Cov Ntsiab Cai Tseem Ceeb ntawm Lub Ntiaj Teb Physics hauv Geophysics
Geophysics yog ib ceg ntawm kev tshawb fawb txog lub ntiaj teb uas kawm txog lub ntiaj teb siv cov ntsiab cai ntawm physics. Txawm hais tias geology vam khom rau kev soj ntsuam cov pob zeb thiab cov qauv ntawm qhov chaw, geophysics "pom" lub ntiaj teb tsis ncaj qha los ntawm kev teb lub cev: nthwv dej, lub zog gravitational, magnetism, hluav taws xob, cua sov, thiab hluav taws xob. Hauv lwm lo lus, geophysics nrhiav kev teb cov lus nug xws li dab tsi tshwm sim hauv qab qhov chaw, cov khoom ntawm nws cov ntaub ntawv yog dab tsi, thiab cov txheej txheem dab tsi tshwm sim - yam tsis tas yuav khawb lossis tho qhov chaw txhua qhov chaw.
Yuav kom nkag siab zoo txog geophysics, peb yuav tsum tau saib xyuas cov ntsiab cai ntawm Earth physics uas yog lub hauv paus ntawm cov txheej txheem geophysical. Cov ntsiab cai no suav nrog cov tswv yim ntawm elastic media, wave propagation, potential fields, electromagnetic induction, heat transfer, thiab kev sib raug zoo ntawm cov khoom siv lub cev thiab cov xwm txheej geological.
1. Lub Ntiaj Teb ua ib lub cev: kev sib xyaw, cov qauv, thiab cov khoom siv
Lub cev, lub ntiaj teb no muaj peev xwm xav txog ua ib lub cev uas muaj ntau txheej: lub plhaub av, lub mantle, lub plawv sab nraud uas yog kua, thiab lub plawv sab hauv uas khov kho. Cov txheej txheem sib txawv no tsis yog tsuas yog kev faib ua pawg hauv ntiaj teb xwb, tab sis kuj qhia txog cov yam ntxwv ntawm lub cev xws li qhov ceev, elasticity, hluav taws xob conductivity, kub, thiab magnetism. Hauv geophysics, cov yam ntxwv ntawm lub cev no yog cov "txheej txheem" tseem ceeb.
Cov khoom sib txawv teb rau lub zog thiab lub zog sib txawv. Piv txwv li, cov pob zeb igneous ntom ntom feem ntau muaj qhov ceev dua li cov av xoob; cov pob zeb uas muaj dej ntau dua rau hluav taws xob dua li cov pob zeb qhuav; thiab cov zaub mov sib nqus xws li magnetite ua rau cov pob zeb muaj kev cuam tshuam ntau dua rau kev sib nqus. Cov kev sib txawv no hauv kev teb ua rau muaj qhov tsis zoo uas ntsuas tau.
2. Lub tswv yim ntawm lub zog gravitational thiab lub peev xwm teb
Ib qho ntawm cov ntsiab cai tseem ceeb ntawm lub ntiaj teb physics yog lub ntiajteb txawj nqus. Lub ntiaj teb lub ntiajteb txawj nqus tsis sib xws vim yog qhov sib faib tsis sib xws ntawm cov pawg. Cov pob zeb uas muaj zog heev yuav "rub" muaj zog dua li cov pob zeb uas tsis muaj zog heev. Gravitational geophysics siv cov kev hloov pauv me me hauv kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (gravity anomalies) los txhais cov qauv hauv qab av.
Hauv kev suav lej, lub ntiajteb txawj nqus yog ib qho chaw muaj peev xwm, uas yog, ib qho chaw uas tuaj yeem tau los ntawm ib qho kev ua haujlwm muaj peev xwm thiab ua tiav qhov Laplace / Poisson equation nyob rau hauv qee qhov xwm txheej. Qhov no tseem ceeb vim tias ntau txoj kev geophysical - lub ntiajteb txawj nqus thiab sib nqus - muaj tus yam ntxwv tsis tshwj xeeb: ib qho qauv anomaly tuaj yeem tshwm sim los ntawm ntau yam kev teeb tsa hauv av. Yog li ntawd, kev txhais lus xav tau cov kev txwv ntxiv xws li cov ntaub ntawv geological, cov ntaub ntawv seismic, lossis cov ntaub ntawv drilling.
Nws cov kev siv tau suav nrog kev kos duab cov pas dej sedimentary, txheeb xyuas cov ntsev domes, thiab kawm isostasy (qhov sib npaug ntawm lithosphere piv rau lub mantle). Lub hauv paus ntsiab lus ntawm isostasy piav qhia vim li cas cov roob muaj cov "cag" sib dua lossis tuab dua, uas tso cai rau lawv ntab piv rau lub mantle.
3. Lub ntiaj teb lub zog sib nqus: cov teb sib nqus thiab cov chaw ntawm cov teeb meem sib nqus
Lub Ntiaj Teb muaj lub zog sib nqus thawj zaug uas tau los ntawm lub zog ntawm nws lub hauv paus sab nraud (geodynamo). Ntxiv rau lub zog thawj zaug, muaj cov zog sib nqus hauv zos los ntawm cov pob zeb uas muaj zog sib nqus. Kev kawm txog lub zog sib nqus ntsuas qhov sib txawv ntawm lub zog sib nqus los kos duab cov qauv geological, tshwj xeeb tshaj yog cov uas cuam tshuam nrog cov pob zeb igneous thiab metamorphic uas muaj cov zaub mov sib nqus ntau.
Lub hauv paus ntsiab lus tseem ceeb ntawm no yog tias kev sib nqus ntawm cov pob zeb muaj ob qho: kev sib nqus uas raug tsim (piv rau lub ntiaj teb lub zog sib nqus tam sim no) thiab kev sib nqus uas tseem tshuav (cov seem ntawm kev sib nqus yav dhau los, thaum lub pob zeb tsim). Kev sib nqus uas tseem tshuav muaj txiaj ntsig zoo heev hauv paleomagnetism rau kev rov tsim kho qhov kev txav ntawm cov phaj tectonic thiab keeb kwm ntawm lub ntiaj teb lub zog sib nqus.
Ntawm thaj tsam, cov ntaub ntawv sib nqus pab kos duab lub qab nthab (pem teb) hauv qab cov av noo tuab, cov qhov tsis zoo, thiab tshawb nrhiav cov zaub mov.
4. Cov nthwv dej av qeeg thiab elasticity ntawm qhov nruab nrab
Ib lub hauv paus ntsiab lus tseem ceeb hauv geophysics yog cov txheej txheem nthwv dej hauv cov xov xwm elastic. Cov txheej txheem seismic siv cov nthwv dej elastic uas nthuav dav thoob plaws lub ntiaj teb. Muaj ob hom nthwv dej tseem ceeb hauv sab hauv lub ntiaj teb: P-nthwv dej (thawj, ntev) thiab S-nthwv dej (theem ob, transverse). P-nthwv dej tuaj yeem nthuav dav hauv cov khoom khov thiab kua, thaum S-nthwv dej tsis tuaj yeem nthuav dav hauv cov kua. Qhov tseeb ntawm lub cev no yog ib qho laj thawj tseem ceeb vim li cas peb thiaj paub tias lub ntiaj teb sab nraud yog kua: S-nthwv dej tsis tuaj yeem hla dhau nws.
Qhov ceev ntawm nthwv dej av qeeg yog txiav txim siab los ntawm cov moduli elastic thiab qhov ceev ntawm cov khoom siv. Hais yooj yim, cov pob zeb tawv thiab ntom dua feem ntau muaj qhov ceev ntawm nthwv dej siab dua. Thaum nthwv dej hla dhau cov khaubncaws sab nraud povtseg uas muaj cov yam ntxwv sib txawv, kev cuam tshuam thiab kev cuam tshuam tshwm sim, ua raws li cov ntsiab cai zoo ib yam li Snell txoj cai hauv optics. Los ntawm lub sijhawm mus ncig nthwv dej, qhov loj me, thiab nthwv dej, cov kws tshawb fawb geophysicist tuaj yeem kwv yees qhov tob ntawm txheej, qhov tuab ntawm cov av qeeg, thiab txawm tias muaj cov kua dej.
Kev kawm txog av qeeg thoob ntiaj teb kawm txog av qeeg los kos duab cov qauv ntawm lub mantle thiab lub plawv, thaum kev tshawb nrhiav txog av qeeg kos duab cov roj, roj av, thiab cov chaw khaws dej geothermal ntawm qhov ntsuas hauv zos.
5. Hluav taws xob thiab electromagnetism: conductivity, resistivity, thiab induction
Ntau cov txheej txheem hauv av muaj xws li cov kua dej, cov mineralization, thiab qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias - txhua yam no cuam tshuam rau kev ua hluav taws xob conductivity. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm cov txheej txheem hluav taws xob thiab electromagnetic yog kev sib raug zoo ntawm tam sim no hluav taws xob, lub zog hluav taws xob, thiab cov khoom ntawm cov khoom nruab nrab, feem ntau sau los ntawm Ohm txoj cai hauv daim ntawv txuas ntxiv (J = σE), nrog σ yog qhov conductivity.
Kev tiv taus, kev tsim polarization (IP), magnetotelluric (MT), thiab lwm yam electromagnetic txoj kev ntsuas qhov teb ntawm qhov av rau cov chaw tam sim no / teb, ob qho tib si dag thiab ntuj. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm electromagnetic induction - tsim nyob rau hauv Faraday txoj cai - piav qhia txog kev hloov pauv magnetic teb tsim cov teb hluav taws xob thiab eddy currents hauv av. Cov eddy currents no tom qab ntawd tsim cov teb magnetic theem nrab uas ntsuas ntawm qhov chaw.
Cov ntaub ntawv uas muaj dej ntsev ntau yog cov uas ua rau muaj hluav taws xob ntau; cov av nplaum kuj feem ntau ua rau muaj hluav taws xob vim yog cov txheej txheem ua rau muaj hluav taws xob ntawm qhov chaw. Qhov sib txawv, cov pob zeb crystalline qhuav thiab cov hydrocarbons feem ntau yog cov uas tiv taus hluav taws xob. Yog li ntawd, cov txheej txheem EM yog siv dav rau cov dej hauv av, geothermal, kev tshawb nrhiav cov mineral sulfide, thiab kev kawm txog cov cheeb tsam uas muaj kua dej puv.
6. Geothermal thiab kev hloov pauv cua sov: kev sib kis thiab kev sib hloov cua sov
Lub Ntiaj Teb tsis nyob ruaj khov; nws xa cov zog cua sov los ntawm sab hauv mus rau saum npoo av. Cov ntsiab cai ntawm kev hloov cua sov suav nrog kev sib kis (kev ntws cua sov los ntawm cov khoom tsis muaj kev hloov huab hwm coj) thiab kev sib kis (kev ntws cua sov nrog kev hloov huab hwm coj, xws li lub mantle uas ntws qeeb heev). Txoj cai Fourier piav qhia txog cov cua sov conductive raws li qhov sib piv rau qhov kub thiab txias thiab kev ua kom sov.
Kev ntsuas ntawm cov geothermal gradients, cov cua sov fluxes, thiab cov khoom thermal ntawm cov pob zeb pab nkag siab txog cov kab ke geothermal, metamorphism, thiab tectonic dynamics. Piv txwv li, hauv cov cheeb tsam subduction, cov qauv cua sov raug cuam tshuam los ntawm cov phaj subducting, cov kua dej ncig, thiab kev sib txhuam ntawm qhov sib cuag. Ntawm cov kab nruab nrab ntawm dej hiav txwv, qhov nce ntawm cov khoom siv mantle kub ua rau cov cua sov flux ntau ntxiv thiab tsim cov kab ke hydrothermal.
7. Kev sib raug zoo ntawm cov khoom siv lub cev thiab kev txhais lus: qhov teeb meem ntawm kev tig rov qab thiab tsis yog qhov tshwj xeeb
Lub ntsiab lus ntawm geophysics tsis yog tsuas yog ntsuas xwb, tab sis txhais lus. Kev ntsuas ntawm qhov chaw lossis los ntawm huab cua lossis satellite qhov chaw yuav tsum tau txhais ua cov qauv hauv qab av. Cov txheej txheem no hu ua inversion. Lub cev thiab lej, inversions feem ntau tsis yog qhov tshwj xeeb: ntau tus qauv tuaj yeem piav qhia tib cov ntaub ntawv. Yog li ntawd, geophysics niaj hnub no vam khom cov ntsiab cai ntawm kev tswj hwm, kev suav lej, thiab kev koom ua ke ntawm ntau cov ntaub ntawv.
Piv txwv li, qhov teeb meem gravity anomaly yuav qhia tau tias muaj lub cev uas muaj zog heev, tab sis nws tsis qhia ncaj qha tias nws yog basalt intrusion lossis hlau ore - ob qho tib si ua tau. Los ntawm kev ntxiv cov ntaub ntawv magnetic, seismic, lossis EM, qhov kev txhais lus yuav ua rau muaj zog thiab muaj tseeb dua.
8. Qhov loj thiab lub hom phiaj: txij li kev tshawb nrhiav mus txog rau kev nkag siab txog lub ntiaj teb thoob ntiaj teb
Cov ntsiab cai ntawm lub ntiaj teb physics hauv geophysics ua haujlwm hla ntau qhov ntsuas. Ntawm qhov ntsuas thoob ntiaj teb, satellite seismology thiab gravity pab kos duab qhov sib txawv ntawm lub ntiaj teb lub mantle, geoid, thiab kev ncig sab hauv. Ntawm thaj tsam thiab hauv zos, cov txheej txheem geophysical siv rau kev tshawb nrhiav cov peev txheej (roj, roj, minerals, geothermal), kev txo kev puas tsuaj (kev saib xyuas roob hluav taws, av qeeg microzonation), geotechnical engineering (kev ruaj khov ntawm lub hauv paus), thiab kev kawm txog ib puag ncig (av thiab dej paug).
Qhov uas ua rau lawv sib koom ua ke yog lub hauv paus ntsiab lus uas kev hloov pauv ntawm cov khoom siv lub cev - qhov ceev, elasticity, conductivity, magnetization, thiab kub - yog ncaj qha cuam tshuam nrog cov txheej txheem geological. Cov txheej txheem geophysical muab lub qhov rais rau hauv cov kev hloov pauv no ntau.
Kev kaw
Cov ntsiab cai tseem ceeb ntawm lub ntiaj teb physics hauv geophysics tuaj yeem muab sau ua ib qho kev sim nkag siab txog lub ntiaj teb los ntawm kev ntsuas lub cev teb: lub ntiajteb txawj nqus thiab magnetism ua cov teb muaj peev xwm, seismic ua elastic wave propagation, hluav taws xob thiab electromagnetic txoj kev ua conductivity thiab induction teb, thiab geothermal ua cua sov sab hauv. Txhua txoj kev muaj lub zog thiab kev txwv, tshwj xeeb tshaj yog cuam tshuam nrog qhov tsis sib xws ntawm kev txhais lus, yog li kev koom ua ke ntawm cov ntaub ntawv thiab kev nkag siab txog cov khoom siv physics yog qhov tseem ceeb.
Nrog lub hauv paus ruaj khov hauv physics, geophysics tuaj yeem txuas cov kev soj ntsuam saum npoo av nrog qhov tseeb nyuaj hauv qab - pab tib neeg nkag siab txog lub ntiaj teb cov qauv, siv nws cov peev txheej kom zoo dua, thiab txo cov kev pheej hmoo ntawm kev puas tsuaj los ntawm kev ua qauv zoo dua thiab kev saib xyuas.
