| SEIZMOLOGIJA | seizmologija je veda, ki preučuje potrese in potovanje potresnih valov skozi Zemljo
• večina potresov nastane zaradi hipnih zdrsov ob prelomnih ploskvah v Zemljini skorji, ki sproščajo mehanske napetosti
• iz žarišča potresa sproščena energija potuje skozi Zemljo v obliki seizmičnih valov, ki jih na površju zaznamo kot tresenje tal
• v hitrih primarnih P valovih (kompresijskih) delci kamnine nihajo vzdolž smeri širjenja valovanja
• v počasnejših sekundarnih S valovih (transverzalnih) delci kamnine nihajo prečno na
smer širjenja valovanja
• vzdolž Zemljinega površja se širijo tudi počasni Lovejevi in Rayleighovi valovi (površinski valovi) |
| Sezimologija | hitrost potovanja potresnih valov je odvisna od mehanskih lastnosti kamnine (modul stisljivosti, modul strižne trdnosti, gostota)
• na mejah med različnimi plastmi se valovi odbijajo in lomijo
• pomembne meje v notranjosti Zemlje imenujemo seizmične diskontinuitete, ki so odraz večjih sprememb v kemizmu in/ali fizikalnih lastnostih kamnin
• z globino se hitrosti valov večinoma večajo – večji pritiski stisnejo oz. zgostijo kamnine
• S valovi se ne širijo skozi tekočo snov
• višje temperature upočasnjujejo valove (posebej, če povzročajo delno taljenje kamnine); v velikih globinah je ta učinek zanemarljiv, ker prevlada učinek visokih pritiskov
• širjenje potresnih valov skozi podpovršje je torej zelo kompleksen proces
• poti valov so ukrivljene, ker se hitrost potovanja
valov skozi notranjost Zemlje zvezno spreminja
• na seizmičnih diskontinuitetah se valovi odbijajo in
lomijo (spreminjajo smer) |
| Sezimologija | potresne valove beležimo s seizmografi, ki so razpostavljeni po vsej Zemlji
• iz seizmograma razberemo čas prihoda posameznih potresnih valov do seizmografa, njihovo amplitudo in druge podatke
• zelo močne potrese zaznajo seizmografi po celi Zemlji
• z analizo zbranih podatkov je mogoče rekonstruirati pot valov skozi Zemljo, iz tega pa njeno notranjo zgradbo (inverzija podatkov) |
| ZGRADBA ZEMLJE – OSNOVNA SLIKA | • SKORJA je zelo tanek površinski ovoj
(povprečno 7-50 km debeline)
• PLAŠČ sega do globine 2.900 km
• JEDRO je v središču Zemlje in sega preko
polovice polmera planeta |
| ŠIRJENJE POTRESNIH VALOV SKOZI ZEMLJO | • S valovi se normalno širijo skozi skorjo in plašč
– notranjost Zemlje torej ni staljena, ampak
je v trdnem stanju
• S valovi pa ne prodrejo skozi mejo plašč/jedro
– jedro Zemlje je torej v tekočem stanju
• poti valov so ukrivljene, ker se hitrost potovanja
valov skozi notranjost Zemlje zvezno spreminja
• na seizmičnih diskontinuitetah se valovi
odbijajo in lomijo (spreminjajo smer)
• vsak seizmograf na površju Zemlje torej ob
potresu na seizmogramu zabeleži zelo
kompleksno nihanje, ki je vsota vseh prejetih
valovanj |
| OCEANSKA SKORJA | • tip skorje, ki leži pod oceani
• povsod dokaj enakomerna debelina, povprečno
7 km
• hitrost P valov ~7 km/s
• povprečna gostota ~3,0 g/cm3
• sestava: bazalt in gabro (mafični kamnini,
predornina in ekvivalentna globočnina)
• (N.B.: mafično – vsebuje magnezij in Fe, pa malo
silicija)
• sestavo potrjujejo globokomorske vrtine in ofioliti
– na kopno narinjeni fragmenti oceanske skorje |
| KONTINENTALNA SKORJA | • tip skorje, ki leži pod kontinenti
• zelo spremenljive debeline, od 5 do 70 km,
povprečno 30 - 50 km
• hitrost P valov ~6 km/s
• povprečna gostota 2,7 g/cm3
• felzična sestava, povprečno dioritna
(v resnici pa litološko zelo heterogena)
• felzično – vsebuje veliko glinencev in kremenice,
“feldspars and silica |
| Magnetno polje Zemlje | • Zemlja ima dipolno magnetno polje
• lega severnega in južnega magnetnega pola se
približno ujema z geografskima poloma (11° razlike)
• izvor magnetnega polja ni povsem zadovoljivo
pojasnjen, gotovo pa nastaja v jedru Zemlje
• trdno notranje jedro se vrti znotraj tekočega zunanjega
jedra
• vrti se hitreje od preostale Zemlje (~1°/leto), kar je
razlog za zamik in premikanje magnetnih polov
• magnetno polje najverjetneje ustvarja predvsem
konvekcijsko pretakanje v zunanjem jedru, ki generira
električne tokove |
| Izostazija | • relativno lahka skorja leži na gostejšem plašču, ki
ni trden, ampak duktilen
• višji dela reliefa so zato izostatsko kompenzirani
v globini (plašču)
• analogni primer: ledene gore ali kosi lesa, ki
plavajo v vodi (Arhimedov zakon)
• višji predeli (npr. gore) zato tudi segajo globje v
plašč (koren gorovja – debelejša kontinentalna
skorja
• predeli površja z oceansko skorjo (tanka, bolj
gosta kot kontinentalna) so zato relativno nizki |
| Gravimetrične anomalije | • vrednost težnostnega pospeška na posamezni točki je odvisna (tudi) od porazdelitve mas v
podpovršju – npr. gostejše kamnine, višji g
• razlike (anomalije) glede na pričakovano vrednost g (predvidena na podlagi oblike in gostote
Zemlje) so sicer zelo majhne: g znaša 970-980 Gal, anomalije tipično ~100 mGal
• nekoliko vpliva ima celo relief površja – Bougerjeva korekcija odšteje ta vpliv in preračuna g
na nivo morske gladine (“free-air anomalies” |
| Izostazija | • izostatska kompenzacija je dinamičen proces
• npr. erozija gorovja povzroči izostatsko dviganje, odlaganje sedimentov v predgorju pa skorjo obteži in jo izostatsko pogrezne navzdol
• gore so gore prav zaradi izostazije – erozija bi gore dokaj hitro izravnala, če se ne bi stalno izostatsko dvigovale (dokler seveda ne zmanjka orogenskega korena
• vertikalna premikanja skorje sproti izravnava počasno duktilno (plastično) tečenje snovi v plašču
• izostatsko kompenzacijo lahko povzročijo že relativno majhne obremenitve – npr. teža ledenega pokrova v ledenih dobah, ali teža vode pri globalnem dvigu morske gladine |
| Kateri so že viri Zemljine toplote | • akrecijska toplota (sproščena kinetična energija trkov planetezimalov)
• diferenciacija jedra (sproščena potencialna energija kovinske taline, ki se spušča v jedro planeta)
• energija plimovanja Zemlje (distorcija trdne Zemlje zaradi plimovanja znaša ~1 m, kar na leto doprinese
~3 x 1019 J energije)
• radiogena toplota (toplota, ki se sprošča z radioaktivnim razpadom nestabilnih izotopov |
| Temperatura in tlak v notranjosti Zemlje | • temperatura z globino narašča
• geotermični gradient pove za koliko se temperatura poveča na enoto globine
• v kontinentalni skorji je povprečna vrednost 25°/km
• (koliko je potem temperatura v najglobljih rudnikih?)
• tako hitro pa T ne more naraščati prav dolgo – sicer bi morale biti kamnine plašča staljene (na 100
km že 2500°C)??
• (N.B.: to je bila tudi glavna napaka Kelvinovega izračuna starosti Zemlje!) |
| Temperatura in tlak v Notranjosti Zemlje | • v resnici T v plašču narašča veliko počasneje (~ 1°/km) – zaradi drugačnega načina prenosa toplote
• načini prenosa toplote v Zemlji:
• kondukcija (prevajanje): pogojena s topolotno prevodnostjo kamnin in razliko v temperaturi
• konvekcija: gibanje (tečenje) vročega materiala od vročih proti hladnejšim predelom
• advekcija: prenos toplote npr. z vročo magmo, ki se izlije na površje
• fizikalne razmere v plašču (visok pritisk in temperatura) dopuščajo počasno tečenje snovi v trdnem
stanju (~cm/leto) in s tem konvekcijo – najbolj učinkovit način prenosa toplote
• v trdni litosferi konvekcija ni mogoča – prenos toplote s kondukcijo
• meja litosfere je reološka (mehanska) meja, pogojena pa je primarno s temperaturo!
• od meje med plaščem in jedrom do središča
Zemlje T naraste s 3800°C na 6400°C |
| Temperatura in tlak v notranjosti Zemlje | • tlak v notranjosti Zemlje povzroča teža kamnin
(litostatični tlak)
• do CMB narašča pretežno linearno (~150 GPa na
CMB), potem pa zaradi znatno večje gostote jedra
narašča hitreje (>350 GPa v središču)
• obnašanje mineralov in fazne prehode v teh
fizikalnih pogojih preučuje eksperimentalna
petrologija |
