ELASTICKÉ VLASTNOSTI HORNIN Hookeův zákon: napětí je úměrné deformaci materiálu e = (l - lo )/lo σ = F/S σ = E e η = (a - ao )/ao σ = m E η e - poměrné prodloužení η - příčné zkrácení F - síla, S - průřez E - modul pružnosti v tahu (Youngův modul) m - Poissonova konstanta Vlnění Elastické vlny existují podélné (Vp) i příčné (Vs). Měří se v km s-1 E (1- m) Vp = ------------------------- Dm (1+ m)(1 - 2m) E Vs = ----------------- 2 Dm (1+ m) hustota Vlnění v horninách Měření rychlosti elastických vln v horninách Rychlosti elastických vln v minerálech Minerál Vp Vs Minerál Vp Vs voda 1.45 - amfibol 7.21 3.10 nafta 1.30 flogopit 5.39 3.10 forsterit 8.45 5.70 muskovit 5.80 3.36 fayalit 6.90 ~ biotit 6.05 3.10 bronzit 7.25 4.22 mikroklin 5.70 3.15 diopsid 7.80 4.39 ortoklas 5.90 3.20 hedenbergit 7.14 ~ augit 7.20 4.17 plagioklasy 6.10 3.35 dialag 7.01 4.25 6.55 3.54 pyrop 8.43 4.85 křemen 6.50 4.11 grosulár 8.75 5.00 kalcit 6.70 3.40 diamant 16-18 ~ aragonit 5.67 3.54 spinel 9.95 5.68 dolomit 6.70 ~ magnetit 7.45 4.30 Rychlosti elastických vln v horninách Závislost na tlaku. (uzavírání mikrotrhlin) Rychlosti hornin (závisejí na chem. složení) Vp Vs kyselé (granitoidy, biotit. ruly) 5.8 3.1 intermediární (diority, amf. biot. ruly) 6.2 3.5 bazické (gabroidy, amfibolity, eklogity) 6.8 4.2 ultrabazické 7.8 4.4 vliv regionální metamorfózy vztah mezi rychlostmi a hustotami sedimenty: závislost na pórovitosti závislost na stupni nasycení pórů (Vp roste s bazicitou) Rychlosti v magmatických horninách Vliv regionální metamorfózy Vliv sycení vzorku Rychlosti usazených hornin rychlost skeletu vysoký tlak nízký tlak Závislost na hustotě Do ZÁKLADY SEISMOLOGIE Základní pojmy: hypocentrum (ohnisko, fokus), epicentrum Hodochrony- časy příchodu seismikou vzbuzených vln Seismika registruje časy příchodu Vln přímých – hodochrona Hp Vln odražených – hodochrona Ho Vln lomených – hodochrona Hh Rozlišujeme seismiku reflexní refrakční Anglické termíny: direct wave, reflected wave, head wave Zdánlivá rychlost: x/t, skutečné rychlosti a hloubka rozhraní se zjišťují intrpretačními postupy Skutečná rychlost Vh >Vo >Vp Rychlost ve vrstvě 2 je větší než ve vrstvě 1, head wave postupuje podle rozhraní rychlostí V2 Zdrojem vln jsou mělké exploze nebo vibrátory (bod 0) Jak vzniká zemětřesení? Zemětřesení je interpretováno jako výsledek pohybu dvou bloků podél zlomu Vzniká díky nahromadění elastické energie v oblasti křehké tektoniky Mapujeme křehké domény v litosféře Mechanismus vzniku zemětřesení a - stav před zemětřesením, čárkovaně budoucí zlom, plně pomocná nodální linie b - elastická reakce na posun c - mezní elastická reakce d - nespojitý posun podél zlomu, následuje zemětřesení Seismograf, indikátor zemětřesení registruje otřesy ve směru šipek, moderní seismografy jsou třísložkové: N – J, Z – V, vertikální World-Wide Standardized Seismograph Network Z rozdílu časů příchodu Vp a Vs se určí vzdálenost ohniska, kombinací vzdáleností z různých stanic se určí poloha ohniska Fokální mechanismy přibližné určení orientace a sklonu zlomu, na němž bylo zemětřesení v okolí zlomu existují oblasti stlačení a protažení, které se poznají z fáze příchozí seismické vlny je-li zemětřesení registrováno mnoha různě rozmístěnými stanicemi, je možno oblasti stlažení a protažení vynést do sterografické projekce Fokální mechanismy na zlomech tří typů strmý zlom s vertikálním pohybem plochý zlom s horizontálním pohybem strmý zlom s horizontálním pohybem stlačení prodloužení Nejednoznačnost řešení fokálních mechanismů vzhledem ke středové symetrii se nedá rozlišit zlom od pomocné nodální plochy v tomto případě může zlom být orientován ve směru N – J i ve směru Z – V Fokální mechanismy v okolí zlomu San Andreas normální zlom strike-slip zlom násunový zlom STAVBA SPODNÍ KůRY A SVRCHNÍHO PLÁŠTĚ refrakce na Moho ve větších vzdálenostech přijde dříve vlna refragovaná na Moho přímá vlna přijde v malých vzdálenostech dříve než rychlejší vlna refragovaná na Moho kůra Mohorovičičova diskontinuita plášť ohnisko Dráhy různých seizmických vln v Zemi Rychlostní stavba Země podle Gutenberga podle různých autorů vymizení S vln na hranici jádra Rychlostní stavba Země podle Harta et al. Slupky Země Hustotní stavba Země hustotní skok na hranici pláště a jádra, existuje několik modelů k jeho vysvětlení Composition of continental crust and upper mantle; a review David M. Fountain & Nikolas I. Christensen Vp v severní Americe Rychlostní modely 1 Rychlostní modely 2 Rychlostní modely 3 Rychlostní modely 4 Rychlostní modely 5 Rychlostní modely 6 Seizmický řez Srovnávací řezy Mocnost kůry Rychlostní modely profil 1 Rychlostní modely -vysvětlivky Rychlostní modely profil 2 Rychlostní modely profil 3 Elastická anizotropie Směrová variabilita rychlosti šíření elastických vln (hlavně Vp). Měří se na kulových vzorcích ve 132 směrech, výsledkem je konturový diagram izolinií rychlostí. Elastická anizotropie se charakterizuje koeficientem anizotropie k = (Vpmax - Vpmin)/Vpmean c - osy rychlosti Elastická anizotropie olivínu Rychlosti podélných a příčných vln v anortozitu plagioklasy Elastická anizotropie vybraných hornin 1 Elastická anizotropie vybraných hornin 2 Elastická anizotropie hornin vrtu KTB Nízký Jeseník Vliv tlaku - hradecko-kyjovické souvrství atmosférický tlak tlak 200 MPa Vliv tlaku - andělskohorské souvrství atmosférický tlak tlak 200 MPa Hlavní rychlosti 1 jen vrstevnatost též puklinová kliváž Hlavní rychlosti 2 klivážová břidličnatost metamorfní břidličnatost Vepor: geologická mapa Vepor - histogramy