Prensîbên bingehîn ên Fîzîka Erdê di Jeofîzîkê de
Jeofîzîk şaxek ji zanista erdê ye ku Erdê bi karanîna prensîbên fîzîkê lêkolîn dike. Her çend jeolojî bi giranî xwe dispêre çavdêriyên kevir û avahiyên li ser rûyê erdê, jeofîzîk Erdê bi rêya bertekên fîzîkî nerasterast "dibîne": pêl, zeviyên gravîtasyonê, magnetîzm, elektrîk, germî û tîrêj. Bi gotineke din, jeofîzîk hewl dide ku bersiva pirsên wekî çi di bin rûyê erdê de diqewime, taybetmendiyên materyalên wê çi ne, û çi pêvajo diqewimin bide - bêyî ku li her derê bikolin an qul bikin.
Ji bo ku em têgihîştineke baş a jeofîzîkê misoger bikin, divê em prensîbên fîzîka Erdê yên ku bingeha rêbazên jeofîzîkî ne, ji nû ve binirxînin. Ev prensîb têgehên medyaya elastîk, belavbûna pêlan, qadên potansiyel, enduksiyona elektromagnetîk, veguhastina germê û têkiliya di navbera taybetmendiyên fîzîkî yên materyalan û şert û mercên jeolojîk de vedihewîne.
1. Erd wekî pergalek fîzîkî: pêkhate, avahî û taybetmendiyên materyalan
Ji hêla fîzîkî ve, Erd dikare wekî sîstemek qatqatî were hesibandin: qalik, manto, navika derve ya şile, û navika hundir a hişk. Ev cudahîyên qatqatî ne tenê dabeşkirinên jeolojîk in, lê di heman demê de taybetmendiyên fîzîkî yên wekî tîrbûn, elastîkbûn, întegrîteya elektrîkê, germahî û magnetîzmê jî nîşan didin. Di jeofîzîkê de, ev taybetmendiyên fîzîkî "parametreyên" sereke ne.
Materyalên cuda bi awayên cuda li hember hêz û enerjiyê bertek nîşan didin. Bo nimûne, kevirên magmatîk ên qelew ji sedîmentên şil dendika wan bilindtir e; kevirên bi avê têrbûyî ji kevirên hişk bêtir rê li ber herikîna elektrîkê vedikin; û mîneralên magnetîkî yên wekî magnetît hesasiyeta magnetîkî ya bilindtir didin keviran. Ev cudahîyên di bersivê de anomalîyên pîvandî çêdikin.
2. Têgeha qada gravîtasyonê û qada potansiyel
Yek ji prensîbên bingehîn ên fîzîka Erdê kişandina erdê ye. Ji ber belavbûna nehomojen a girseyê, zeviya kişandina Erdê ne yekreng e. Kevirên bi densiteya bilind dê ji kevirên kêm densit bi hêztir "bikişînin". Jeofîzîka gravîtasyonê guherînên piçûk di lezandina kişandina gravîtasyonê (anomalîyên kişandina erdê) de bikar tîne da ku avahiyên bin erdê şîrove bike.
Ji aliyê matematîkî ve, kişandina erdê qadeke potansiyel e, ango qadeke ku dikare ji fonksiyoneke potansiyel were wergirtin û di hin mercan de hevkêşeya Laplace/Poisson têr dike. Ev girîng e ji ber ku gelek rêbazên jeofîzîkî - kişandina erdê û magnetîkî - xwedî taybetmendiyek ne-yekta ne: şêweyek anomalî ya yekane dikare ji ber cûrbecûr mîhengên binê erdê çêbibe. Ji ber vê yekê, şîrovekirin hewceyê sînorkirinên zêde yên wekî daneyên jeolojîk, daneyên sîsmîk, an agahdariya sondajê ye.
Bikaranînên wê yên pratîkî nexşerêkirina havzên sedîmenter, destnîşankirina qubeyên xwê, û lêkolîna îsostasiyê (hevsengiya girseya lîtosferê li gorî mantoyê) vedihewîne. Prensîba îsostasiyê rave dike çima çiya "rehên" siviktir an stûrtir hene, ku dihêle ew li gorî mantoyê biherikin.
3. Mıknatîsîzma Erdê: qadên mıknatîsî û çavkaniyên anomalîyên mıknatîsî
Erd xwedî qadeke manyetîk a sereke ye ku ji dînamîkên navika wê ya derve ya şil (jeodînamo) tê wergirtin. Ji bilî qada sereke, qadên manyetîk ên herêmî ji kevirên manyetîkkirî hene. Jeofîzîka manyetîk guherînên qada manyetîk dipîve da ku avahiyên jeolojîk nexşe bike, nemaze yên ku bi kevirên magmatîk û metamorfîk ên dewlemend bi mîneralên manyetîk ve girêdayî ne.
Prensîba sereke li vir ew e ku magnetîzekirina keviran ji du pêkhateyan pêk tê: magnetîzekirina înduksîyonkirî (ku bi qada magnetîkî ya niha ya Erdê re tê berawirdkirin) û magnetîzekirina mayî (bermayiya magnetîzekirina berê, dema ku kevir çêbûye). Magnetîzekirina mayî di paleomagnetîzmê de ji bo ji nû ve avakirina tevgera plakayên tektonîk û dîroka guheztina qutbên magnetîkî yên Erdê pir bikêrhatî ye.
Li ser asta herêmî, daneyên magnetîkî dibin alîkar ku jêrzemîna (zinarê bingehîn) di bin sedîmentên stûr de were nexşandin, şaşî werin şopandin û mîneralan werin keşifkirin.
4. Pêlên sîsmîk û elastîkbûna navînê
Prensîbeke fîzîkî ya navendî di jeofîzîkê de mekanîka pêlan di navgînên elastîk de ye. Rêbazên sîsmîk pêlên elastîk ên ku di Erdê re belav dibin bikar tînin. Di hundirê Erdê de du cureyên sereke yên pêlan hene: Pêlên P (seretayî, dirêjahî) û Pêlên S (duyemîn, transversal). Pêlên P dikarin di hişk û şilekan de belav bibin, lê pêlên S nikarin di şilekan de belav bibin. Ev rastiya fîzîkî sedemek girîng e ku em dizanin ku navika derve ya Erdê şilek e: Pêlên S nikarin di nav wê re derbas bibin.
Leza pêlên sîsmîk ji hêla modulên elastîk û tîrbûna materyalê ve tê destnîşankirin. Bi kurtasî, kevirên hişktir û tîrtir xwedî leza pêlên bilindtir in. Dema ku pêl di nav tebeqeyên bi taybetmendiyên cûda re derbas dibin, refleks û şikestina wan çêdibe, li gorî prensîbên dişibin qanûna Snell di optîkê de. Ji dema rêwîtiya pêlê, amplîtuda û şiklê pêlê, jeofîzîknas dikarin kûrahiya tebeqeyê, stûriya sedîmentê û tewra hebûna şilavan texmîn bikin.
Sîsmolojiya gerdûnî erdhejan lêkolîn dike da ku avahiya manto û navikê nexşe bike, di heman demê de sîsmolojiya keşfê nexşeyên petrol, gaz û rezervuarên jeotermal li ser pîvanek herêmîtir nexşe dike.
5. Elektrîk û elektromagnetîzm: guhêzbarî, berxwedêrî, û înduksîyon
Gelek pêvajoyên bin erdê şilekan, mîneralîzekirin û cudahîyên germahiyê dihewînin - ku hemî bandorê li ser guhêrbarîya elektrîkê dikin. Prensîba bingehîn a rêbazên elektrîkî û elektromagnetîk têkiliya di navbera herikîna elektrîkê, qada elektrîkê û taybetmendiyên navînê de ye, ku pir caran bi qanûna Ohm di forma domdar de (J = σE) tê kurtkirin, ku σ guhêrbarî ye.
Berxwedan, polarîzasyona înduksîyonkirî (IP), magnetotellurîk (MT), û rêbazên din ên elektromagnetîk bersiva binê erdê li hember çavkaniyên herikîn/zeviyê, hem yên çêkirî û hem jî yên xwezayî, dipîvin. Prensîba înduksîyona elektromagnetîk - ku di qanûna Faraday de hatî formulekirin - rave dike ka çawa zeviyên magnetîkî yên guherbar zeviyên elektrîkê û herikên eddî di axê de çêdikin. Dûv re ev herikên eddî zeviyên magnetîkî yên duyemîn çêdikin ku li ser rûyê erdê têne pîvandin.
Materyalên ku bi ava şor têr bûne pir zêde guhêrbar in; gil jî pir caran ji ber mekanîzmayên guhêrbar ên rûyê erdê guhêrbar in. Berevajî vê, kevirên krîstalî yên hişk û hîdrokarbon meyla wan heye ku berxwedêr bin. Ji ber vê yekê, rêbazên EM bi berfirehî ji bo lêgerîna ava binê erdê, jeotermal, keşfa madenê ya sulfîd û lêkolîna herêmên şikestî yên tijî şilav têne bikar anîn.
6. Jeotermal û veguhestina germê: konduksyon û konveksiyon
Erd ne statîk e; ew enerjiya germê ji hundir ber bi rûyê erdê ve diherike. Prensîbên veguhastina germê konduksyon (herikîna germê di nav madeyê de bêyî veguhastina girseyî) û konveksiyon (herikîna germê bi veguhastina girseyî re, wekî mantoya ku pir hêdî diherike) vedihewîne. Qanûna Fourier herikîna germê ya konduksyoner wekî rêjeyî gradyana germahiyê û konduksyoniya germê vedibêje.
Pîvandina gradyanên jeotermal, herikîna germê, û taybetmendiyên germî yên keviran dibin alîkar ku pergalên jeotermal, metamorfîzm, û dînamîkên tektonîk werin fêmkirin. Mînakî, di herêmên binbinî de, qalibên germê ji hêla plakayên binbinî, gerandina şilavê, û xişandinê li ser rûbera têkiliyê ve têne bandor kirin. Li lûtkeyên navîn-okyanûsê, bilindbûna materyalê mantoyê yê germ herikîna germê zêde dike û pergalên hîdrotermal çêdike.
7. Têkiliya di navbera taybetmendiyên fîzîkî û şîrovekirinê de: pirsgirêka berevajîkirin û ne-yekrengiyê
Esasê jeofîzîkê ne tenê pîvandin e, lê şîrovekirin e jî. Pîvandinên li ser rûyê erdê an ji çavkaniyên hewayî an satelîtê divê werin wergerandin bo modelên bin erdê. Ev pêvajo wekî berevajîkirin tê binavkirin. Ji hêla fîzîkî û matematîkî ve, berevajîkirin pir caran ne-bêhempa ne: gelek model dikarin heman daneyan rave bikin. Ji ber vê yekê, jeofîzîka nûjen xwe dispêre prensîbên rêkûpêkkirin, îstatîstîk û entegrasyona pir-daneyan.
Bo nimûne, anomalîyeke gravîtasyonê dibe ku hebûna laşekî bi densiteya bilind nîşan bide, lê ew rasterast nîşan nade ka ew destwerdaneke bazalt e an jî madena metal e - her du jî mimkun in. Bi zêdekirina daneyên magnetîkî, sîsmîk, an EM, şîrovekirin xurttir û rastîntir dibe.
8. Pîvan û armanc: ji keşfê heta têgihîştina gerdûnî ya Erdê
Prensîbên fîzîka Erdê di jeofîzîkê de li ser gelek pîvanan dixebitin. Li ser asta gerdûnî, sîsmolojiya satelîtê û gravîtasyon alîkariya nexşeya nehevsengiya manto, geoîd û gera navxweyî ya Erdê dikin. Li ser pîvanên herêmî û herêmî, rêbazên jeofîzîkî ji bo lêgerîna çavkaniyan (petrol, gaz, maden, jeotermal), kêmkirina karesatan (çavdêriya volkanê, mîkrozonasyona erdhejê), endezyariya jeoteknîkî (îstîqrara bingehê), û lêkolînên jîngehê (qirêjbûna ax û avê) têne bikar anîn.
Ew prensîba ku wan hemûyan dike yek ew e ku guherînên di taybetmendiyên fîzîkî de - tîrbûn, elastîkbûn, guhêrbarî, magnetîzekirin û germahî - rasterast bi pêvajoyên jeolojîk ve girêdayî ne. Rêbazên jeofîzîkî pencereyekê ji bo van guherînan ji hêla hejmarî ve peyda dikin.
Penutup
Prensîbên bingehîn ên fîzîka Erdê di jeofîzîkê de dikarin wekî hewldanek ji bo têgihîştina Erdê bi rêya bersivên fîzîkî yên pîvanbar werin kurtkirin: gravîtasyon û magnetîzm wekî zeviyên potansiyel, sîsmîk wekî belavbûna pêlên elastîk, rêbazên elektrîkî û elektromagnetîk wekî bersivên konduktîvîteyê û enduksîyonê, û jeotermal wekî herikîna germahiya navxweyî. Her rêbazek xwedî hêz û sînorkirinên xwe ye, bi taybetî bi ne-yekrengiya şîrovekirinê ve girêdayî ye, ji ber vê yekê entegrasyona daneyan û têgihîştina fîzîka materyalan girîng in.
Jeofîzîk, bi bingeheke xurt di fîzîkê de, dikare çavdêriyên li ser rûyê erdê bi rastiya tevlihev a li jêr ve girêbide - alîkariya mirovan bike ku avahiya Erdê fam bikin, çavkaniyên wê bi guncantir bikar bînin, û bi modelkirin û çavdêrîkirina çêtir rîskên karesatan kêm bikin.
