גרונטלעכע פּרינציפּן פון ערד פיזיק אין געאָפיזיק
געאָפיזיק איז אַ צווייַג פֿון ערד־וויסנשאַפֿט וואָס שטודירט די ערד ניצנדיק די פּרינציפּן פֿון פֿיזיק. כאָטש געאָלאָגיע פֿאַרלאָזט זיך שטאַרק אויף באַאָבאַכטונגען פֿון שטיינער און סטרוקטורן אויף דער ייבערפֿלאַך, "זעט" געאָפיזיק די ערד אומדירעקט דורך פֿיזישע רעאַקציעס: כוואַליעס, גראַוויטאַציאָנעלע פֿעלדער, מאַגנעטיזם, עלעקטריע, היץ און ראַדיאַציע. מיט אַנדערע ווערטער, זוכט געאָפיזיק צו ענטפֿערן פֿראַגעס ווי וואָס עס טוט זיך אונטער דער ייבערפֿלאַך, וואָס די אייגנשאַפֿטן פֿון אירע מאַטעריאַלן זענען, און וואָסערע פּראָצעסן עס פֿינדט אָרט — אָן צו דאַרפֿן גראָבן אָדער באָרערן אומעטום.
כדי צו זיכער מאַכן אַ גוטן פארשטאנד פון געאָפיזיק, דאַרפן מיר איבערקוקן די פּרינציפּן פון ערד-פיזיק וואָס שטיצן די געאָפיזישע מעטאָדן. די פּרינציפּן אַרייַננעמען די קאָנצעפּטן פון עלאַסטישע מעדיע, כוואַליע פאַרשפּרייטונג, פּאָטענציעלע פעלדער, עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע, היץ-איבערפיר, און די באַציִונג צווישן די פיזישע אייגנשאַפטן פון מאַטעריאַלן און געאָלאָגישע באַדינגונגען.
1. ערד אלס א פיזישע סיסטעם: צוזאמענשטעלונג, סטרוקטור, און מאטעריעלע אייגנשאפטן
פיזיש, קען מען טראַכטן וועגן דער ערד ווי אַ שיכטן סיסטעם: די קרוסט, דער מאַנטל, דער פליסיקער אויסערלעכער קערן, און דער האַרטער אינערלעכער קערן. די שיכטן אונטערשיידן זענען נישט בלויז געאָלאָגישע צעטיילונגען, נאָר שפּיגלען אויך אָפּ פיזישע אייגנשאַפטן ווי געדיכטקייט, עלאַסטיסיטי, עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי, טעמפּעראַטור, און מאַגנעטיזם. אין געאָפיזיק, זענען די פיזישע אייגנשאַפטן די הויפּט "פּאַראַמעטערס".
פֿאַרשידענע מאַטעריאַלן רעאַגירן אַנדערש צו כוחות און ענערגיע. למשל, געדיכטע, שטאַרקע שטיינער האָבן אַ העכערע געדיכטקייט ווי לויזע סעדימענטן; וואַסער-געזעטיקטע שטיינער קאָנדוצירן מער עלעקטרישן שטראָם ווי טרוקענע שטיינער; און מאַגנעטישע מינעראַלן ווי מאַגנעטיט געבן שטיינער אַ העכערע מאַגנעטישע סאַסעפּטאַבילאַטי. די אונטערשיידן אין רעאַקציע פּראָדוצירן מעסטבאַרע אַנאַמאַליעס.
2. גראַוויטאַציאָנעל פעלד און פּאָטענציעל פעלד באַגריף
איינע פון די יסודות'דיגע פרינציפן פון ערד פיזיק איז גראַוויטאַציע. דער ערד'ס גראַוויטאַציאָנעלער פעלד איז נישט איינהייטלעך צוליב דער נישט-איינהייטלעכער פאַרשפּרייטונג פון מאַסע. הויך-געדיכטקייט שטיינער וועלן "ציען" שטאַרקער ווי ווייניקער געדיכטקייט שטיינער. גראַוויטאַציאָנעלע געאָפיזיק ניצט קליינע וועריאַציעס אין גראַוויטאַציאָנעלער אַקסעלעראַציע (גראַוויטאַציאָנעלע אַנאַמאַליעס) צו אינטערפּרעטירן אונטערערדישע סטרוקטורן.
מאטעמאטיש, איז גראַוויטי אַ פּאָטענציעל פעלד, דאָס הייסט, אַ פעלד וואָס קען זיין דערייווד פון אַ פּאָטענציעל פונקציע און באַפרידיקט די לאַפּלאַס/פּואַסאָן גלייכונג אונטער געוויסע באדינגונגען. דאָס איז וויכטיק ווייַל פילע געאָפיזיקאַלישע מעטאָדן - גראַוויטי און מאַגנעטיש - האָבן אַ ניט-איינציקאַרטיקע כאַראַקטעריסטיק: אַן איינציקע אַנאָמאַליע מוסטער קען זיין געפֿירט דורך פֿאַרשידענע אונטערערדישע קאָנפיגוראַציעס. דעריבער, דאַרף אַן אינטערפּרעטאַציע נאָך באַגרענעצונגען ווי געאָלאָגישע דאַטן, סייזמיק דאַטן, אָדער באָר אינפֿאָרמאַציע.
אירע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס אַרייַננעמען קאַרטירן סעדאַמענטאַרי בעקנס, אידענטיפיצירן זאַלץ קופּאָלן, און שטודירן איזאָסטאַזי (די מאַסע וואָג פון די ליטאָספערע אין באַצוג צו די מאַנטל). דער פּרינציפּ פון איזאָסטאַזי דערקלערט פארוואס בערג האָבן לייטערע אָדער דיקערע "וואָרצלען," וואָס לאָזן זיי שוועבן אין באַצוג צו די מאַנטל.
3. ערד'ס מאַגנעטיזם: מאַגנעטישע פעלדער און קוועלער פון מאַגנעטישע אַנאַמאַליעס
די ערד האט א ערשטיק מאַגנעטיש פעלד וואָס שטאַמט פֿון די דינאַמיק פֿון איר פֿליסיקן אויסערן קערן (געאָדינאַמאָ). אין דערצו צום ערשטיקן פעלד, זענען דאָ לאָקאַלע מאַגנעטישע פעלדער פֿון מאַגנעטיזירטע שטיינער. מאַגנעטישע געאָפֿיזיק מעסט מאַגנעטישע פעלד וואַריאַציעס צו קאַרטירן געאָלאָגישע סטרוקטורן, ספּעציעל די וואָס זענען פֿאַרבונדן מיט איגנאָזישע און מעטאַמאָרפֿישע שטיינער וואָס זענען רייך אין מאַגנעטישע מינעראַלן.
דער שליסל-פרינציפּ דאָ איז אַז די מאַגנעטיזאַציע פֿון שטיינער באַשטייט פֿון צוויי קאָמפּאָנענטן: אינדוצירטע מאַגנעטיזאַציע (פֿאַרגלייַכלעך צו דער ערד'ס איצטיקן מאַגנעטישן פֿעלד) און רעמאַנענטע מאַגנעטיזאַציע (דער רעשטל פֿון פֿאַרגאַנגענער מאַגנעטיזאַציע, ווען דער שטיין האָט זיך געפֿאָרעמט). רעמאַנענטע מאַגנעטיזאַציע איז זייער נוצלעך אין פּאַלעאָמאַגנעטיזם פֿאַר רעקאָנסטרויִרן די באַוועגונג פֿון טעקטאָנישע פּלאַטעס און די געשיכטע פֿון דער ערד'ס מאַגנעטישע פּאָל-אומקערונגען.
אויף אַ רעגיאָנאַלער וואָג, העלפֿן מאַגנעטישע דאַטן קאַרטירן דעם יסוד (פֿעלזן-גרונט) אונטער דיקע סעדימענטן, שפּורן פֿעלדער, און אויספֿאָרשן מינעראַלע.
4. סייזמישע כוואַליעס און עלאַסטיסיטי פון דעם מיטל
א צענטראלער פיזישער פרינציפ אין געאפיזיק איז כוואַליע מעכאניק אין עלאַסטישע מעדיע. סייזמישע מעטאָדן נוצן אויס עלאַסטישע כוואַליעס וואָס פאַרשפּרייטן זיך דורך דער ערד. עס זענען צוויי הויפּט טייפּס פון כוואַליעס אין דער ערד'ס אינעווייניק: פּ-כוואַליעס (פּרימערי, לאַנדזשאַטודאַנאַל) און ס-כוואַליעס (סעקונדערי, טראַנסווערס). פּ-כוואַליעס קענען פאַרשפּרייטן זיך אין סאָלידס און פליסיקייטן, בשעת ס-כוואַליעס קענען זיך נישט פאַרשפּרייטן אין פליסיקייטן. דער פיזישער פאַקט איז אַ וויכטיקע סיבה פארוואס מיר ווייסן אַז דער ערד'ס אויסערלעכער קערן איז פליסיק: ס-כוואַליעס קענען נישט דורכגיין דורך אים.
סייזמישע כוואַליע גיכקייט ווערט באַשטימט דורך די עלאַסטישע מאָדולן און געדיכטקייט פון דעם מאַטעריאַל. פשוט געזאָגט, שטייפערע און דיכטערע שטיינער טענדירן צו האָבן העכערע כוואַליע גיכקייטן. ווען כוואַליעס גייען דורך שיכטן מיט אַנדערע אייגנשאַפטן, פּאַסירן אָפּשפּיגלונג און רעפראַקציע, נאָכפאָלגנדיק פּרינציפּן ענלעך צו סנעל'ס געזעץ אין אָפּטיק. פון דער כוואַליע רייזע צייט, אַמפּליטוד און כוואַליעפאָרם, קענען געאָפיזיקער אָפּשאַצן שיכט טיפקייט, סעדאַמענט גרעב און אפילו די בייַזייַן פון פליסיקייטן.
גלאבאלע סייזמאָלאָגיע שטודירט ערדציטערנישן צו קאַרטירן די סטרוקטור פון די מאַנטל און קערן, בשעת עקספּלאָראַציע סייזמאָלאָגיע קאַרטירט נאַפט, גאַז און געאָטערמישע רעזערוואַרן אויף אַ מער לאָקאַלן וואָג.
5. עלעקטריע און עלעקטראָמאַגנעטיזם: קאַנדאַקטיוויטי, קעגנשטעל, און אינדוקציע
פילע אונטערערדישע פּראָצעסן אַרייַנציען פליסיקייטן, מינעראַליזאַציע, און טעמפּעראַטור אונטערשיידן - אַלע פון וואָס ווירקן עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי. דער יסודותדיקער פּרינציפּ פון עלעקטרישע און עלעקטראָמאַגנעטישע מעטאָדן איז די שייכות צווישן עלעקטרישן קראַנט, עלעקטריש פעלד, און די אייגנשאַפטן פון די מעדיום, אָפט סאַמערייזד דורך אָום'ס געזעץ אין קאַנטיניואַס פאָרעם (J = σE), מיט σ זייַענדיק די קאַנדאַקטיוויטי.
קעגנשטאנד, אינדוצירטע פּאָלאַריזאַציע (IP), מאַגנעטאָטעללוריק (MT), און אַנדערע עלעקטראָמאַגנעטישע מעטאָדן מעסטן די אונטערערדישע רעאַקציע צו קראַנט/פעלד קוועלער, סיי קינסטלעכע און סיי נאַטירלעכע. דער פּרינציפּ פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע - פאָרמולירט אין פאַראַדיי'ס געזעץ - דערקלערט ווי ענדערונגען אין מאַגנעטישע פעלדער פּראָדוצירן עלעקטרישע פעלדער און ווירבלען אין דער ערד. די ווירבלען פּראָדוצירן דאַן צווייטיקע מאַגנעטישע פעלדער וואָס ווערן געמאָסטן אויף דער ייבערפלאַך.
מאַטעריאַלן זאַט מיט זאַלץ וואַסער זענען העכסט קאַנדאַקטיוו; ליים זענען אויך אָפט קאַנדאַקטיוו צוליב ייבערפלאַך קאַנדאַקשאַן מעקאַניזאַמז. אין קאַנטראַסט, טרוקענע קריסטאַליין שטיינער און כיידראָוקאַרבאַנז טענד צו זיין קעגנשטעליק. דעריבער, EM מעטהאָדס זענען וויידלי געניצט פֿאַר גרונט וואַסער, געאָטערמאַל, סולפייד מינעראַל עקספּלעריישאַן, און די לערנען פון פליסיק-געפילט שולד זאָנעס.
6. געאטהערמישע און היץ איבערפיר: קאנדוקציע און קאנוועקציע
די ערד איז נישט סטאַטיש; זי פליסט היץ ענערגיע פון אינעווייניק צו דער ייבערפלאַך. די פּרינציפּן פון היץ איבערפיר אַרייַננעמען קאַנדאַקשאַן (היץ לויפן דורך מאַטעריע אָן מאַסע אַריבערפירן) און קאָנוועקשאַן (היץ לויפן באַגלייט דורך מאַסע אַריבערפירן, אַזאַ ווי די זייער פּאַמעלעך פליסנדיק מאַנטל). פוריע'ס געזעץ באַשרייבט די קאַנדאַקטיוו היץ לויפן ווי זייַענדיק פּראָפּאָרציאָנעל צו די טעמפּעראַטור גראַדיענט און טערמיש קאַנדאַקטיוויטי.
מעסטונגען פון געאטערמישע גראַדיענטן, היץ פלוסן, און די טערמישע אייגנשאַפטן פון שטיינער העלפֿן פֿאַרשטיין געאטערמישע סיסטעמען, מעטאַמאָרפֿיזם, און טעקטאָנישע דינאַמיק. אין סובדוקציע זאָנעס, למשל, ווערן היץ מוסטערן באַאיינפֿלוסט דורך סובדוקטינג פּלאַטעס, פֿליסיקייט צירקולאַציע, און רייַבונג בײַם קאָנטאַקט אינטערפֿייס. בײַ מיטל-אָקעאַן רידזשעס, פֿאַרגרעסערט דער אויפֿשטייג פֿון הייסן מאַנטל מאַטעריאַל היץ פלוס און פֿאָרמירט הידראָטערמישע סיסטעמען.
7. די באַציִונג צווישן פֿיזישע אייגנשאַפֿטן און אינטערפּרעטאַציע: די פּראָבלעם פֿון אינווערסיע און נישט-אייגנאַרטיקייט
די עסענץ פון געאָפיזיק איז נישט נאָר מעסטן, נאָר אויך אינטערפּרעטירן. מעסטונגען אויף דער ייבערפלאַך אָדער פֿון לופֿט אָדער סאַטעליט קוועלער מוזן איבערגעזעצט ווערן אין אונטערערדישע מאָדעלן. דער פּראָצעס ווערט גערופֿן אינווערסיע. פֿיזיש און מאַטעמאַטיש, זענען אינווערסיעס אָפֿט נישט איינציקאַרטיק: קייפל מאָדעלן קענען דערקלערן די זעלבע דאַטן. דעריבער, פֿאַרלאָזט זיך מאָדערנע געאָפיזיק אויף די פּרינציפּן פֿון רעגולאַריזאַציע, סטאַטיסטיק און מולטי-דאַטן אינטעגראַציע.
למשל, א גראַוויטי אַנאָמאַליע קען אָנווייַזן די בייַזייַן פון אַ הויך-דענסיטי גוף, אָבער עס ווייזט נישט גלייך צי עס איז אַ באַזאַלט ינטרוזשאַן אָדער אַ מעטאַל ערץ - ביידע זענען מעגלעך. דורך צולייגן מאַגנעטישע, סייזמיק אָדער EM דאַטן, ווערט די ינטערפּריטיישאַן מער ראָבוסט און רעאַליסטיש.
8. גרייס און צוועק: פון אויספארשונג ביז גלאבאלע ערד פארשטאנד
די פּרינציפּן פון ערד פיזיק אין געאָפיזיק אַרבעטן איבער קייפל סקאַלעס. אויף דער גלאָבאַלער סקאַלע, העלפֿן סאַטעליט סייזמאָלאָגיע און גראַוויטאַציע קאַרטירן די העטעראָגעניטי פון דער ערד'ס מאַנטל, געאָיד, און אינערלעכער צירקולאַציע. אויף רעגיאָנאַלע און לאָקאַלע סקאַלעס, ווערן געאָפיזישע מעטאָדן גענוצט פֿאַר רעסורסן עקספּלאָראַציע (אויל, גאַז, מינעראַלס, געאָטערמיש), קאַטאַסטראָפע מיטיגאַציע (ווולקאַן מאָניטאָרינג, ערדציטערניש מיקראָזאָנאַציע), געאָטעכנישע אינזשעניריע (פונדאַמענט סטאַביליטעט), און ענווייראָנמענטאַל שטודיעס (באָדן און וואַסער קאַנטאַמאַניישאַן).
וואָס פֿאַראייניקט זיי אַלע איז דער פּרינציפּ אַז וואַריאַציעס אין פֿיזישע אייגנשאַפֿטן - געדיכטקייט, עלאַסטיסיטי, קאַנדאַקטיוויטי, מאַגנעטיזאַציע און טעמפּעראַטור - זענען גלייך פֿאַרבונדן מיט געאָלאָגישע פּראָצעסן. געאָפֿיזישע מעטאָדן געבן אַ פֿענצטער אין די וואַריאַציעס קוואַנטיטאַטיוו.
קלאָוזינג
די גרונט־פּרינציפּן פֿון ערד־פֿיזיק אין געאָפֿיזיק קען מען צוזאַמענעמען ווי אַ פֿאַרזוך צו פֿאַרשטיין די ערד דורך מעסטבאַרע פֿיזישע רעאַקציעס: גראַוויטאַציע און מאַגנעטיזם ווי פּאָטענציעלע פֿעלדער, סייזמיק ווי עלאַסטישע כוואַליע־פֿאַרשפּרייטונג, עלעקטרישע און עלעקטראָמאַגנעטישע מעטאָדן ווי קאַנדאַקטיוויטי און אינדוקציע־רעאַקציעס, און געאָטהערמאַל ווי אינערלעכער היץ־פֿלוס. יעדע מעטאָדע האָט שטאַרקייטן און לימיטאַציעס, באַזונדערס פֿאַרבונדן מיט דער נישט־אייגנאַרטיקייט פֿון אינטערפּרעטאַציע, אַזוי דאַטן־אינטעגראַציע און אַ פֿאַרשטאַנד פֿון מאַטעריאַל־פֿיזיק זענען שליסל.
מיט אַ שטאַרקן יסוד אין פיזיק, קען געאָפיזיק פֿאַרבינדן אָבסערוואַציעס אויף דער ייבערפֿלאַך מיט דער קאָמפּלעקסער רעאַליטעט אונטער אונדז—העלפֿנדיק מענטשן פֿאַרשטיין די ערד'ס סטרוקטור, נוצן אירע רעסורסן מער צוגעפּאַסט, און רעדוצירן קאַטאַסטראָפֿע ריזיקעס דורך בעסערע מאָדעלירן און מאָניטאָרינג.
