Stavba Země
Obsah

Stavba Země

Geofyzikální model Země

Geofyzikální metody jsou založeny na měření fyzikálních parametrů hornin a jejich vertikální proměnlivosti.

  • SEISMOLOGIE – zabývá se registrací zemětřesných (seismických) vln. Seismické vlny procházející zemským nitrem jsou velmi citlivým indikátorem fyzikálního prostředí. Jsou to vlny vznikající při přirozených zemětřeseních,vulkanických erupcích nebo sesuvech. V praxi se často využívá i vln vyvolaných uměle, například odpalováním náloží trhavin. Z ohniska zemětřesení (hypocentra), se seismické vlny šíří na všechny strany. Rozlišují se na podélné (P), příčné (S), povrchové. Na základě šíření a výpočtu rychlostí šíření vln zemským tělesem se vyvozují jednotlivá rozhraní uvnitř Země, na kterých se vlny mohou odrážet nebo lámat.
  • Podélné - primární vlny (P - vlny) – prostupují pevným i kapalným prostředím. Rozkmitávají částice ve směru svého šíření a jsou nejrychlejší. Na seismických záznamech se obvykle objevují jako první s malou amplitudou.
  • Příčné - sekundární vlny (S - vlny) – prostupují pouze pevným prostředím. Rozkmitávají částice ve směru kolmém na směr svého šíření. Na seismických záznamech se obvykle objevují jako druhé s větší amplitudou než mají podélné vlny.
  • Povrchové vlny (R - vlny) – Loveho a Raylegiho – šíří se pouze pevným prostředím při povrchu Země, na relativně malé vzdálenosti (do x km) v porovnání s podélnými nebo příčnými vlnami. Mají charakter vlnitého pohybu povrchu. To má za následek výraznou amplitudu zemského povrchu a tedy obrovské materiální škody na stavbách, silnicích nebo železnicích.

Obr. 1: Schéma šíření objemových vln (P - Wave - podélné vlny, S - Wave - příčné vlny, Surface Wave - povrchové vlny)

  • Princip seismickým metod spočívá ve sledování zejména změny rychlosti, směru a charakteru šíření objemových vln (P a S vlnn). Na základě náhlých změn rychlosti vln nebo směru jejich šíření jsme schopni rozlišit fyzikální rozhraní, hranici dvou různých materiálů (hmot) s výrazně odlišnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Tyto plochy bývají označovány jako plochy nespojitosti nebo plochy diskontinuity.

Obr. 2: Schéma šíření seismických vln zemským tělesem a jejich lomu na Weichert – Gutenbergově diskontinuitě

  • VÝZNAMNÉ DISKONTINUITY ZEMĚ - MOHOROVIČICOVA (M) A WIECHERT - GUTENBERGOVA (WG).
  • MOHOROVIČICOVA DISKONTINUITA (MOHO) - tvoří hranici mezi zemskou kůrou a zemským pláštěm (zvýšení rychlosti zemětřesných vln z cca 6.9 na cca 8,1 km/s dochází v hloubce 25 - 75 km pod pevninami a 6 - 15 km pod oceány).
  • WIECHERT - GUTENBERGOVA DISKONTINUITA - odděluje zemský plášť od zemského jádra (rychlost podélných zemětřesných vln zde náhle klesá ze 13,6 km/s na 8,1 km/s, příčné vlny se dále nešíří, protože vnější zemské jádro je tekuté).

 

Obr. 3: Schéma změny rychlosti šíření P a S seismických vln zemským tělesem s narůstající hloubkou

Země je rozdělena na tři základní geosféry: zemskou kůru, zemský plášť a jádro. Hranice mezi sférami tvoří plochy nespojitosti (diskontinuity). Tyto plochy vyjadřují náhlé změny chemických a fyzikálních vlastností látek uvnitř Země. Kůru od pláště odděluje tzv. Mohorovičičova plocha diskontinuity, na níž se odrážejí a lomí zemětřesné vlny. I v kůře existují další podružné plochy nespojitosti, jejichž průběh však není souvislý. Nejdůležitější z nich je tzv. Conradova plocha, považovaná za hranici mezi svrchní (granitovou) a spodní (bazaltovou) vrstvou kůry.

  • ZEMSKÁ KŮRA – je označení pro svrchní geosféru planety Země. Zemská kůra je součástí pevného obalu Země a prakticky je složena z několika vrstev. Její mocnost (tloušťka) se pohybuje od 6 km do 70 km. Nejsilnější je na kontinentech pod pohořími, nejtenčí (6 - 8 km) pod oceány, kde chybí žulová vrstva.

  • ZEMSKÝ PLÁŠŤ – je to jedna z geosfér Země, shora vymezená zemskou kůrou a zespodu zemským jádrem. Z geofyzikálního hlediska může být rozdělen na svrchní a spodní plášť a přechodovou zónu, která se nachází mezi nimi. Svrchní plášť je shora ohraničen Mohorovičicovou diskontinuitou, která se rozkládá pod oceány do hloubky 0 – 20 km a pod kontinenty do hloubky 20 - 90 km. Spodní plášť sahá od hloubky 650 km až k zemskému jádru, tedy přibližně do hloubky 2 900 km, od něhož je oddělen Weichert - Gutenbergovou diskontinuitou.

  • ZEMSKÉ JÁDRO – je to geosféra nacházející se ve středu Země. Začíná zhruba v hloubce 2900 km pod povrchem a zahrnuje zhruba 31 % hmotnosti Země, nejvyšší podíl v něm mají železo a nikl. Směrem do centra planety narůstá hustota, teplota a tlak. Odhadovaná hustota jádra je kolem 17,3 g/cm3 , teplota uvnitř jádra je 4300 - 6000 oC a tlak 300 ÷ 430 GPa. Dělí se na pravděpodobně polotekuté vnější jádro (2900 – 5000 km pod povrchem) a pevné vnitřní jádro. Mezi vnějším a vnitřním jádrem se v hloubce 5000 km pod povrchem země nachází jakási přechodná vrstva o tloušťce 160 – 500 km. Na hranici mezi jádrem a pláštěm se nachází tzv. Gutenbergova diskontinuita.

Obr. 4: Geosféry Země s určením hloubek rozhraní

Zdroje

  • ZAPLETAL, Jan. Základy geologie. 2. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 93 s. ISBN 80-706-7855-0.

Obrázky

  • Obr. 1: Jelínek, Jan. Schéma šíření objemových vln (P - podélné, S - příčné, povrchové) [online]. [cit. 2014-10-1]. Dostupný na www: http://geologie.vsb.cz/jelinek/tc-zem.htm.Projekt FRVŠ č. 2104/2010.
  • Obr. 2:  Jelínek, Jan. Schéma šíření seismických vln zemským tělesem [online]. [cit. 2014-10-1]. Dostupný na www: http://geologie.vsb.cz/jelinek/tc-zem.htm.Projekt FRVŠ č. 2104/2010.
  • Obr. 3: Jelínek, Jan.  Schéma změny rychlosti šíření P a S seismických vln zemským tělesem s narůstající hloubkou [online]. [cit. 2014-10-1]. Dostupný na www: http://geologie.vsb.cz/jelinek/tc-zem.htm.
  • Obr. 4: Jelínek, Jan. Geosféry Země s určením hloubek rozhraní  [online]. [cit. 2014-10-1]. Dostupný na www: http://geologie.vsb.cz/jelinek/tc-zem.htm.Projekt FRVŠ č. 2104/2010.
  • Obr. 5: Jelínek, Jan. Chemické složení geosfér Země. [online]. [cit. 2014-10-1]. Dostupný na www: http://geologie.vsb.cz/jelinek/tc-zem.htm.Projekt FRVŠ č. 2104/2010.
  • Obr. 6: AUTOR NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1a/Erdkruste-i.jpg

 

Obrázek
Video
Kontrolní otázka

1) Čím se zabývá seismologie?

2) V čem spočívá význám sledování seismických vln?

3) Jaké druhy seismických vln znáte?

4) Co jsou to plochy diskontinuity?

5) Uveďte 3 základní geosféry Země.

6) Která plocha nespojitosti odděluje zemskou kůru od zemského pláště?

7) Uveďte základní charakteristiku zemské kůry.

8) Uveďte základní charakteristiku zemského pláště.

9) Uveďte základní charakteristiku zemského jádra.

 

Doplňující učivo

Tří základní typy zemské kůry:

  • kontinentální
  • oceánská
  • přechodná

Obr. 6: Blok diagram zemské kůry: 1 - kontinentální kůra;  2  oceánská kůra; 3 - přechodná kůra; 4 - svrchní plášť

  • kontinentální typ zemské kůry - skládá se z vrstvy sedimentární, granitové a bazaltové.
  • oceánský typ kontinentální kůry - je složen pouze ze sedimentární a bazaltové vrstvy.

Video