2019-08-27 00:43:01
犹他州的红色岩石节拍器地震读数揭示了卡斯尔顿塔的看不见的振动

犹他州的一块名为Castleton Tower的岩石形成的震动速度与您的心跳速度大致相同,可以保持时间并密切关注砂岩沙漠。像摩天大楼一样摇曳,红色的岩石塔在地球 - 风,海浪和遥远的地震中深入震动。

犹他大学地质学家的新研究详细介绍了塔的自然振动,在两名熟练的攀岩者的帮助下测量。他们说,了解这种和其他天然岩石如何振动,有助于我们保持眼睛(或耳朵)的结构健康,并帮助我们了解人造振动如何影响看似不可动摇的岩石。结果发表在美国地震学会公报上。

“我们经常将这些宏伟而突出的地貌视为我们景观的永久特征,而实际上,它们在不断地移动和发展,”研究生和论文的共同作者莱利芬尼根说。

“坚忍的力量”

卡斯尔顿塔是一座近400英尺(120米)高的温盖特砂岩尖塔,矗立在犹他州的城堡山谷上。卡斯尔顿塔于1961年首次攀升,在1979年出版的“北美五十经典攀登”一书中成为犹他州两个攀登之一后,成为了一个广受欢迎的经典目的地。它是最大的独立岩石塔之一。

“大多数人都对它的静态稳定性感到敬畏,其雄伟的独立自然栖息在俯瞰城堡谷的山脊的尽头,”领导这项研究的地质学家杰夫摩尔说。 “它的外观具有一种坚忍的力量。”

摩尔和他的同事们研究了岩石结构(包括拱门和桥梁)的振动,以了解自然力对这些结构的影响。它们还测量岩石的共振,或结构放大通过它们的能量的方式。这种能量的来源可以像风阵风或附近道路上的交通一样局部,也可以像遥远的地震甚至海浪一样遥远。 “因为没有什么是真正静止的,所以在整个地球上总会有能量传播,这可以作为岩石的恒定振动源,”Finnegan说。

Moore,Finnegan和研究生Paul Geimer一直在开发和改进他们测量岩石结构的方法,因为他们调查了拱门,桥梁和不祥之物,这些是小型的尖顶状地层 - 塔楼规模较小。他们使用地震仪来测量三维中最轻微的运动。对于他们的一些测量,他们已经将低频地震数据加速成可听声音 - 让您可以听到岩石的声音。

在这里听到卡斯尔顿塔。

作为研究的一部分,Geimer已经致力于收集岩石结构的三维图像,以精确测量岩石的尺寸 - 帮助研究人员更多地了解是什么让这些岩石发出隆隆声。

“就在几年前,几乎没有任何类型的测量存在,”摩尔说,“所以我们测量的每一个特征都是新的。”

“我们不能走到的东西”

然而,在Castleton塔顶部放置一个地震计,需要有人上升到顶部来安装和取回设备。幸运的是,两名职业登山者在他们的工作季节性休息时提供了他们的技能和装备。 “他们都在。”摩尔说。研究小组抓住了机会。

为了获得所需的数据,登山者徒步到塔的底部并放置一个地震计作为参考。 Geimer说,在实验当天,在2018年3月,天气很好,沿着受欢迎的塔楼攀爬的路线充满了一致的登山者。 “我可以想象,当团队离开参考并开始爬到顶端时,焦虑和兴奋程度都会飙升,”Geimer说,“知道在安全返回基地并验证测量成功之前需要几个小时。”

登山者将另一个重型地震计带到顶部并进行了三小时的测量,然后将两台仪器送回研究小组。 “他们的技能为我们提供了衡量一些我们无法做到的事情的机会,”芬尼根说。

正如预测的那样

从他们早期的工作中,团队能够预测塔的一些属性。 Finnegan说像Castleton Tower这样的大型结构在较低频率下比较小的结构振动。 “把它想象成吉他弦,”她说。 “厚的球场有较低的球场,而较薄的球场有更高的球场。”

Geimer补充说,塔的几何形状相对简单,使其适用于表征其如何响应振动(包括地震事件)的基本模型。

分析数据后,研究人员发现塔的两种主要共振模式分别为0.8和1.0赫兹。一赫兹等于每秒一个周期,因此这些结果意味着塔每秒自然摇摆一次。 Geimer说,这种小摇摆是不变的。 “激发卡斯尔顿塔独特共振的遥远来源始终活跃,并将能量转移到岩体中。”

地质检查

Castleton Tower是Moore,Finnegan和Geimer研究过的最大的岩石结构。到目前为止,该团队正在收集有关岩石运动的基线测量数据。 Geimer将使用这些数据来确定重复测量是否可以评估结构的损坏,而Finnegan正在研究来自天然和人类来源的振动能量如何影响像Castleton Tower这样的结构的结构完整性。 “虽然人类创造的一些力量可能看起来很小,”摩尔说,“我们的研究正在解决这些力对长期侵蚀和结构退化的长期影响。”到目前为止,该团队可以判断出Castleton Tower的振动模式位于频谱的安静部分,相对不受交通甚至小地震的影响。

“我希望登山者和任何有幸站在这座石头巨人阴影下的人都会看到它在新的光线中前进,”Geimer说。 “与它所居住的沙漠景观一样,卡斯尔顿大厦充满活力,充满活力,巧妙地应对周围环境的变化。”

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