КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Методы наук о Земле
Эволюция Земли Лекция 13 В науках о Земле применяют различные физические, химические методы исследования, некоторые из них являются весьма специфическими и практически не встречаются в других областях естествознания. Один из них — сейсмическое зондирование земных недр— представляет собой мощный метод изучения глубоких областей земного шара, куда непосредственно человек вряд ли сможет когда-нибудь заглянуть. Ведь самые глубокие скважины, которые удалось пробурить в земной толще, не превышают 10-12 км, а это составляет около одной трети средней толщины земной коры (около 30 км) и всего лишь 0,17% радиуса Земли (6300 км). В основе метода сейсмического зондирования лежит регистрация сейсмических (упругих) волн, возникающих в Земле при землетрясениях (в том числе вызванных ядерными взрывами, падением крупных метеоритов и т. п.). Простейший сейсмограф представляет собой обычный маятник с массивным грузом на конце. Если сейсмические колебания достаточно быстрые (высокочастотные), то груз не успевает раскачаться и остается практически неподвижным. А вот точка подвеса маятника, жестко связанная с земной поверхностью, колеблется, и эти колебания относительно груза записываются на ленту самописца. Если имеется достаточно много сейсмографов, расположенных в разных точках земной поверхности, то, собирая и обрабатывая информацию, полученную с их помощью, можно достаточно точно определить направление сейсмической волны, ее скорость, амплитуду и другие параметры. А они, в свою очередь, тесно связаны с тем, через какие породы проходила волна, как она преломлялась, отражалась, поглощалась. Именно таким образом была, например, обнаружена граница между земной корой и верхней литосферой (граница Мохоровичича), доказано, что внешнее ядро является жидким, а также получено огромное количество достоверных данных о внутренней структуре Земли.
Второй специфический метод исследования, на котором мы здесь остановимся, связан с определением возраста различных геологических образований, а следовательно, и с реконструкцией событий геологической эволюции. Геологическое время сейчас определяют преимущественно по содержанию радиоактивных изотопов и продуктов их распада в минералах земной коры. Известны несколько типов ядерных превращений, которые используются в качестве геологических часов. Примерами таких превращений могут служить следующие ядерные реакции: 238U -> 206Рb + 8 4Не; 235U -> 207Рb + 7 4Не; 232Th -> 208Pb + 6 4Не;
Точность этих методов связана с тем, что скорость радиоактивного распада практически не зависит от внешних условий и определяется только типом реакции. Если когда-то в прошлом концентрация радиоактивного изотопа в минерале была n0то, спустя время t, концентрация, экспоненциально уменьшаясь, составит n(t) = n0 e-αt,(1.1) где α — постоянная радиоактивного распада (экспериментально определяемая величина). Концентрацию n(t)в минерале можно измерить, однако найти время t,а следовательно, возраст минерала, из уравнения (1.1) нельзя, так как неизвестна начальная концентрация n0.Эту трудность легко обойти, предположив, что в каждый момент времени сумма концентраций распадающегося изотопа n(t)(например, 238U в первой реакции (1.1)) и радиогенного продукта распада r(t)(в той же реакции это 206РЬ) остается постоянной величиной, равной начальной концентрации n0: n(t) + r(t)= n0. Тогда, очевидно, e-αt= n(t) / (n(t) + r(t)). Потенцируя, получаем t = ln(1 + r(t)/n(t))/ α, (1.2) Таким образом, зная концентрации n(t) и r(t)(они определяются с помощью масс-спектрометров), по известному значению α легко определяется возраст исследуемого материала. Именно с помощью радиоактивных часов установлен возраст Земли и проведена детальная геохронологическая периодизация.
Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 609; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |