ: غیر فعال زلزلہ کے طریقے کس طرح مصنوعی ذرائع کے بغیر زیر زمین ڈھانچے کو ظاہر کرتے ہیں

سیسمک ایکسپلوریشن کی زیادہ تر تاریخ کے لیے، یہ سمجھنا کہ زمین کی سطح کے نیچے کیا ہے، زلزلہ توانائی پیدا کرنے اور اس بات کا مشاہدہ کرنے پر منحصر ہے کہ یہ توانائی زیر زمین تشکیلات کے ذریعے کیسے سفر کرتی ہے۔ کنٹرول شدہ دھماکے، وائبروسیس ٹرک، اور قدرتی طور پر آنے والے زلزلے طویل عرصے سے زیر زمین ڈھانچے کی تصویر کشی کرنے والے جیو فزیکسٹس کے لیے معلومات کے بنیادی ذرائع کے طور پر کام کرتے رہے ہیں۔

اگرچہ یہ طریقے اہم رہتے ہیں، وہ اکثر اعلیٰ آپریشنل اخراجات، لاجسٹک چیلنجز، ماحولیاتی تحفظات، اور ذرائع کی دستیابی کی حدود سے وابستہ ہوتے ہیں۔ جیسے جیسے تلاش کے اہداف زیادہ پیچیدہ ہوتے جاتے ہیں اور نگرانی کے تقاضے مسلسل مسلسل ہوتے جاتے ہیں، محققین زیر زمین کی چھان بین کے متبادل طریقے تلاش کر رہے ہیں۔

حالیہ دہائیوں میں ابھرنے والی سب سے اہم پیش رفت میں سے ایک ایمبیئنٹ نوائس سیزمک امیجنگ (ANSI) ہے، جسے اکثر Passive Seismic Imaging کہا جاتا ہے۔ مصنوعی زلزلہ کے ذرائع پر انحصار کرنے کے بجائے، یہ نقطہ نظر ماحول میں پہلے سے موجود ان گنت کمپنوں کا استعمال کرتا ہے۔ جن سگنلز کو کبھی پس منظر میں مداخلت سمجھا جاتا تھا اب وہ زمین کے اندرونی حصے کے بارے میں قیمتی معلومات کو ظاہر کرنے کے لیے استعمال ہو رہے ہیں۔

محیطی زلزلہ کے شور کی طویل مدتی ریکارڈنگ سے مفید لہر کے پھیلاؤ کی خصوصیات کو نکال کر، محققین زلزلہ توانائی کو فعال طور پر پیدا کیے بغیر زیر زمین ڈھانچے کی تفصیلی تصاویر بنا سکتے ہیں۔ جسے کبھی شور سمجھا جاتا تھا جدید جیو فزیکل ریسرچ کے لیے تیزی سے ایک اہم وسیلہ بنتا جا رہا ہے۔

کئی سالوں سے، پس منظر کے زلزلے کی کمپن کو زیادہ تر زلزلے کے ریکارڈ میں ناپسندیدہ شور کے طور پر سمجھا جاتا تھا۔ سگنل پروسیسنگ اور سیسمک تھیوری میں پیشرفت نے بتدریج اس تاثر کو بدل دیا ہے۔

ایمبیئنٹ نوائس سیزمک امیجنگ کو ایک طاقتور غیر فعال جیو فزیکل تکنیک کے طور پر تسلیم کیا جاتا ہے جو زیر زمین ڈھانچے کی تحقیقات کے لیے قدرتی طور پر ہونے والی زمینی کمپن کا استعمال کرتی ہے۔ مصنوعی ذرائع سے زلزلہ کی لہریں پیدا کرنے کے بجائے، یہ طریقہ ماحول میں پہلے سے موجود مسلسل لہروں کے میدان پر انحصار کرتا ہے۔

مرکزی خیال سیدھا ہے: جیسے ہی محیطی کمپن زمین کے ذریعے سفر کرتی ہے، وہ ارضیاتی تشکیلات کے ساتھ تعامل کرتے ہیں اور جس میڈیم سے گزرتے ہیں اس کے بارے میں معلومات لے جاتے ہیں۔ ان سگنلز کا بغور تجزیہ کرکے، محققین لہر کے پھیلاؤ کے راستوں کو دوبارہ تشکیل دے سکتے ہیں اور فعال زلزلہ کے سروے کے ذریعے روایتی طور پر حاصل کردہ معلومات کو بازیافت کر سکتے ہیں۔

نتیجے کے طور پر، محیطی شور کی تصویر کشی غیر فعال سیسمک ایکسپلوریشن، سیسمک ٹوموگرافی، اور طویل مدتی ذیلی سطح کی نگرانی میں تیزی سے اہم ٹول بن گئی ہے۔

یہاں تک کہ زلزلوں کی غیر موجودگی میں، زمین کبھی بھی مکمل طور پر ساکن نہیں ہوتی۔

زلزلے کے آلات قدرتی اور انسانی-متاثرہ عمل کی ایک وسیع رینج سے پیدا ہونے والی کمزور کمپن کو مسلسل ریکارڈ کرتے ہیں۔ یہ مستقل سگنل اجتماعی طور پر محیطی زلزلہ شور کے نام سے جانے جاتے ہیں۔

جدید سیسمولوجی کی ترقی کے لیے، محیطی شور کو بنیادی طور پر ایک رکاوٹ سمجھا جاتا تھا۔ محققین نے اسے زلزلے کے ریکارڈ سے ہٹانے میں کافی کوشش کی تاکہ زلزلے سے پیدا ہونے والے سگنلز کا مزید واضح طور پر تجزیہ کیا جا سکے۔ تاہم، بڑھتے ہوئے شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ یہ بظاہر بے ترتیب کمپنیں زمین کی ساخت کے بارے میں قیمتی معلومات پر مشتمل ہیں۔

محیطی زلزلہ کے شور کے ذرائع نمایاں طور پر متنوع ہیں۔ سمندر کی لہریں ساحلی خطوں اور سمندری فرش کے ساتھ تعامل کرنے والی مائیکروسیزم پیدا کرتی ہیں جو بہت دور تک پھیل سکتی ہیں۔ ہوا، ماحول کے دباؤ کی مختلف حالتیں، دریا کے نظام، اور سمندری دھارے سبھی زمین میں توانائی فراہم کرتے ہیں۔ شہری ماحول میں، نقل و حمل کے نیٹ ورک، صنعتی سہولیات، تعمیراتی سرگرمیاں، اور روزمرہ انسانی نقل و حرکت کمپن کے اضافی ذرائع پیدا کرتی ہے۔

اگرچہ انفرادی طور پر دیکھے جانے پر یہ اشارے بے ترتیب ظاہر ہو سکتے ہیں، لیکن یہ ارضیاتی تشکیلات کے ذریعے سفر کرتے ہوئے بار بار زیر زمین کا نمونہ لیتے ہیں۔ وقت گزرنے کے ساتھ، وہ اس بات کا مسلسل ریکارڈ فراہم کرتے ہیں کہ کس طرح زمین لہروں کے پھیلاؤ کا جواب دیتی ہے، جس سے وہ سیسمک امیجنگ کے لیے ایک قیمتی وسیلہ بنتے ہیں۔

محیطی شور سے بامعنی معلومات نکالنے کی صلاحیت ایک ریاضیاتی عمل پر مبنی ہے جسے کراس- ارتباط کے نام سے جانا جاتا ہے۔

جب دو زلزلہ سٹیشن بیک وقت محیطی کمپن ریکارڈ کرتے ہیں، تو ہر سٹیشن بہت سی مختلف سمتوں سے آنے والی لہر توانائی کو پکڑتا ہے۔ پہلی نظر میں، یہ ریکارڈنگ انتہائی پیچیدہ اور بے ترتیب نظر آتی ہیں۔ تاہم، توسیع شدہ مدت کے دوران دونوں ڈیٹاسیٹس کا موازنہ کرکے، محققین اسٹیشنوں کے درمیان مشترکہ پھیلاؤ کی مستحکم خصوصیات کی نشاندہی کرسکتے ہیں۔

جیسے جیسے ریکارڈنگ کا وقت بڑھتا ہے، کراس-تعلق کا فنکشن دھیرے دھیرے اس طرف بدل جاتا ہے جسے ماہرین زلزلہ دو مشاہداتی نقطوں کے درمیان گرینز فنکشن کہتے ہیں۔

لہر طبیعیات میں، گرین کا فنکشن بیان کرتا ہے کہ جب ایک جگہ پر توانائی متعارف کرائی جاتی ہے اور دوسری جگہ پر مشاہدہ کیا جاتا ہے تو میڈیم کیسے جواب دیتا ہے۔ یہ مؤثر طریقے سے درمیانے درجے کے پھیلاؤ کی خصوصیات کے بارے میں معلومات پر مشتمل ہے۔

ایک بار جب اس ردعمل کی تشکیل نو ہو جاتی ہے تو، ایک زلزلہ سٹیشن کو ورچوئل سورس کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے جبکہ دوسرا ریسیور کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کے بعد زلزلے کی رفتار کا تخمینہ لگانے، ارضیاتی حدود کی نشاندہی کرنے اور زیر زمین ڈھانچے کے تفصیلی ماڈل بنانے کے لیے روایتی زلزلہ تجزیہ کے طریقوں کا اطلاق کیا جا سکتا ہے۔

جو چیز اس نقطہ نظر کو خاص طور پر قابل ذکر بناتی ہے وہ یہ ہے کہ یہ کسی مصنوعی سیسمک ماخذ کی ضرورت کے بغیر فعال-ذرائع کے سروے سے حاصل کردہ معلومات کو دوبارہ حاصل کر سکتا ہے۔

محیطی شور امیجنگ کے سب سے زیادہ دلچسپ پہلوؤں میں سے ایک یہ ہے کہ مفید سگنل اس سے نکلتے ہیں جو ابتدا میں بے ترتیب کمپن کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں۔

اس کی وضاحت پیچیدہ ارضیاتی ذرائع ابلاغ کے ذریعے زلزلہ کی لہروں کے پھیلاؤ میں ہے۔ جب لہریں زمین کی پرت سے گزرتی ہیں، تو وہ بار بار انعکاس، اضطراب اور بکھرنے سے گزرتی ہیں۔ طویل عرصے کے دوران، بہت سی مختلف سمتوں سے آنے والی لہریں بار بار ایک ہی زیر زمین ڈھانچے کا نمونہ کرتی ہیں۔

کراس- ارتباط کے عمل کے دوران، غیر متعلقہ بے ترتیب اجزاء شماریاتی اوسط کے ذریعے منسوخ ہو جاتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، زلزلہ سٹیشنوں کے درمیان مستحکم پھیلاؤ کے راستوں سے وابستہ لہروں کو تقویت ملتی ہے اور آہستہ آہستہ زیادہ نمایاں ہو جاتے ہیں۔

جیسا کہ اضافی ڈیٹا جمع ہوتا ہے، مربوط سگنلز مضبوط ہوتے رہتے ہیں جب کہ بے ترتیب اتار چڑھاؤ کم ہوتے جاتے ہیں۔ آخر کار، پس منظر کے شور سے زیر زمین پھیلاؤ کی بنیادی خصوصیات ابھرتی ہیں۔

یہ عمل محققین کو بظاہر افراتفری کی لہروں کو سطح کے نیچے چھپے ارضیاتی ڈھانچے کے بارے میں بامعنی معلومات میں تبدیل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

غیر فعال سیسمک امیجنگ پورے مطالعہ کے علاقے میں سیسمک سینسرز کے نیٹ ورک کی تعیناتی کے ساتھ شروع ہوتی ہے۔

یہ آلات مسلسل کام کرتے ہیں، کئی ہفتوں سے لے کر کئی مہینوں تک محیط زمینی حرکت کو ریکارڈ کرتے ہیں۔ چونکہ طریقہ فعال زلزلہ کے ذرائع پر منحصر نہیں ہے، ڈیٹا کا حصول اکثر آس پاس کی کمیونٹیز اور ماحول میں کم سے کم خلل کے ساتھ کیا جا سکتا ہے۔

کافی ڈیٹا اکٹھا کرنے کے بعد، محققین سازی کے اثرات اور عارضی خلل کو دور کرنے کے لیے پری پروسیسنگ اقدامات کا ایک سلسلہ انجام دیتے ہیں جو محیطی لہر کے میدان کو غیر واضح کر سکتے ہیں۔ اس کے بعد صاف شدہ ریکارڈنگز کو سٹیشن کے جوڑوں کے درمیان کراس-کر دیا جاتا ہے تاکہ ورچوئل سیسمک ردعمل کو دوبارہ بنایا جا سکے۔

برآمد شدہ لہریں مختلف فریکوئنسی رینجز میں زلزلہ کی لہر کی رفتار کے بارے میں معلومات فراہم کرتی ہیں۔ الٹی تکنیک کے ذریعے، یہ پیمائشیں زیر زمین کے دو-جہتی اور تین جہتی ماڈلز میں تبدیل ہو جاتی ہیں۔

نتیجے میں آنے والی تصاویر خرابی کے نظام، رفتار کی مختلف حالتوں، ارضیاتی حدود، کرسٹل ڈھانچے اور دیگر خصوصیات کو ظاہر کر سکتی ہیں جن کی تحقیقات کے لیے بصورت دیگر وسیع فعال{0}ذرائع سروے کی ضرورت ہوگی۔

3C seismic sensor

محیطی شور کی سیسمک امیجنگ کا بڑھتا ہوا اختیار جدید جیو فزکس میں وسیع تر تبدیلی کی عکاسی کرتا ہے۔ مکمل طور پر مصنوعی توانائی کے ذرائع پر انحصار کرنے یا زلزلے کے اہم واقعات کا انتظار کرنے کے بجائے، محققین قدرتی طور پر ہونے والے کمپن سے معلومات حاصل کرنے کے طریقے تلاش کر رہے ہیں۔

کسی مصنوعی سیسمک ماخذ کی ضرورت نہیں ہے۔
سب سے اہم فوائد میں سے ایک یہ ہے کہ محیطی شور امیجنگ کو کنٹرول شدہ دھماکوں، وائبروسیس ٹرکوں، یا دیگر فعال زلزلہ کے ذرائع کی ضرورت نہیں ہے۔ زمین سمندر میں پیدا ہونے والے مائیکروسیزم، فضا کے عمل، اور انسانی سرگرمیوں کے ذریعے مسلسل قابل استعمال توانائی فراہم کرتی ہے۔

کم لاگت اور ماحولیاتی اثرات میں کمی
فعال ذرائع کی ضرورت کو ختم کرنا فیلڈ آپریشن کو آسان بناتا ہے، رسد کی ضروریات کو کم کرتا ہے، اور تلاش کے اخراجات کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے۔ یہ طریقہ خاص طور پر ماحولیاتی طور پر حساس علاقوں، گنجان آبادی والے علاقوں اور ایسے مقامات پر قابل قدر ہے جہاں روایتی زلزلہ کے سروے کو آپریشنل رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

مسلسل نگرانی کی صلاحیت
چونکہ محیطی زلزلہ کا شور چوبیس گھنٹے موجود رہتا ہے، محققین طویل عرصے تک زیر زمین تبدیلیوں کی مسلسل نگرانی کر سکتے ہیں۔ یہ وقتی تغیرات کا پتہ لگانے کے قابل بناتا ہے جو صرف وقت کے مخصوص مقامات پر کیے جانے والے روایتی سروے سے چھوٹ سکتے ہیں۔

جدید ٹیکنالوجی کے ذریعے بہتر امیجنگ کوالٹی
سیسمک سینسرز، گھنے صفوں کی تعیناتیوں، اور اعلی-کارکردگی والے کمپیوٹنگ میں پیشرفت نے محیطی شور امیجنگ کی تاثیر کو بہت بڑھا دیا ہے۔ بہت سے ایپلی کیشنز میں، نتیجے میں رفتار کے ماڈلز اب ریزولوشن اور تفصیل کی سطح کو حاصل کرتے ہیں جو روایتی زلزلہ کی تلاش کے طریقوں سے حاصل کیے گئے ہیں۔

محیطی شور کی سیسمک امیجنگ اب جغرافیائی سائنس اور انجینئرنگ کے مختلف شعبوں میں استعمال ہوتی ہے۔ فعال زلزلہ کے ذرائع کے بغیر زیر زمین معلومات فراہم کرنے کی صلاحیت اسے بڑے-سائنسی تحقیق اور عملی نگرانی کی ایپلی کیشنز دونوں کے لیے قیمتی بناتی ہے۔

ابتدائی اور سب سے زیادہ قائم کردہ ایپلی کیشنز میں سے ایک کرسٹل اور لیتھوسفیرک ڈھانچے کا مطالعہ ہے۔

محققین علاقائی ارضیاتی خصوصیات کا نقشہ بنانے اور ٹیکٹونک عمل کی چھان بین کے لیے محیطی زلزلہ کے شور کا استعمال کرتے ہیں، پلیٹ کے تعاملات، کرسٹل ارتقاء، اور بڑے-پیمانے کی زمینی حرکیات کے بارے میں ہماری سمجھ کو بہتر بنانے میں مدد کرتے ہیں۔

شہر نقل و حمل کے نظام، صنعتی سرگرمیوں اور تعمیرات سے وافر محیطی کمپن پیدا کرتے ہیں۔

یہ سگنلز اتھلی سطح کے حالات کی تصویر کشی کرنے، زیر زمین گہاوں کی نشاندہی کرنے، بنیاد کے استحکام کا اندازہ لگانے اور روزمرہ کی سرگرمیوں میں خلل ڈالے بغیر شہری بنیادی ڈھانچے کی منصوبہ بندی کی حمایت کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

مسلسل غیر فعال نگرانی توانائی سے متعلق منصوبوں میں تیزی سے استعمال ہو رہی ہے-۔

وقت کے ساتھ زلزلہ کی رفتار میں ہونے والی تبدیلیوں کا سراغ لگا کر، محققین ذخائر کے رویے کا جائزہ لے سکتے ہیں، سیال کی نقل و حرکت کی نگرانی کر سکتے ہیں، اور تیل، گیس، جیوتھرمل، اور زیر زمین ذخیرہ کرنے کے کاموں میں ابھرتی ہوئی ذیلی سطح کے حالات کا جائزہ لے سکتے ہیں۔

محیطی شور امیجنگ بھی زیر زمین پانی کی تحقیقات کی حمایت کر سکتی ہے۔

غیر فعال زلزلہ کے اعداد و شمار سے حاصل کردہ ذیلی سطح کی رفتار کے ماڈلز آبی ذخائر اور ہائیڈرو جیولوجیکل اکائیوں کی خصوصیت میں مدد کرتے ہیں، ایسی معلومات فراہم کرتے ہیں جو زمینی پانی کی تلاش کے روایتی طریقوں کی تکمیل کر سکتے ہیں۔

یہ ٹیکنالوجی سیاروں کی سائنس میں بھی اپنا کردار ادا کرنے لگی ہے۔

اپالو-دور کے زلزلہ کے اعداد و شمار کا استعمال کرتے ہوئے مطالعے نے یہ ثابت کیا ہے کہ شور-کے باہمی ربط کے طریقے چاند کے اتھلے ڈھانچے کو ظاہر کر سکتے ہیں، جو مستقبل کے قمری اور سیاروں کی تلاش کے مشنوں کے لیے غیر فعال سیسمک امیجنگ کی صلاحیت کو اجاگر کر سکتے ہیں۔

قدرتی طور پر ہونے والے زمینی کمپن کو بامعنی ارضیاتی معلومات میں تبدیل کرکے، غیر فعال سیسمک امیجنگ روایتی سیسمک سروے کا ایک عملی اور تیزی سے طاقتور متبادل فراہم کرتی ہے۔ مسلسل کام کرنے، ماحولیاتی اثرات کو کم کرنے، اور مصنوعی زلزلہ کے ذرائع کے بغیر معلومات نکالنے کی اس کی صلاحیت نے ارضیات، زمینی پانی کی تلاش، توانائی کی ترقی، بنیادی ڈھانچے کے مطالعے، اور سیاروں کی سائنس میں نئے مواقع پیدا کیے ہیں۔

جیسا کہ مشاہداتی نیٹ ورکس، کمپیوٹنگ ٹیکنالوجیز، اور امیجنگ الگورتھم آگے بڑھ رہے ہیں، امید کی جاتی ہے کہ محیطی شور زلزلہ امیجنگ مستقبل کی جیو فزیکل تحقیقات میں اور بھی زیادہ کردار ادا کرے گی۔ جسے کبھی شور سمجھا جاتا تھا اب وہ زمین کی سطح کے نیچے چھپے ہوئے ڈھانچے کی بصیرت کا ایک اہم ذریعہ بن رہا ہے۔

قابل اعتماد محیطی شور کے مطالعے کا انحصار نہ صرف جدید پروسیسنگ تکنیکوں پر بلکہ اعلی-معیار فیلڈ ڈیٹا پر بھی ہے۔ سیسمک نوڈ سسٹمز اور ڈیجیٹل سیسموگرافس سے لے کر جیو فونز اور غیر فعال مانیٹرنگ نیٹ ورکس تک، جدید سیسمک آلات دنیا بھر میں محیطی شور ٹوموگرافی اور غیر فعال سیسمک ایکسپلوریشن کے بڑھتے ہوئے اختیار کی حمایت جاری رکھے ہوئے ہیں۔ ہم سیسمک ایکسپلوریشن اور جیو فزیکل سروے کا سامان فراہم کرتے ہیں جو کہ غیر فعال سیسمک مانیٹرنگ، ایمبیئنٹ وائبریشن اسٹڈیز، اور زمینی ماحول کی وسیع رینج میں زیر زمین امیجنگ پروجیکٹس کی مدد کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

1. کیمپیلو، ایم، اور پال، اے (2003)۔ ڈفیوز سیسمک کوڈا میں طویل-رینج کا ارتباط۔سائنس, 299(5606), 547–549.

2. شاپیرو، این ایم، اور کیمپیلو، ایم (2004)۔ محیطی سیسمک شور کے ارتباط سے براڈ بینڈ ریلے کی لہروں کا ظہور۔جیو فزیکل ریسرچ لیٹرز, 31(7).

3. صبرا، کے جی، گرسٹوفٹ، پی.، روکس، پی.، کوپرمین، ڈبلیو اے، اور فیہلر، ایم سی (2005)۔ جنوبی کیلیفورنیا میں مائکروسزم سے سطح کی لہر ٹوموگرافی۔جیو فزیکل ریسرچ لیٹرز, 32(14).

4. Wapenaar, K., Draganov, D., Snieder, R., Campman, X., & Verdel, A. (2010). سیسمک انٹرفیومیٹری پر ٹیوٹوریل: حصہ 1 - بنیادی اصول اور اطلاقات۔جیو فزکس, 75(5), 75A195–75A209.

5. Bensen, GD, Ritzwoller, MH, Barmin, MP, Levshin, AL, Lin, F., Moschetti, MP, Shapiro, NM, & Yang, Y. (2007). قابل اعتماد وسیع-بینڈ سطح کی لہر کے پھیلاؤ کی پیمائش حاصل کرنے کے لیے زلزلے کے محیطی شور کے ڈیٹا پر کارروائی کی جا رہی ہے۔جیو فزیکل جرنل انٹرنیشنل, 169(3), 1239–1260.

6. Snieder, R., & Larose, E. (2013). شور کی پیمائش سے زمین کی لچکدار لہر کے ردعمل کو نکالنا۔زمین اور سیاروں کے سائنس کا سالانہ جائزہ, 41, 183–206.

7. Nakata, N., Gualtieri, L., & Fichtner, A. (2019)۔ سیسمک ایمبیئنٹ شور۔ کیمبرج یونیورسٹی پریس۔

8. Garnier, J., & Papanicolaou, G. (2016). محیطی شور کے ساتھ غیر فعال امیجنگ۔ کیمبرج یونیورسٹی پریس۔