Жердің сисмологиясы және құрылымы
Сейсмология - жер сілкіністерін және олар арқылы өтетін сейсмикалық толқындардың қозғалысын зерттейтін геофизика саласы. Бұл ғылым жер сілкіністерінің қоғамға әсерін түсіну және азайту үшін ғана емес, сонымен қатар біздің тікелей көзімізден жасырын болып қалатын Жердің ішкі құрылымы туралы тамаша түсініктер береді. Бұл мақалада сейсмологияның аспектілері және оның Жердің құрылымын түсінуге қалай көмектесетіні тереңірек қарастырылады.
Сисмологияның тарихы және дамуы
Сейсмология грек тілінен аударғанда «seismos» – жер сілкінісі және «logos» – зерттеу деген сөздерден бастау алады. Ол ғылыми пән ретінде өткендегі бірнеше ірі жер сілкіністерінен , мысалы, 1755 жылғы Лиссабон жер сілкінісінен кейін ғалымдар арасында үлкен қызығушылық тудырғаннан кейін пайда болды.
Сейсмологияны жаңғырту 19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында басталды. Алғашқы сейсмографты 1880 жылдары құрылғыны енгізген британдық инженер және сейсмолог Джон Милн ойлап тапты. Бұл сейсмикалық толқындарды сезу әдістерінің дамуына айтарлықтай серпін берді . Бұл өнертабыс аппараттық құралдар мен теориядағы одан әрі дамулармен қатар жер сілкіністері мен Жердің ішкі құрылымын тереңірек түсінуге жол ашты.
Жер құрылымы
Сизмологияны жақсырақ түсіну үшін біз Жердің негізгі құрылымын түсінуіміз керек . Жер бірнеше ерекше қабаттардан тұрады, олардың әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар. Жер үш негізгі қабатқа бөлінеді:
1. Жер қыртысы: Бұл Жердің ең сыртқы қабаты, екі негізгі түрінен тұрады: континентальды қыртыс және мұхиттық қыртыс. Континентальды қыртыс қалыңырақ және гранит сияқты тау жыныстарынан тұрады, ал мұхиттық қыртыс жұқа және негізінен базальттан тұрады. Континентальды қыртыстың қалыңдығы 70 км-ге дейін жетуі мүмкін, ал мұхиттық қыртыс әдетте жұқа, шамамен 7-10 км.
2. Жер мантиясы: Жер қыртысының астында шамамен 2.900 км тереңдікке жететін мантия жатыр. Бұл мантия жер қыртысына қарағанда тығызырақ және магний мен темірге бай силикат жыныстарынан тұрады. Мантия одан әрі жоғарғы және төменгі қабаттарға бөлінеді. Мантияның ең жоғарғы бөлігі, қатты жер қыртысымен бірге, литосфера деп аталады. Литосфераның астында тектоникалық плиталардың қозғалысына мүмкіндік беретін астеносфера деп аталатын жұмсақ, сұйық қабат орналасқан.
3. Жер ядросы: Бұл ядро екі бөліктен тұрады: сұйық сыртқы ядро және қатты ішкі ядро. Сыртқы ядро шамамен 5.150 км тереңдікке жетеді деп есептеледі, ал ішкі ядро Жердің орталығына шамамен 6.371 км тереңдікте жетеді. Ядро негізінен темір мен никельден тұрады. Жер ядросы Жердің магнит өрісін құруда маңызды рөл атқарады.
Сейсмикалық толқындар
Сейсмикалық толқындар сейсмологияның негізі болып табылады. Жер сілкінісі болған кезде бөлінетін энергия жер бетінде толқындар түрінде таралады. Сейсмикалық толқындардың екі негізгі түрі бар:
1. Дене толқындары: Дене толқындарының екі негізгі түрін атап өту қажет: P (бірінші реттік) толқындар және S (екінші реттік) толқындар.
– Р толқындары ең жылдам сейсмикалық толқындар болып табылады және сейсмографқа бірінші болып келеді. Олар дыбыс толқындарының ауа арқылы таралуына ұқсас, материалды толқынның таралу бағытында сығылу және декомпрессия арқылы таралады. Р толқындары қатты денелер мен сұйықтықтар арқылы тарала алады.
– S толқындары P толқындарынан кейін пайда болады және тек қатты материалдар арқылы ғана тарала алады. Олар материалды таралу бағытына перпендикуляр қию арқылы қозғалады, бұл оларды P толқындарына қарағанда баяу етеді.
2. Беттік толқындар: Оларға Жер беті бойымен таралатын және әдетте жер сілкіністерінің келтірген залалына жауапты Лав толқындары және Рейли толқындары жатады. Беттік толқындар денелік толқындарға қарағанда баяу, бірақ амплитудасы үлкенірек және сондықтан жойқынырақ.
Жер құрылымын зерттеудегі сисмологияның артықшылықтары
Сейсмологтардың Жердің ішкі құрылымын зерттеудің негізгі жолдарының бірі - сейсмикалық толқындардың оның арқылы қалай өтетінін талдау. Жер сілкінісі болған кезде, сейсмикалық толқындар Жердің әртүрлі қабаттары арқылы өтеді және олар кездесетін материалдардың қасиеттеріне байланысты сыну мен шағылысудан өтеді.
– Сейсмикалық томография: Бұл медициналық компьютерлік томографияға (КТ) ұқсас әдіс, онда зерттеушілер Жердің ішкі бөлігінің үш өлшемді бейнесін жасау үшін әртүрлі жер сілкініс көздерінен жазылған сейсмикалық толқындардың жүру уақытындағы айырмашылықтарды пайдаланады. Бұл ғалымдарға Жер мантиясының әртүрлі бөліктерінің құрамы мен жылулық қасиеттеріндегі айырмашылықтарды түсінуге көмектеседі.
– Жер ядросының дәлелі: Жер ядросында сұйық қабат бар екендігі туралы алғашқы дәлел сыртқы ядро арқылы тарала алмайтын S-толқындарын бақылаудан келді. Бұл диаметрді алғаш рет 1906 жылы Ричард Диксон Олдхэм ұсынған және кейінірек күрделі әдістерді қолдану арқылы растаған.
– Үзіліссіздіктердің ашылуы: Сейсмикалық құбылыстар сонымен қатар үзіліссіздіктерді немесе сейсмикалық толқындардың жылдамдығының кенеттен өзгеруін көрсетеді. Мохоровичиче үзілісі (немесе Мохо) - жер қыртысы мен мантия арасындағы шекараны белгілейтін әйгілі мысал. 1936 жылы Инге Леманның жоғарғы және төменгі мантияны ашуы сияқты басқа да маңызды үзілістер Жердің ішкі ядросының бар екенін көрсетеді.
Зерттеулердің және заманауи қолданбалардың тұрақтылығы
Бүгінгі таңда сейсмология тек жер сілкіністері мен жердің құрылымын зерттеу үшін ғана емес, сонымен қатар басқа да көптеген қолданыстарға ие, соның ішінде:
– Жанартау мониторингі: Жер сілкінісі көбінесе жанартау атқылауынан бұрын болады, ал жанартаулардың айналасындағы сейсмикалық белсенділікті бақылау жақындап келе жатқан атқылаулар туралы ерте ескерту бере алады.
– Ресурстарды барлау: Мұнай-газ өнеркәсібі жер асты кен орындарын барлау үшін сейсмикалық әдістерді қолданады. Жасанды сейсмикалық толқындар мұнай немесе газ болуы мүмкін геологиялық құрылымдарды картаға түсіру үшін қолданылады.
– Сейсмологияны модельдеу: Қазіргі заманғы сейсмология әлеуетті жер сілкіністерін модельдеу және сейсмикалық тәуекелдерді талдау үшін озық есептеу технологиясын пайдаланады, осылайша қала құрылысын жоспарлауға, ғимараттар құрылысына және апаттар қаупін азайтуға көмектеседі.
Қорытынды
Пәнаралық пән ретінде сейсмология жер сілкіністерінің мінез-құлқы мен әсеріне ғана емес, сонымен қатар планетамыздың күрделі ішкі құрылымына да құнды түсініктер береді. Сейсмикалық зерттеулер арқылы біз бұрын Жер бетінің тереңінде жасырынған көптеген құпияларды аша алдық. Бұл тек ғылым үшін ғана емес, сонымен қатар адамдардың қауіпсіздігі мен әл-ауқатын қамтамасыз ету үшін өте нақты практикалық салдарға ие.
