STAVBA A DYNAMIKA ZEMĚ (Fyzika Země)
Předmět G8311, vyučován v každém sudém roce
Vyučující: Petr Špaček (ÚFZ), Martin Chadima (Agico)
Jak získáváme základní informace o Zemi pomocí geofyzikálních měření v regionálním až globálním měřitku? Jaké jsou příčiny a mechanismy geodynamických procesů?
Mix globální geofyziky, tektoniky, geochemie, petrologie a dalších oborů. Základní fakta o složení, struktuře a fyzikální vlastnostech Země s důrazem na pochopení vztahů a souvislostí. Matematika je používána v co nejmenší míře.
Obsah:
Základní fyzikální charakteristika zemského tělesa ― Chemické a mineralogické složení Země ― Anatomie Země ― Chladnutí Země a geotermika ― Mechanické vlastnosti a reologie ― Desková tektonika a cirkulace hmoty v plášti ― Fyzikální aspekty zemětřesení ― Magnetismus Země
Kompletní materiály k přednáškám najdete v is.muni (předmět G8311; přístupné pouze pro zapsané studenty).
Ukázky z prezentací jsou uvedeny níže.
1 Základní fyzikální charakteristika zemského tělesa
1.1 Rozměry a hmotnost Země – vznik základních představ
Určení poloměru Země s použitím základní geometrie
Určení hmotnosti Země z jejího gravitačního pole, hustota
1.2 Základní tvar Země
Zploštění jako důsledek rotace
Odchylky tvaru od rotačního elipsoidu
1.3 Pohyby Země a periodické deformace jejího tvaru
Základní pohyby – oběh okolo Slunce, rotace, pohyb Měsíce
Precese zemské osy
Moment setrvačnosti a rozložení hmoty v zemském tělese
Souvislost pohybů a klimatických oscilací
Slapové síly a slapové jevy
Vlastní kmity Země
1.4 Magnetické pole Země - úvod
2 Chemické a mineralogické složení Země
2.1 Základní charakteristika sluneční soustavy
Distribuce hmoty
Pohyby těles
2.2 Model vzniku sluneční soustavy
Nebulární teorie a její význam pro modely složení SS
2.3 Složení Země
Meteority
Sluneční fotosféra
Diferenciace planet
Model chemického a mineralogického složení Země
Princip odhadu složení jádra a pláště
3 Anatomie Země
3.1 Základní stavba zemského nitra a principy jejího studia
Úvod – základní struktura zemského nitra
Principy seismologie – hlavní metody studia zemského nitra
Vertikální profil základních fyzikálních vlastností Země
Laboratorní metody studia seismických vlastností hornin
Vliv prostředí a mineralogie na seismické vlastnosti
Fázové přechody minerálů
3.2 Litosféra a petrologie svrchního pláště
Definice litosféry a metody studia
Hranice astenosféra/litosféra a její vztah k teplotě
Proměnlivost tloušťky kontinentální litosféry a s čím souvisí
Moho a proměnlivost tloušťky kontinentální kůry
Složení litosferického pláště a odkud ho známe
Horninové vzorky svrchního pláště (xenolity, ofiolity, orogény, hlubokomořské výzkumy)
Vznik bazaltů a petrologický model svrchního pláště
3.3 Stavba hlubších částí Země
Astenosféra a její projevy
Zóna fázových přechodů
Spodní plášť – vlastnosti a otázka složení
Zóna D“
Zemské jádro – fyzikální projevy a modely složení
4 Chladnutí Země a geotermika
Chladnutí Země jako tepelný motor
Zdroje zemského tepla
Způsoby přenosu tepla
Tepelný tok – jeho měření, proměnlivost a souvislosti
Tepelný tok vs. stáří a topografie oceánské litosféry
Modely geotermy, efekty subdukce a konvekce
5 Mechanické vlastnosti/Reologie
Elastická deformace
Viskózní deformace
Viskoelasticita a plasticita
Základy reologie hornin
Reologie Země
Astenosféra a izostaze
Křehce plastický přechod
Modelování pevnosti litosféry
Napětí v litosféře
6 Desková tektonika a cirkulace hmoty v plášti
S čím souvisí cirkulace hmoty v plášti
Litosferické desky – topologie a vzájemné pohyby
Hybné síly deskové tektoniky
Anatomie riftů a subdukčních zón
Procesy v subdukované litosféře – povrchové i podpovrchové projevy
Osud subdukované litosféry
Hotspoty, velké magmatické provincie a další podivnosti
7 Fyzikální aspekty zemětřesení
Základní pojmy a principy
Geodetická měření deformace
Elastic rebound theory a seismický cyklus
Seismicita ve „stabilních“ částech litosferických desek
Stick-slip mechanismus
Velká zemětřesení – procesy pod povrchem a projevy na povrchu
Zemětřesení v příkladech a číslech