Kompleksowy schemat budowy wnętrza Ziemi powstał głównie w oparciu o badania geofizyczne [1], [2]. Zakłada on, że Ziemia ma budowę warstwową i składa się z koncentrycznie rozmieszczonych powłok skalnych, występujących jedna nad drugą, zwanych geosferami. Wyróżniane są 3 geosfery główne. Od zewnątrz Ziemi są to:
Fizyka wnętrza Ziemi opiera się o analizy fal sejsmicznych objętościowych (zob. Fale sejsmiczne ), których przebieg analizowany jest wewnątrz globu. Prędkość przemieszczania się fal objętościowych korelowana jest z własnościami fizycznymi ośrodka, w którym się rozchodzą, w szczególności z jego gęstością i własnościami sprężystymi. Wykorzystywana jest zależność wzrostu prędkości tych fal (zarówno poprzecznych, jak i podłużnych) wraz ze wzrostem gęstości ośrodka. Zatem, analiza tej prędkości pozwala na interpretacje gęstości oraz składu chemicznego ośrodków wewnątrzziemskich [6], [2], [7].
Sposób rozchodzenia się fal objętościowych w Ziemi nie jest jednorodny. Na pewnych głębokościach ulegają one załamaniu, odbiciu lub zmienia się skokowo ich prędkość ( Rys. 1 ).
).
Miejsca te zostały wydzielone jako nieciągłości. Nieciągłości główne wyznaczają granice geosfer. Kolejno od zewnątrz Ziemi są to:
- nieciągłość Moho, na granicy płaszcza i skorupy,
- nieciągłość Gutenberga, na granicy jądra i płaszcza ( Rys. 1, Rys. 2 ), [3], [8], [2].
Geosfery posiadają swoiste dla siebie cechy i każda z nich ma inny skład oraz parametry fizyczne [9], [6]. W obrębie poszczególnych geosfer występują nieciągłości dzielące je na jednostki niższego rządu i są to:
- nieciągłość Golicyna (znana też jako nieciągłość Repettiego), występująca w płaszczu,
- nieciągłość Lehmann, występująca w jądrze.
Fale objętościowe poprzeczne nie rozchodzą się w cieczach, a ich zanik w obrębie nieciągłości Lehmann sugeruje obecność płynnej materii w zewnętrznym jądrze ziemskim ( Rys. 1, Rys. 2 ), [10].
.
Masy w Ziemi są rozmieszczone nierównomiernie. Prędkość rozchodzenia się fal objętościowych przyjmuje generalnie trend rosnący, co związane jest ze wzrostem gęstości materii ku centrum. Zakłada się, że w strefach wewnątrzjądrowych Ziemi materia wykazuje 4,5 x większą gęstość w stosunku do budulca jej powierzchniowych części. Gwałtowane spadki prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych, jakie się zaznaczają w obrębie Ziemi, są wynikiem obniżenia gęstości wskutek upłynnienia lub uplastycznienia ośrodka [6]. Największe takie spadki obserwowane są w nieciągłościach na granicach geosfer (Moho i Gutenberga) oraz w sferach bezpośrednio im podległych ( Rys. 2 ), [2].
Bibliografia
1. A. M. Dziewonski, D. L. Anderson: Preliminary reference Earth model, Physics of the Earth and Planetary Interiors 1981, Vol. 25, Iss. 4, pp. 297-356, dostęp:23.09.20212. Z. Mortimer: Zarys fizyki Ziemi, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2004.
3. B. Gutenberg: Physics of the Earth's Interior, Elsevier, New York and London 1959.
4. B. Gutenberg, C. F. Richter: P′ and the Earth's Core, Geophysical Supplements to the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 1938, Vol. 4, Iss. 5 , pp. 363-372, dostęp:23.09.2021
5. P. Kłysz, J. Skoczylas: Oblicze naszej planety - geologia i geomorfologia w zarysie, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2003.
6. R. Dadlez, W. Jaroszewski: Tektonika, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994.
7. S. Marshak: Earth: Portrait of a Planet, WW Norton & Company, New York, London 2008.
8. W. Mizerski: Geologia dynamiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.
9. D. L. Anderson: Theory of the Earth, Blackwell Scientific Publications, Boston 1999.
10. D. Alfè, M. J. Gillan, D. G. Price: Temperature and composition of the Earth's core, Contemporary Physics 2007, Vol. 48, Iss. 2, pp. 63-80, dostęp:23.09.2021