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