6 (1119288)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Основы геофизики2017Физика твердой ЗемлиСмирнов Владимир Борисовичкафедра физики Землиvs60@mail.ruЛекция №6Физика твердой Земли• Сейсмология и строение Земли– Основной инструмент исследования строения Земли– Физическая (механическая) модель Земли• Очаг землетрясения и сейсмичность Земли– Землетрясение с точки зрения физики– Проблема прогноза землетрясений• Гравитационное поле и фигура Земли– Сила тяжести – основная движущая сила– Форма Земли• Магнитное поле Земли– Магнитогидродинамика в ядре Земли– «Измеритель» движений литосферы в геологическом масштабе времени• Геотермия и энергия процессов в Земле– Основная энергетика ЗемлиСпециальная литератураСписок учеников академика Л.Д.Ландау, сдавшихему теорминимум, составленный им самим• Жарков В.

Н.Внутреннее строениеЗемли и планет. - М.:Наука и образование,2013. 413 с.• Захаров В.С., СмирновВ.Б. Физика Земли. М.2016. 327 с.Сейсмологияσεισμός — землетрясениеλόγος — учение• «Стуктурная» сейсмология– строение Земли, модели Земли• «Очаговая» сейсмология– очаг землетрясения, сейсмическая опасность,прогноз землетрясений«Стуктурная» сейсмология• Арсенал сейсмологических методовисследования строения Земли• Строение Земли по сейсмическим данным• Механические модели ЗемлиСейсмические волныПоляризация сейсмических волн• Волны p – линейнаяпродольная• Волны s – линейнаяпоперечная• Волны Рэлея R –эллиптическая ввертикальной плоскости• Волны Лява L –линейная поперечная вгоризонтальнойплоскостиPrima и Secunda () = + 4/3 () = > Для горных пород: ≅ 3 = 1.7Обозначения: p и s – Манчестер, 1911Скорости сейсмических волнСейсмические лучиГрадиентная среда: c=c(z)Искривление лучейКривизна луча: = −Уравнение луча ()= = ()Время пробега волны и расстояниевдоль поверхностиВремя пробега сейсмических волнСейсмический годограф• Сейсмический годограф:зависимость времени пробегаволны от эпицентральногорасстоянияУравнение годографа = 2 �0 = 2 �0с21− 22с1− 22с( - глубина проникновения луча)а) Годограф может быть рассчитан,если известен сейсмическийразрез c=c(z)б) Годограф может быть измерен,если имеется сеть сейсмическихстанцийДве замечательные формулытеории сейсмического луча= ( )sin Ψ( )= ( )Ψ =2Формула Бендорфа:= Δ11sin Ψ0===>=== (0)Δ sin Ψ0 (0)«Обращение» годографа:формула Герглотца-Вихерта (1907)Известен (измерен) годограф t=t(x).

Найти сейсмический разрез c=c(z).=∗= ∗ =(∗ )Сейсмическая модель ЗемлиЗемная кораКонтинентальная и океаническая кора• Континентальная кора толще океанической• Континентальная кора – 2 основных слоя:базальтовый и гранитный• Океаническая кора – 1 основной слой: базальтовыйкораЛитосфера и астеносферамантиялитосфераастеносфераM• M – граница Мохоровичича (Мохо) между земной корой и мантией• Астеносфера – область пониженных скоростей• Литосфера (литосферные плиты) включает в себя земную кору,границу Мохо и часть мантииМеханическая модель Земли:проблема!• Сейсмическая модель: () = + 4/3 () =• Механическая модель:• K(z), (z), (z) - ???• Нужно независимоеотыскание плотности (z)а) Теоретический расчет плотностиИдея:Плотность Земли определяетсябалансом двух сил:силы тяжести и силы упругости-Реализация идеи:уравнение Адамса-Вильямсона(Williamson, Adams, 1923)плотность растет только вследствие сжатия весомвышележащих слоевЗемля однородна по составусжатие адиабатическоеУравнение Адамса-Вильямсона• Гравитационноесжатие:• Закон Гука:• = • Сейсмическая функция:где:• =(1)() ∫ 2 (1) = 2 :• =−=4 22= − = Φ()3• = Φ = (2)Уравнение Адамса-Вильямсона:проблема• Скачки сейсмическихскоростей необусловленыгравитационнымсжатием• Уравнение АдамсаВильямсонанарушается награнице ядро-мантияи в верхней мантииб) Эмпирическое определение плотностиСКЗ после Суматранскогоземлетрясения 2004 г.

M=9.3• Собственные колебания Земли(СКЗ): свободные колебания послесильных землетрясений• Периоды СКЗ определяютсяраспределениями по глубинеK(z), (z), (z)• Первая (неуверенная) регистрациядеформографом – послеКамчатского землетрясения 1952 г.• Надежная регистрациядеформографом и гравиметром –после Чилийского землетрясения1960 г.Спектр СКЗДиапазон периодов5 – 55 минутФормы СКЗ• Крутильные(торсионные)– Нет радиальнойсоставляющей смещения– Плотность не меняется• Сфероидальные– Есть радиальноесмещение, изменяется иформа и объем– возбуждаются колебаниягравитационного поляhttp://lucien.saviot.free.fr/terre/Современная модель Земли PREMУскорение силы тяжести и давление• Ускорение силытяжести() = � 2 • Давление() = � (ℎ)(ℎ)0Затухание сейсмических колебанийЗависимость амплитуды сфероидальных U и крутильных Wколебаний от глубины для разных периодов(больше n – меньше период)• Затухание колебаний вовремени2−() = 0 cos• Добротность = Определяя время затухания различныхгармоник , получают зависимостьдобротности от глубиныРаспределение добротности по глубине(Жарков, 2013)Модель PREMСейсмическая томографияСейсмическая томография(схема)«Структурная» сейсмология:Резюме• 1.

Сейсмические волны (упругие колебания) проникают во всеоболочки твердой Земли• 2. Скорости волн p и s несут информацию об упругих модулях иплотности среды• 3. Прямая кинематическая задача сейсмологии имеет единственное иустойчивое решение – если задать сейсмический разрез, то:– можно рассчитать ход сейсмических лучей для всех волн– можно рассчитать сейсмические годографы для всех волн• 4. Годограф – измеряемая зависимость времени пробега волны отэпицентрального расстояния. Знание годографа позволяет получитьраспределение величин скоростей сейсмических волн по глубине• 5. Современные плотные сейсмические сети позволяют получить нетолько зависимость скоростей от глубины, но и оценить измененияскоростей в латеральном направлении, т.е.

получить трехмерноераспределение скоростей сейсмических волн (сейсмическаятомография)Механические модели Земли:Резюме• Только сейсмический разрез (зависимость скоростейсейсмических волн от глубины) не позволяет получитьраспределение по глубине модулей упругости и плотности• Распределение плотности может быть рассчитано теоретическипо данным о сейсмических скоростях и в предположении ростаплотности только за счет сжатия вышележащими слоями (этопредположение не выполняется в областях аномального ростаплотности на границах оболочек твердой Земли и в верхнеймантии)• Механическая модель Земли – распределение упругихмодулей, плотности, добротности – может быть построенаэмпирически по периодам собственных колебаний Земли• Зная распределение плотности по глубине, можно рассчитатьраспределение силы тяжести и давления.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций