Решение: Сейсмические волны и ядро Земли
Статья к заданиюСейсморазведка
Прочитайте текст и выполните задания.
Сейсморазведка
Сейсморазведка
–
это раздел геофизики, основанный на регистрации упругих волн и извлечении из них различной геолого-географической информации. Зародилась в начале 1920-х гг. При помощи сейсморазведки изучается глубинное строение Земли, определяются месторождения полезных ископаемых (преимущественно, нефти и природного газа).
Горные породы характеризуются различными скоростями распространения упругих волн. По значению скорости упругой волны геологический разрез разделяется на относительно однородные слои горных пород, на границе которых скорость меняется скачками. Наличие резких границ раздела между пластами приводит к образованию вторичных волн
–
отражённых и преломлённых волн.
На рисунке схематично представлен
сейсмический метод отражённых волн, который используется для поиска полезных ископаемых.
Различают поверхностные и объёмные сейсмические волны. В свою очередь объёмные волны различаются на продольные (P-волны) и поперечные (S-волны).
Продольные сейсмические волны (P-волны, или волны сжатия)
–
наиболее быстрые волны, распространяющиеся от источника сейсмических колебаний и представляющие собой последовательное сжатие и разряжение материала. Продольные волны проходят через все среды. Их скорость в 1,7 раза больше, чем скорость поперечных волн.
Поперечные сейсмические волны (S-волны, или волны сдвига)
–
сейсмические волны, распространяющиеся медленнее, чем продольные Р-волны и состоящие из упругих колебаний, поперечных по отношению к направлению распространения волны. Поперечные волны не проходят через жидкость.
Поверхностные сейсмические волны
–
сейсмические волны, распространяющиеся только вдоль поверхности Земли. Скорость поверхностных волн меньше скорости поперечных волн. Именно поверхностные волны вызывают самые сильные разрушения.
В случае локальных или близлежащих землетрясений разница прибытия P- и S- волн может использоваться для определения дистанции от события.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Изучение распространения сейсмических волн, прошедших через центральную область Земли, позволило английскому сейсмологу Р. Д. Олдгему сделать вывод о существовании жидкого ядра Земли. На рисунке представлены графики зависимости скоростей сейсмических волн от глубины погружения в недра Земли. График для какой из волн — P или S — указывает на то, что ядро Земли находится не в твёрдом состоянии? Ответ обоснуйте.
Используйте графики и свойства продольных и поперечных волн из материала.
Решение по шагам
4 шагаНа графике рассматриваем зависимость скорости поперечной сейсмической $S$-волны от глубины.
На границе мантии и ядра скорость $S$-волны резко падает до нуля. Следовательно, в области ядра эта волна не распространяется.
$$v_S = 0$$Поперечные волны распространяются только в твёрдой среде, поскольку для их распространения необходима упругость формы. В жидкостях такие волны не распространяются.
Следовательно, график $S$-волны указывает на то, что ядро Земли находится не в твёрдом, а в жидком состоянии.
График для $S$-волны: в ядре её скорость падает до нуля, поскольку поперечные волны не распространяются в жидкостях. Следовательно, ядро Земли находится в жидком состоянии.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать график для $P$-волны вместо графика для $S$-волны.
Объяснять вывод только изменением скорости, не связывая его с невозможностью распространения поперечных волн в жидкости.
Путать ядро Земли с мантией.