Komposisi dan Struktur Bumi Dalam

Bumi terdiferensiasi menjadi inti logam, mantel silikat, dan kerak tipis, sebuah struktur berlapis yang disimpulkan dengan menggabungkan profil seismik dengan fisika perilaku mineral di kedalaman.

Definition

Komposisi dan struktur Bumi dalam mengacu pada susunan kimia dan organisasi fisik berlapis interior planet, yaitu inti yang kaya besi, mantel silikat, dan kerak, sebagaimana disimpulkan dari model kecepatan dan densitas seismik yang dikombinasikan dengan fisika mineral dan geokimia.

Scope

Topik ini mencakup komposisi kimia dan struktur fisik interior dalam Bumi: lapisan-lapisan utama dan batas-batas di antaranya, inti yang didominasi besi dengan bagian cair dan padatnya, mantel silikat dan subdivisi transisi fasenya, serta mantel paling bawah yang khas secara seismik. Ini membahas model Bumi referensi mengenai densitas dan kecepatan, hubungan Adams-Williamson dan hukum Birch yang menghubungkan kecepatan dengan densitas dan komposisi, serta batasan geokimia dan kosmologi pada komposisi massal. Penekanannya adalah pada apa yang membentuk Bumi dalam dan bagaimana susunannya.

Core questions

• Apa saja lapisan utama Bumi dan batas-batas di antaranya?
• Terbuat dari apa inti Bumi, dan mengapa sebagian padat dan sebagian cair?
• Bagaimana transisi fase membagi mantel?
• Bagaimana kecepatan seismik dan densitas digunakan untuk menyimpulkan komposisi?

Key concepts

• Diferensiasi kerak, mantel, dan inti
• Inti luar cair dan inti dalam padat
• Zona transisi mantel dan perubahan fase
• Model Bumi referensi densitas dan kecepatan
• Hukum Birch dan hubungan Adams-Williamson

Key theories

Model Bumi Referensi

Model rata-rata sferis seperti PREM mengkompilasi kecepatan seismik, densitas, dan atenuasi sebagai fungsi kedalaman, mendefinisikan lapisan-lapisan utama dan berfungsi sebagai dasar kuantitatif untuk menafsirkan struktur Bumi dalam.

Hukum Birch dan komposisi

Hubungan empiris Birch antara kecepatan seismik dan densitas pada berat atom rata-rata tetap memungkinkan sifat elastis yang diukur oleh seismologi diterjemahkan menjadi batasan pada komposisi dan keadaan interior dalam.

Mechanisms

Pada awal sejarahnya, Bumi terdiferensiasi, besi padat tenggelam membentuk inti sementara silikat yang lebih ringan naik membentuk mantel dan kerak; kecepatan seismik dan lompatan densitas menandai batas-batas antara lapisan-lapisan ini dan transisi fase yang diinduksi tekanan di dalam mantel, dan mencocokkan ini dengan sifat elastis mineral dan logam kandidat, dipandu oleh hukum Birch dan komposisi meteorit, menentukan komposisi yang mungkin dari setiap cangkang.

Clinical relevance

Pengetahuan tentang komposisi dan struktur interior menopang model konveksi mantel, geodinamo, dan evolusi termal serta kimia Bumi, dan menyediakan kerangka referensi untuk menemukan gempa bumi dan menafsirkan tomografi seismik.

History

Seismologi awal abad kedua puluh mengungkapkan inti dan mantel, Lehmann menemukan inti dalam pada tahun 1936, Bullen membagi interior menjadi cangkang-cangkang berlabel, Birch menghubungkan kecepatan dengan komposisi pada tahun 1952, dan Model Bumi Referensi Awal tahun 1981 mensintesis ini menjadi model radial standar yang masih digunakan.

Key figures

• Inge Lehmann
• Francis Birch
• Adam Dziewonski
• Keith Bullen

Seminal works

• dziewonski1981
• birch1952
• stacey2008

Frequently asked questions

Apa saja lapisan utama Bumi?

Dari luar ke dalam, Bumi memiliki kerak batuan tipis, mantel silikat tebal yang membentuk sebagian besar volumenya, inti luar cair yang kaya besi, dan inti dalam padat; ini dibedakan oleh komposisinya dan oleh bagaimana gelombang seismik mengubah kecepatan melintasi batas-batas di antaranya.

Mengapa inti luar cair tetapi inti dalam padat?

Keduanya sebagian besar adalah besi, tetapi meskipun suhu meningkat dengan kedalaman, tekanan meningkat lebih cepat; cukup dalam, tekanan yang sangat tinggi meningkatkan titik leleh besi di atas suhu lokal, sehingga inti dalam padat sementara inti luar yang agak lebih dangkal, lebih dingin relatif terhadap titik lelehnya, tetap cair.