Решение: Плотность геологических слоёв
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
Используя материал и рисунок, определите, какой из слоёв — А или Б — имеет большую плотность. Ответ обоснуйте.
Решение по шагам
4 шагаПо рисунку видно, что при переходе из слоя А в слой Б преломлённая волна отклоняется от нормали к границе раздела.
Это означает, что скорость распространения волны в слое Б больше, чем в слое А: $v_{Б} > v_{А}$.
При одинаковых упругих свойствах среды скорость волны связана с плотностью соотношением $v = \sqrt{\dfrac{E}{\rho}}$. Следовательно, большая скорость соответствует меньшей плотности.
Таким образом, слой Б имеет меньшую плотность, а слой А — большую.
Большую плотность имеет слой А: при переходе в слой Б скорость волны увеличивается, поэтому плотность слоя Б меньше.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Называют слой Б более плотным только потому, что он расположен глубже.
Не учитывают изменение направления волны на границе слоёв.
Путают зависимость скорости волны от плотности: при прочих равных условиях большая плотность соответствует меньшей скорости.