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