Сейсмологічна модель Землі

Сильний землетрус породжує об'ємні хвилі, які пронизують тіло планети, як би освітлюючи його зсередини. Подібно променю світла сейсмічний промінь підкоряється законам оптичної оптики, законам віддзеркалення і заломлення. Зокрема, закон заломлення (закон Снелліуса) виглядає таким чином

(А.1)

де α – кут падіння на плоску межу розділу одного середовища із швидкістю розповсюдження v₁ з іншим середовищем, де швидкість розповсюдження v₂. (рис.А1). Через β тут позначений кут заломлення: кут, який утворюється між сейсмічним променем і нормаллю до поверхні розділу після проходження його через цю поверхню. Цей закон перш за все говорить про те, що сейсмічне проміння в тілі планети не прямі лінії, а викривляються залежно від швидкості розповсюдження, тобто від пружних властивостей порід, з яких складена Земля.

Рисунок А.1 – Закон Снеулліса

Для ідентифікації траєкторій сейсмічного проміння застосовуються наступні позначення:

Р – повздовжня хвиля;

S – поперечна хвиля;

с – хвиля, відображена від зовнішнього ядра;

К – хвиля, що пройшла через зовнішнє ядро;

і – відображена від внутрішнього ядра;

І – повздовжня хвиля, що пройшла через внутрішнє ядро;

J – поперечна хвиля, що пройшла через внутрішнє ядро.

Наприклад, позначення хвилі РК і КР говорить про те, що дана повздовжня хвиля пройшла через зовнішнє, рідке ядро, відобразилася від внутрішнього ядра, потім знову пройшла через рідке ядро і вийшла як повздовжня хвиля. При перетині поверхні розділу або віддзеркаленні від неї тип хвилі може помінятися: з повздовжньої вона може стати поперечною і навпаки. Можливі варіанти: SS, SP, PcS і т.д.

Ядро Землі вперше сейсмологи знайшли в 1906 році, а Гутенбергу в 1914 році вдалося визначити глибину його залягання (2885 км). Межа розділу зовнішнього ядра характерна тим, що на ній різко падає швидкість повздовжньої хвилі від 13,6 км/с до 8,1 км/с. Поперечна хвиля взагалі через зовнішнє ядро не проходить, що говорить про те, що воно рідке. Тверде, внутрішнє ядро знайшла Леман (Данія) в 1936 році. Вона показала, що воно розташовано на глибині приблизно рівною 5000 км (рис.А2).

Рисунок А.2 – Схема будови ядра

Нарешті, в 1909 році югославський вчений Мохоровичич знайшов різке зростання швидкостей сейсмічних хвиль на глибині близько 35 км. Цю межу стали вважати межею земної кори або межею Мохо. В океані вона розташована ближче до поверхні землі на глибині 10 – 15 км і навіть ближче, в гірських районах, навпаки, йде углиб до 50 – 80 км.

В сучасному уявленні Земля – це складний багатошаровий об’єкт. Кожний з шарів має також достатньо складну структуру, яка вивчається різними геофізичними методами (сейсмічними, магнітними, гравітаційними і ін.). Зупинимося на одній, найпоширенішої моделі Землі. Це - модель Буллена (таблиця 1).

Таблиця А.1 – Будова Землі (за Булленом)

Зона	Найменування шару	Глибина (км)	Густина (кг/м³)
А	Кора
В	Силікати
С	Фазові переходи
D	Нижня мантія
D`	Перехідна зона
Е	Зовнішнє ядро		1000 – 1100
F	Перехідна зона
G	Внутрішнє ядро

Зони В і Сутворюють так звану верхню мантію, а зона D – нижню мантію. Мантія Землі складається з силікатних порід. У міру збільшення тиску і температури в речовині відбуваються фазові переходи: певні види порід з твердої фази переходять в рідку. Такі фазові переходи відзначені в зоні С і в зоні D'. Причому в останньому випадку весь метал виплавляється і зовнішнє ядро (зона Е) цілком складається з розплавленого металу. Через цю зону поперечні хвилі не проходять, оскільки модуль зсуву рівний нулю. В перехідній зоні F рідка фаза металу перехід в тверду фазу і внутрішнє ядро складається з твердого металу з густиною 1200. Проте вважають, якщо змінити фізичні умови і помістити цей метал в умови “нормальної температури” і тиску, то його густина виявиться рівною 700.

Склад і будова глибинних оболонок Землі в останні десятиріччя продовжують залишатися однією з самих інтригуючих проблем сучасної геології. Число прямих даних про речовину глибинних зон дуже обмежено. В цьому плані особливе місце займає мінеральний агрегат з кімберлітової трубки Лесото (Південна Африка), який розглядається як представник мантійних порід, залягаючих на глибині ~250 км. Керн, піднятий з найглибшої в світі свердловини, пробуреної на Кольському півострові і відмітка, що досягла, 12 262 м, істотно розширив наукові уявлення про глибинні горизонти земної кори - тонкій приповерхневій плівці земної кулі. Разом з тим новітні дані геофізики і експериментів, пов’язаних з дослідженням структурних перетворень мінералів, вже зараз дозволяють змоделювати багато особливостей будови, складу і процесів, що відбуваються в глибинах Землі, знання яких сприяє рішенню таких ключових проблем сучасного природознавства, як формування і еволюція планети, динаміка земної кори і мантії, джерела мінеральних ресурсів, оцінка ризику поховання небезпечних відходів на великих глибинах, енергетичні ресурси Землі і інщі (таблиця 2).

Таблиця А.2 - Хімічний склад Землі

Хімічний елемент	Вміст у вагових відсотках	Хімічний елемент	Вміст у вагових відсотках
Залізо	34,63	Натрій	0,57
Кисень	29,53	Хром	0,26
Кремній	15,20	Марганець	0,22
Магній	12,70	Кобальт	0,13
Нікель	2,39	Фосфор	0,10
Сірка	1,93	Калій	0,07
Кальцій	1,13	Титан	0,05
Алюміній	1,09

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Сейсмічна модель будови Землі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.