Kynning
Fyrir um fjörutíu árum eyddum við nokkrum árum í að þróa hugbúnað til stefnugreiningar á þyngdar- og segulsviðsgögnum. Kveikjan að verkefninu var áhugi á að kanna að hve miklu leyti línuleg form í landslagi kæmu fram í þessum gögnum. Þyngdargögn, og að nokkru marki flugsegulgögn, eiga sér oft dýpri uppruna en flest það sem sést á yfirborði og geta því varpað öðru ljósi á jarðfræðilega byggingu og brotakerfi.
Hugbúnaðurinn var allur skrifaður í Fortran. Á þeim tíma voru einkatölvur fremur takmarkaðar fyrir verkefni af þessu tagi, þannig að aðalútgáfan var þróuð fyrir Unix-stórtölvu, en einfaldari útgáfa þýdd og keyrð á PC-tölvu. Þetta dugði vel á sínum tíma, en hugbúnaðurinn var í raun ekki aðgengilegur öðrum.
Nýlega ákváðum við að grafa upp gömlu skrárnar, þýða þær yfir í Python með aðstoð gervigreindartækja og gera þær aðgengilegar öllum þeim sem hafa áhuga. Þótt stefnugreiningin hafi verið upphaflega markmiðið þurfti jafnframt að þróa ýmis önnur verkfæri á leiðinni og þau fylgja hér með.
Fjallað er um forritin í köflunum sem taldir eru upp í hliðarstikunni. Það er einnig hægt að sækja þau sem þjappaða ZIP skrár, ásamt nokkrum gagnaskrám. Í hliðarstikunni er einnig að finna kafla með birtum greinum og opinberum erindum sem byggja á þessari vinnu.
Loks er hér einnig forrit til tvívíðrar líkanareikninga á þyngdarmælingasniðum. Það var ekki hluti af gamla Fortran-forritasafninu, en þar sem það notar sömu gagnaskrár til að búa til þyngdarsnið fellur það vel að þessu verkefni.
Freyr Þórarinsson og Stefan G. Magnusson
Stefnugreining
Kort af landslagi, þyngdarsviði, eða öðrum slíkum fyrirbærum einkennast af ýmsum þáttum: Halla til einnar hliðar, hæðum og dölum, og línulegum strúktúrum sem sýna brotakerfin í jarðskorpunni. Áhugi á að rannsaka þetta síðastnefnda var kveikjan að forritinu STRIKE og öðrum sem því fylgdu.
Tíðnigreining breytir útslagi í tíðni og fasa. Tvívíð tíðnigreining á korti varpar því yfir í tvo þætti, tíðni og fasa. Tíðni-grafið hefur lægsta tíðni í miðjunni og hæsta við brúnirnar. Stefna geislans frá miðju sameinar allar sömu stefnur í upphaflega kortinu í einn geisla. Í stað [x, y] hnita kemur [stefna, tíðni]. Það gerir kleift að skoða styrk útslags í mismunandi stefnur, einangra sterkar stefnur með stefnu-síum og varpa þeim til baka í [x, y] hnit til að staðsetja þær á upphaflega kortinu.
Forritið Strike.py er með rútínur til að lesa gagnaskrá, hnitsetja (gridda) gögn og velja útlínur í landslagi til að skoða með gögnunum. Þar eru rútínur til að undirbúa vörpun yfir í tíðnisvið með því að fjarlægja almennan bakgrunn og rúnna gögnin niður í núll við brúnirnar. FFT rútínurnar sjá um að varpa gögnum fram og til baka milli [x, y] og [stefna, tíðni]. Í tíðnisviðinu er hægt að velja áhugaverðar stefnur og tíðnir og sía annað burt. Ennfremur eru þar rútínur til að skoða tíðnisviðið með ýmsum hætti.
Ítarlegri grein er gerð fyrir þessum rútínum í handbókinni með Strike. Ennfremur getur verið hjálplegt að lesa þær greinar sem við skrifuðum og hægt er að finna á hliðarstikunni.
Hnitsetning gagna
Hnitsetning gagna í Strike.py er með mjög ákveðnum hætti. Hnitanetið verður að vera ferningur og stærðir hliðanna verða að vera veldi af af 2: 4, 8, 16, 32, ... Þetta er nauðsynlegt til að hægt sé að varpa kortum yfir í tíðnisvið með FFT.
Forritið Grids.py er ekki bundið af þessum skilyrðum og hnitanetið þarf bara að vera rétthyrnt. Forritið er með rútínur til að lesa gagnaskrá, hnitsetja (gridda) gögn og velja útlínur í landslagi til að skoða með gögnunum. Sömuleiðis er þar rútína til að fjarlægja almennan bakgrunn. Þetta er allt svipað því sem er í Strike.py.
Það sem hér bætist við er möguleikinn á að vinna með tvö jafnstór hnitanet, leggja þau saman eða draga hvort frá öðru. Einnig er boðið upp á að margfalda öll gildi í netinu með fasta. Dæmi um þessa notkun er að finna í greininni Rætur Íslands, sjá Greinar og erindi í hliðarstikunni.
Loks er rútína til að lesa 6 dálka skrá (X, Z, Hæð, Nafn stöðvar, Free-air gildi, Bouguer gildi) og einfalda í þriggja dálka XYZ skrá til frekari vinnslu. Z gildið er valkvætt: Hæð, Free-air gildi eða Bouguer gildi.
Ítarlegri grein er gerð fyrir þessum rútínum í handbókinni með Grids. Ennfremur getur verið hjálplegt að lesa þær greinar sem við skrifuðum og hægt er að finna á hliðarstikunni.
Bouguer eðlisþyngd
Forritið Bouguer.py er aðallega gert til að kanna áhrif mismunandi Bouguer-eðlisþyngdar á niðurstöður þyngdarmælinganna, Bouguer gildin. Í þyngdargögnunum sem fylgja þessum forritum er berginu gefin eðlisþyngdin 2.6 g/cm3 þegar leiðrétt er fyrir landslagi, en þessari Bouguer-eðlisþyngd má auðveldlega breyta og skoða áhrif þess.
X og Y hnitin í þyngdargögnum eru oftast lengd og breidd, en til kortagerðar er hentugra að nota kílómetra. Fyrsta rútínan leyfir því vörpun gagna milli þessara tveggja hnitakerfa.
Fletir sem virðast jafn hrjúfir á öllum stærðarskölum hafa fasta brotvídd, sem er mælikvarði á hrjúfleikann. Þetta gildir um landslag sem stíf skorpa ber uppi, en ekki þegar vegalengdir eru orðnar svo miklar að landslagið er í flotjafnvægi. Rútínan fractal dimension metur brotvíddina fyrir valdar vegalengdir. Ef innlesin skrá hefur þrjú gildi XYZ er brotvídd Z reiknuð, en ef það er þyngdarmælingaskrá með 6 gildum er val um hvaða gildi er notað.
Rútínan bouguer density býr til ný þyngdarmælingagögn með nýrri Bouguer-eðlisþyngd og vistar þau. Síðustu tvær rútínurnar meta síðan áhrif mismunandi Bouguer-eðlisþyngda með því að lágmarka
• fylgni milli þyngdarsviðs og landslags (aðferð Nettletons),
• hrjúfleika þyngdarsviðs á því bili vegalengda sem hefur fasta brotvídd.
Það að velja bestu Bouguer-eðlisþyngd útfrá minnstu fylgni við landslag grundvallast á því að landslag og þyngdarsvið séu óháðir þættir. Sú forsenda gildir ekki þegar skorpan er þunn og tiltölulega sveigjanleg. Þess vegna þróuðum við þá aðferð að leita að lægstu brotvídd þyngdarsviðsins, því landslagið hefur hærri brotvídd og með því að ofmeta áhrif þess eykst brotvídd þyngdarsviðsins.
Ítarlegri grein er gerð fyrir þessum rútínum í handbókinni með Bouguer. Ennfremur getur verið hjálplegt að lesa þær greinar sem við skrifuðum og hægt er að finna á hliðarstikunni.
2-D líkanreikningar
Það getur verið hentugt að skoða þyngdargögn með tvívíðum líkanreikningum á þversniðum. Þá þarf að
• reikna út þyngdar- og hæðargildi á prófíl-línu,
• búa til tvívítt líkan af skrokkum í gerð jarðskorpunnar fyrir neðan prófíl línuna,
• reikna út þyngdargildi sem stafa frá skrokkunum í jarðskorpunni,
• bera saman mæld og reiknuð þyngdargildi.
Forritið Gmodel.py hefur rútínur til að gera allt þetta. Ennfremur er þar rútínan inversion sem lagar líkanið til, þannig að reiknuðu mæligildin falli sem best að mældu gildunum. Hægt er að velja hvaða þættir í líkaninu mega breytast í þessari aðlögun og hverjir eiga að vera fastir.
Ítarlegri grein er gerð fyrir þessum rútínum í handbókinni með Gmodel.
Forrit og gögn
Python kóði forritanna: Strike.py Grids.py Bouguer.py Gmodel.py
Hlaða niður forritunum fjórum sem ZIP skrá
Leiðbeiningar um uppsetningu og keyrslu forritanna
Hlaða niður nokkrum gagnaskrám sem ZIP skrá
Hlaða niður skrám með útlínum landslags sem ZIP skrá
Tilvísanir
- [1]
- [2]
- [3]
- [4]