Jurnal Eksplorasi.docx

Geofisika J Wheeler, University of Liverpool, Liverpool, UK M Cheadle, University of Wyoming, Laramie, WY, USA ã 2014 Elsevier Inc All rights reserved.

gempa Seismologi Seismologi dan Bumi Struktur geomagnetism Geodesi Fisika mineral geodinamika

1 1 1 3 3 3

gempa Seismologi Sumber-sumber alam seismik gelombang - gempa bumi - yang penting praktis dan ilmiah yang besar, dan sidik jari seismologi mereka memberikan wawasan berharga penyebab gempa, mekanisme, dan bahaya seismik. Gempa bumi biasanya terjadi dengan slip pada kesalahan, dan tanda tangan seismik memungkinkan orientasi kesalahan mungkin dibatasi. Pemahaman diperlukan mengapa gempa bumi mulai tiba-tiba - dan menghentikan - ini disediakan melalui deskripsi perilaku gesekan pada permukaan kesalahan. Konsekuensi permukaan gempa bumi, terutama gerakan tanah dan tsunami, bahaya langsung. Dalam kerak atas, efek lainnya, seperti perubahan tekanan fluida dalam batuan berpori, yang penting karena dapat mempengaruhi gempa bumi masa depan dan juga memicu deposit mineral. perilaku gunung berapi sering melibatkan kegempaan.

Seismologi dan Bumi Struktur Gempa bumi membuat gerakan cepat di interior bumi, yang menimbulkan gelombang (gerakan osilasi titik materi), yang, dengan amplitudo yang cukup, dapat melintasi seluruh planet. Teori elastisitas digunakan untuk memodelkan gelombang tersebut, yang, seperti jenis lain dari gelombang, mencerminkan dan membiaskan pada batas dan mengikuti jalur ray melengkung media heterogen. Ketika gelombang tersebut tiba di permukaan, gerakan tanah dapat direkam dan digunakan untuk membatasi struktur di sepanjang jalur tersebut. Berbagai jenis gerakan osilasi menimbulkan gelombang yang bergerak pada kecepatan yang berbeda. Primer (P) gelombang melibatkan osilasi sejajar dengan arah perjalanan dan perjalanan lebih cepat dari sekunder (S) gelombang, yang melibatkan osilasi melintang terhadap arah perjalanan.Gambar 1). Refraksi pada kedalaman 40 km di bawah benua memberikan bukti untuk peningkatan tajam dalam kepadatan pada kedalaman yang (diskontinuitas Mohorovicic', atau 'Moho'), berkaitan dengan perubahan dalam komposisi sebagian besar batu di dasar kerak (Gambar 2). Ini hanya dua contoh ikon dari bagaimana gelombang seismik memberikan informasi tentang struktur bumi. Studi semacam mengungkapkan bahwa Bumi memiliki struktur kuat berlapis. Inti bagian dalam, bahan yang kaya besi padat di bawah tekanan besar, dikelilingi oleh inti luar cair, lagi didominasi oleh besi. Di atas ini adalah mantel, hampir seluruhnya padat dan sebagian besar terbuat dari silikat Mg dengan beberapa Fe, Al, Ca, dll mantel untuk sekitar 200 km di atas inti luar tampaknya memiliki berbagai properti anomali dan diberi nama D00. Sebagian besar mantel adalah convecting - ada gerakan lambatpadatmaterial, yang didorong oleh panas yang dihasilkan dalam interior bumi. Paling atas 50-300 km dari Bumi litosfer. Ini terdiri dari mantel teratas dan kerak bergabung bersama di piring yang relatif kaku. litosfer samudera yang dihasilkan di pegunungan di tengah laut (rata-rata usia 90 Ma), sedangkan litosfer benua telah bertambah baik lateral dan vertikal dari waktu ke waktu geologi (usia rata-rata 1500 Ma). Kedua bergerak sideways selama convecting mantel (astenosfer) dan litosfer padat samudera turun ke mantel dan dikonsumsi di zona subduksi. Setiap jenis litosfer memiliki kerak sendiri. kerak samudera biasanya 7 km tebal dan basaltik dalam komposisi (yaitu, terutama yang terbuat dari Mg, Fe, Ca, dan Al mineral silikat). kerak benua biasanya 40 km tebal, meskipun ketebalan ini bervariasi (Gambar 2), Dengan beragam mineralogi dan kimia karena sejarah panjang dan kompleks. Hal ini kurang padat dan memiliki SiO lebih tinggi 2 dan Al2HAI3 konten dari kerak samudera.

geomagnetism Bumi memiliki medan magnet yang luas dipol aksial (seperti bidang bar magnet sejajar dengan sumbu rotasi planet) tapi penuh kompleksitas rinci dan berkembang pada rentang waktu geologi dan manusia. Medan magnet dapat diukur hari ini di permukaan bumi dan dari satelit. metode sejarah, arkeologi, dan geologi memungkinkan kita untuk melacak aspek lapangan kembali

Modul referensi dalam Sistem Bumi dan Ilmu Lingkungan

2

http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.09038-2

1

Geofisika

Gambar 1 (a) pandangan Cutaway menunjukkan lapisan utama interior bumi, termasuk mantel padat (kuning), cairan inti luar (oranye), inti dalam padat (merah), dan batas inti-mantel (CMB) dan inner-outer batas inti (ICB). kerak terlalu tipis untuk menunjukkan pada skala ini. (B) Referensi model untuk properti Earth: kecepatan seismik gelombang P (Vp), S gelombang (Vs), kepadatan r, tekanan P, dan percepatan gravitasi g. Direproduksi dari Dziewonski, AM, Anderson, DL (1981). model referensi Earth awal. Fisika Bumi dan Planetary Interiors 25, 297-356.

Gambar 2 ketebalan kerak benua Eropa dan platform Siberia Barat, berasal dari berbagai profil seismik (terutama dari studi terdengar seismik dalam) dan data gravitasi. Dimodifikasi dan direproduksi dari Kaban, MK (2001). model gravitasi dari kerak Eurasia Utara dan mantel atas: 1. Mantle dan statis anomali gravitasi residual, Rusia Journal of Earth Sciences 3 (2), 125-144. Geofisika

3

waktu. lapangan membantu melindungi kita dari 'cuaca ruang angkasa,' aliran berfluktuasi dari partikel bermuatan dari Matahari Medan magnet mengalihkan partikel seperti yang dinyatakan akan mengganggu sistem tenaga dan aspek lain dari kehidupan sehari-hari - pada saat ini, efek yang paling terlihat mereka adalah untuk menciptakan aurora borealis di lintang tinggi. Oleh karena itu ada praktis dan kebutuhan ilmiah untuk memahami medan magnet. Pada skala besar, lapangan diproduksi di inti Bumi, yang bertindak sebagai 'dinamo diri menarik.' teori elektromagnetik mengatakan bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet. Sebaliknya, mengubah medan magnet menghasilkan medan listrik, yang, dalam media melakukan, akan menghasilkan arus listrik. Umpan balik ini antara fenomena listrik dan magnet, bersama-sama dengan aliran fisik dalam inti luar cair, menopang medan magnet bumi. Hal ini tidak stabil, semangat gerakan di inti luar berarti bahwa lapangan berkembang bahkan pada rentang waktu manusia (maka, indikasi pada peta geografis yang menunjukkan bagaimana utara magnet berbeda dengan utara geografis dan bagaimana perbedaan yangperubahantahun demi tahun). Lebih spektakuler, dipol dapat 'membalikkan' sehingga magnet utara dan tempat-tempat perubahan selatan selama beberapa ribu tahun. Medan magnet adalah, pada skala yang lebih kecil, dipengaruhi oleh sifat magnetik dari batu-batu itu sendiri. Beberapa mineral membawa magnet permanen atau remanen, yang mereka memperoleh di acara geologi tertentu. Sebagai contoh, batuan beku, jika mereka mengkristal mineral magnetik, akan merekam arah lapangan pada saat kristalisasi. Seperti kerak samudera terbentuk di pegunungan di tengah laut dan bergerak menjauh di kedua sisi, pembalikan polaritas disebutkan sebelumnya dicatat melalui waktu. Hal ini menyebabkan pola peta simetris atau 'garis-garis magnetik' - di tahun 1960-an, ini disediakan sebuah tantangan untuk menjelaskan, dan interpretasi

sukses sekarang membentuk landasan teori modern lempeng tektonik. Pergi lebih jauh kembali waktu, beragam arah lapangan paleomagnetic ditemukan dalam batuan benua - ini bisa dipertanggungjawabkan oleh, dan membatasi,

Geodesi Geodesi adalah ilmu mengukur ukuran dan bentuk Bumi dan erat terkait dengan studi tentang medan gravitasi. Bentuk permukaan bumi dapat diukur secara langsung dari satelit (misalnya, dengan INSAR, Interferometric Synthetic Aperture Radar Geodesi) dan oleh GPS (Global Positioning System). Bentuk referensi dari Bumi pertama kali diakui menjadi oblate bulat pada abad kedelapan belas. Kami sekarang mengakui spheroid referensi untuk memiliki khatulistiwa radius 21 km lebih besar dari jari-jari kutub. Pada abad kedua puluh satu, kita sekarang memiliki sejumlah besar informasi tentangperubahandi bentuk Bumi - misalnya, lambat peregangan dan pemendekan kerak seperti yang diungkapkan dalam gerakan horizontal dan vertikal dan gerakan lebih dramatis yang disebabkan oleh gempa bumi. pengukuran seperti sedang terikat dengan teknik lain untuk meningkatkan pemahaman kita tentang gempa bumi dan jenis-jenis deformasi kerak. Medan gravitasi di setiap titik adalah jumlah dari daya tarik gravitasi dari semua 'terdekat' materi, berbobot sesuai dengan kepadatan 1 / (jarak2). 'Terdekat' mungkin secara memadai diperkirakan sebagai daerah beberapa km, atau seluruh bumi, atau Bumi dan Bulan, tergantung pada masalah tertentu yang sedang diselidiki. Sebuah planet berbentuk bola simetris akan memiliki medan gravitasi seragam tegak lurus ke permukaan di setiap titik. Sebuah benda terkubur padat akan, bagaimanapun, menyebabkan lapangan untuk dibelokkan ke arah objek. Oleh karena itu, pengukuran lapangan dapat membantu dalam menafsirkan struktur dikuburkan di semua skala. Awal kejutan dalam studi gravitasi termasuk fakta bahwa pendulum dibelokkanjauhdari gunung besar berkisar daripada ke arah mereka - sekarang dijelaskan dari kurang padat 'akar' ke pegunungan, wawasan penting ke dalam struktur pegunungan. Ini adalah salah satu contoh bagaimana gravitasi, struktur internal Bumi, dan bentuk permukaan sangat erat terkait.

Fisika mineral fisika mineral adalah ilmu memprediksi komposisi dan sifat-sifat mineral hadir jauh di dalam bumi. Prediksi kepadatan dan elastis konstanta, misalnya, kemudian dapat diuji terhadap data seismologi untuk mengkonfirmasi atau merevisi model untuk struktur bumi. Kami tidak dapat mencicipi interior yang mendalam dari Bumi, tapi kita bisa membuat perkiraan susunan kimiawi dan dari orang-orang memprediksi mineral diharapkan. mineralogi, bagaimanapun, adalah fungsi dari tekanan dan temperatur. Contoh paling sederhana adalah karbon, yang membentuk grafit mineral pada tekanan rendah dan berubah menjadi berlian dengan mengubah struktur atom, pada tekanan tinggi. Mineral mengubah sebagai konveksi mantel bahan bergerak (solid state) hingga menurunkan tekanan dan turun ke tekanan yang lebih tinggi. Kadang-kadang, reaksi kimia yang terlibat, di mana beberapa mineral berpartisipasi. Demikian, fisika jangka mineral meliputi proses kimia serta sifat fisik. Dalam geologi, proses transformasi mineral disebut metamorfosis: hal ini tumpang tindih dengan fisika mineral, meskipun biasanya melibatkan mineralogies rendah-tekanan karena menyangkut batu sekarang di permukaan bumi. Berbagai teknik teoritis dan eksperimental yang digunakan dalam fisika mineral. Kemajuan terus dilakukan dalam alat untuk mereproduksi tekanan dan temperatur jauh di dalam bumi dan karenanya mempelajari mineral yang relevan secara langsung - tapi masih ada banyak tantangan teknis untuk mencapai tekanan dan suhu yang sesuai dengan Bumi terdalam.

geodinamika Geodinamika adalah istilah umum untuk model perilaku skala besar dari Bumi. Ini biasanya didefinisikan secara matematis dan diselesaikan dengan perhitungan, meskipun 'analog' (skala) eksperimen yang mungkin. Aspek dieksplorasi dalam banyak model geodinamika termasuk

4

Geofisika

solid-state konveksi mantel, didorong oleh kontras densitas termal disebabkan; evolusi medan magnet karena perilaku inti luar; dan respon elastis dan kental litosfer selama deformasi dekat margin piring. Beberapa aspek kunci (tapi umum) model geodinamika adalah: - gravitasi pasangan untuk kepadatan kontras untuk menimbulkan stres; - batu reologi (hubungan antara dikenakan stres dan deformasi akibat dari batuan padat); dan - temperatur sebagai fungsi dari generasi panas, konduksi, dan gerakan material (adveksi). model geodinamika juga termasuk bagian cair bumi dalam model inti luar, model generasi magma dan gerakan, dan model untuk aliran cairan berair di bagian atas Bumi.