„Geodinamika” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Xia (vitalap | szerkesztései) |
→Globális hőáram: Néhány helyesírási hiba jav. Címkék: HTML-sortörés Vizuális szerkesztés |
||
3. sor:
== Globális hőáram ==
A hőáramlás által indukált folyamatok közé tartoznak többek között a vulkanikus tevékenység, a kőzet [[Metamorf kőzetek|metamorfózis]], a köpenyben és a földkéregben létrejövő hőkonvekció, valamint a lemeztektonika. Az ismert fogalom, amely karakterisztikusan leírja ezen folyamatok nagy részét – az ún. ''globális hőáram'' – tulajdonképpen nem kevesebb, mint hogy szemléletesen a Föld minden egyes pontjához egy-egy hőmennyiség értéket rendelünk. Ezzel az átlagértékkel valójában egy a teljes rendszerre vonatkozó hővesztési tényezőt határozunk meg, mely több részegységből tevődik össze. A rendszer egyik legmeghatározóbb komponense az óceánok, ill. az óceánfenék által elnyelt hő, ami a teljes veszteségnek 73%-a. A lemeztektonika felfedezése előtt ez egy ismert paradoxon volt. Az köztudottnak számított, hogy az óceánfenéken a radioaktív elemek előfordulása sokkal gyakoribb, mint a szárazföldön. A kérdés adott volt, mi okozza a jelentős hőáramlást az óceánokon keresztül. A kőzetlemezek mozgásának felfedezésével hamar bebizonyosodott, hogy mindez a [[Óceán|óceáni]] kőzetburok keletkezési mechanizmusa során létrejövő hőkonvekciós folyamatokkal kapcsolatos.
==== A hő forrásai ====
18. sor:
* Hősugárzás (a Napból származó hő jelentős része kisugárzódik a világűrbe – az átlagos fluxus a Föld felszínén 4,102 W/m<sup>2</sup>) <ref>Anderson, D. L. 2007. New theory of the Earth. Cambridge University Press, Cambridge.</ref>
[[Fájl:Lemezek hármas.jpg|bélyegkép|219x219px|
== Geotermikus gradiens, diffúzió ==
31. sor:
ahol ''A'' a forrássűrűséget jelenti. A hőeloszlás időbeli változása arányos az áramlás divergenciájával. Ezt Furier ide vonatkozó törvényével kombinálva felírható, hogy:
<math display="block">\rho C_p \frac{\partial T}{\partial t}= k \nabla^2 T + A </math>[[Mechanikai egyensúly|Steady
▲Steady-state állapotban a diffúziót leíró egyenlet az ún. geotermikus gradiens összefüggésébe konvertálható, mely az egységnyi mélységváltozásra bekövketkező hőmérsékletnövekedést adja:<math display="block">k \nabla^2 T + A = \rho C_p \frac {\partial T}{\partial t} = 0 \Rightarrow \nabla^2 T = - \frac{A}{k}</math>
Ha nincs hő forrás a közegben (rendszerint radioaktív bomlás révén), azaz ''A'' = 0, a hőmérséklet a mélység növekedésével lineárisan változik. Ha 0-tól különböző, ebben az esetben a jellegzetes ''hőmérséklet /mélység'' függvény egy [[Másodrendű számtani sorozat|másodrendű]] [[Polinom|polinomiális]] közelítéssel írható le. A Föld belsejében az átlagos termikus gradiens 20 K·km<sup>-1</sup> hőáramlás
Az óceánfenéki kőzetlemezek létrejöttében és dinamikus fejlődésében mindenekelőtt figyelembe kell venni az ilyen folyamatokban fontos szerepet játszó diffúziós mechanizmusokat. Ha a <math display="inline">\frac{\partial T}{\partial t} = \kappa \nabla^2 T </math>diffiúziós egyenletből kifejezzük <math display="inline">\sqrt{\kappa t}</math>-t, akkor egy szemléletes fogalomhoz jutunk - az ún. ''diffúziós távolsághoz - a''mely igen pontosan jelzi azt a speciális [[Termokémia|termokémiai
== A kőzetlemezek aktív működése ==
[[Fájl:Szubdukció.jpg|bélyegkép|224x224px|A szubdukciós zóna mozgása, a lemez benyomulása az
Az óceánfenéki kőzetlemezek termális folyamatainak alapos feltárásához ismerni kell a következő jellemzőket:
48 ⟶ 47 sor:
* Szeizmikus feltételek
Az óceánfenéki kőzetlemezek dinamikus folyamataiban, a kialakult kőzetlemez létrejöttében elsősorban a lehűlési mechanizmusok játszanak elsőrendű szerepet. Itt a legalkalmasabb közelítő elv az ún. ''konduktív lehűlés'', mely az ismert [[Isaac Newton|Newton]]''-féle lehűlési törvényt'' követi. Ez, az óceáni litoszférának az
A Föld nagyléptékű – topografikusan jelentős – átalakulásai a kéreglemezek horizontális és vertikális mozgásainak összességéből tevődik. Előbbi nagyságrendje meghaladja az évenkénti 200 mm-t, míg utóbbi valamivel kevesebb mint 100 mm/év. Ezek közül – geodinamikai szempontból – a horizontális mozgások fontosabb szerepet kapnak a geológiai trendek felállítása alkalmával. A lemezek mozgásuk szempontjából lehetnek:
56 ⟶ 55 sor:
* egymás felé irányulók (konvergens határ)
Ezek a relatív lemezmozgások továbbá számos módon kombinálódhatnak egy adott helyen. Lemezek egymáshoz képest ferde irányban való torlódása például ún. ''transzpresszív'' deformációt (ferde
A Föld jelenlegi geológiai állapotában a kéreglemezek organizációja két hálózatból tevődik össze: egy nagyjából 70 000 km hosszú, divergens határvonalak láncolatából és hozzávetőleg ugyanilyen hosszú konvergens határvonal összességéből. A legtöbb geológiai rendszer nyitott rendszer, melyben az energia és az anyag egyensúlyi állapotot tart fenn. Az ilyen rendszerekben létrejövő változások szisztematikus jellegűek, vagyis előre jósolhatók. <ref>Turcotte, D. L. & Schubert, G. 2002. Geodynamics. Cambridge University Press, Cambridge</ref>
== Térgeometriai modell ==
A hőmérséklet változása a különböző rétegekben, a mélység és az idő függvényében a következő elvi modellel írható le: egy adott anyag (hőmérséklete legyen ''T<sub>m</sub>'') ha a Föld mélyéből a felszínre jut (itt a hőmérséklet legyen ''T<sub>s</sub>''), az egy egydimenziós
<math display="block">T (z,t) = T_z(t) = T_s + (T_m - T_s)erf (\frac{z}{2 \sqrt{\kappa t}})</math>ahol T(z,t) a kihűlési határon belüli hőmérséklet, T<sub>s</sub> és T<sub>m</sub> a felszíni és a köpenyen belül uralkodó hőmérséklet, ''κ'' a diffúziós együttható (κ = k /ρC<sub>p</sub>), ''erf'' a [[Gauss-féle hibafüggvény]], melynek szabatos kifejtése:<math display="block">erf(\eta) = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \int\limits_{0}^{\eta} e^{-u^2}du</math>
82 ⟶ 81 sor:
== A felső köpeny átmeneti zónája ==
1923-ben ''Adams'' és ''Williamson'' fedezte fel a közvetett összefüggést a Föld belsejében uralkodó sűrűségviszonyok és a rugalmassági állandó valamint a szeizmikus hullámok terjedése közt. A földrengés hullámok terjedési görbéiből egyben a ''P'' (
melynél κ, a kompresszibilitási együttható, μ és ρ a sugár függvényei. A két egyenletet összevonva az általános szeizmikus állandót kapjuk meg: <math display="block">\Phi = \alpha^2 - \frac{4}{3} \beta^2 = \frac{\kappa}{\pi}</math>Az ''Adams-Williamson egyenlet'' egzakt alakja tehát egy a nyomás-, hőmérséklet- illetve a fázisváltozások eltéréseiből adódó sűrűségingadozások és a belső erők dinamikája közti kapcsolatot hivatott feltárni. Differenciális alakban, homogén közegben így írható:
<math display="block">\frac{d \rho}{dr}= (\frac{\partial \rho}{\partial P}) \frac{dP}{dr}+ (\frac{\partial \rho}{\partial T}) \frac{dT}{dr}</math>
96 ⟶ 95 sor:
<math display="block">\frac {d \rho}{dr}= - \frac {\rho Gm (r)}{\Phi r^2}</math>
mely a sűrűséggradiens, a gravitációs viszonyok és a szeizmikus paraméterek közt teremt kapcsolatot. ''Birch'' kutatásai során rájött, hogy mind a sűrűséggradiens, mind a köpeny belsejében létrejövő hullámok terjedési sebessége (cc. 200 km mélységben) nagyobb, mint azt az adiabatikus összenyomás által keltett erőhatások által kiváltott rezgésekből számítani lehetett volna. Ez azt jelenti, hogy a köpeny felső régiójában egy ''átmeneti zóná''nak kell lennie. ''Birch'' azt feltételezte, hogy nagy valószínűséggel a magnézium- és [[Szilikátásványok|vasszilikát]] rendszerek ([[olivin]], [[spinell]], [[Piroxéncsoport|piroxén]]) magyarázhatják a sűrűségnövekedést, illetve a sebesség gradiens nem-adiabatikus jellegű járulékát. Ma már ismert, hogy ebben a kristály rendszerben előforduló fázis transzformációk jelen vannak ~ 410 és 600 km közötti mélységben. Mindezt földtani kutatások is megerősítették, amelyben a szeizmikus hullámok fázis konverzióját ki lehetett mutatni ezen az éles határon.
== Kapcsolódó szócikkek ==
| |||