지구 심부의 구성과 구조

지구는 금속성 핵, 규산염 맨틀, 얇은 지각으로 분화되어 있으며, 이러한 층상 구조는 지진파 단면과 깊이에 따른 광물의 거동 물리학을 결합하여 추론됩니다.

Definition

지구 심부의 구성과 구조는 지진파 속도 및 밀도 모델과 광물 물리학 및 지구화학을 결합하여 추론된 지구 내부의 화학적 구성과 층상 물리적 조직, 즉 철이 풍부한 핵, 규산염 맨틀, 그리고 지각을 의미합니다.

Scope

이 주제는 지구 심부 내부의 화학적 조성과 물리적 구조를 다룹니다: 주요 층과 그 경계, 액체 및 고체 부분으로 이루어진 철이 지배적인 핵, 규산염 맨틀과 그 상전이 세분화, 그리고 지진학적으로 구별되는 최하부 맨틀. 밀도와 속도의 참조 지구 모델, 속도와 밀도 및 조성을 연결하는 아담스-윌리엄슨 관계와 버치 법칙, 그리고 전체 조성에 대한 지구화학적 및 우주화학적 제약을 다룹니다. 지구 심부가 무엇으로 구성되어 있고 어떻게 배열되어 있는지에 중점을 둡니다.

Core questions

• 지구의 주요 층과 그 경계는 무엇입니까?
• 핵은 무엇으로 구성되어 있으며, 왜 일부는 고체이고 일부는 액체입니까?
• 상전이는 맨틀을 어떻게 세분화합니까?
• 지진파 속도와 밀도는 조성을 추론하는 데 어떻게 사용됩니까?

Key concepts

• 지각, 맨틀, 핵의 분화
• 액체 외핵과 고체 내핵
• 맨틀 전이대와 상변화
• 밀도 및 속도의 참조 지구 모델
• 버치 법칙과 아담스-윌리엄슨 관계

Key theories

참조 지구 모델

PREM과 같은 구형 평균 모델은 깊이의 함수로서 지진파 속도, 밀도, 감쇠를 통합하여 주요 층을 정의하고 지구 심부 구조를 해석하는 정량적 기반으로 작용합니다.

버치 법칙과 조성

고정된 평균 원자량에서 지진파 속도와 밀도 사이의 버치 경험적 관계는 지진학으로 측정된 탄성 특성을 심부 내부의 조성과 상태에 대한 제약으로 변환할 수 있게 합니다.

Mechanisms

지구는 초기 역사에서 분화되어, 밀도가 높은 철은 가라앉아 핵을 형성하고, 더 가벼운 규산염은 상승하여 맨틀과 지각을 형성했습니다. 지진파 속도와 밀도 변화는 이들 층 사이의 경계와 맨틀 내 압력 유도 상전이를 나타내며, 이를 후보 광물 및 금속의 탄성 특성과 버치 법칙 및 운석 조성을 통해 일치시킴으로써 각 껍질의 예상 조성을 결정합니다.

Clinical relevance

내부 구성 및 구조에 대한 지식은 맨틀 대류, 지구 자기장(geodynamo), 지구의 열 및 화학적 진화 모델의 기초를 형성하며, 지진 위치를 파악하고 지진 단층 촬영을 해석하기 위한 참조 프레임을 제공합니다.

History

20세기 초 지진학은 핵과 맨틀을 밝혀냈고, 레만은 1936년에 내핵을 발견했으며, 불렌은 내부를 명명된 껍질로 세분화했습니다. 버치는 1952년에 속도와 조성을 연관시켰고, 1981년 예비 참조 지구 모델(Preliminary Reference Earth Model)은 이들을 통합하여 현재 사용되는 표준 방사형 모델을 만들었습니다.

Key figures

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

Seminal works

• dziewonski1981
• birch1952
• stacey2008

Frequently asked questions

지구의 주요 층은 무엇입니까?

바깥쪽부터 지구는 얇은 암석 지각, 대부분의 부피를 차지하는 두꺼운 규산염 맨틀, 액체 철이 풍부한 외핵, 그리고 고체 내핵으로 구성됩니다. 이들은 조성과 지진파가 경계를 통과할 때 속도가 변하는 방식으로 구별됩니다.

외핵은 왜 액체이고 내핵은 고체입니까?

둘 다 주로 철로 구성되어 있지만, 깊이가 깊어질수록 온도가 상승함에도 불구하고 압력은 훨씬 더 빠르게 상승합니다. 충분히 깊은 곳에서는 매우 높은 압력이 철의 녹는점을 국부 온도보다 높게 만들어 내핵은 고체 상태를 유지하고, 상대적으로 얕고 녹는점에 비해 온도가 낮은 외핵은 액체 상태를 유지합니다.