Закон березы - Википедия - Birchs law

Закон березы, обнаруженный геофизик Фрэнсис Берч, устанавливает линейную связь между волна сжатия скорость vп и плотность горных пород и минералов:

куда Mсредний это среднее атомная масса в формульная единица и а (х) - экспериментально определенная функция.[1]

Пример

Средняя атомная масса форстерит (Мг2SiO4) равна сумме атомных масс, деленной на количество атомов в формуле:

Типичный оксиды и силикаты в мантии имеют значения, близкие к 20, а в ядро земли оно близко к 50.[1]

Приложения

Закон Берча применим к породам, находящимся под давлением в несколько десятков гигапаскали, достаточно для закрытия большинства трещин.[1] Его можно использовать при обсуждении геофизических данных. Этот закон используется при формировании композиционных и минералогических моделей мантии с использованием изменения скорости сейсмической волны и ее взаимосвязи с изменением плотности материала, в котором движется волна. Закон Берча используется для определения химического сходства в мантии, а также разрывов переходных зон. Закон Берча также может быть использован для расчета увеличения скорости из-за увеличения плотность материала.[2]

Недостатки

Ранее предполагалось, что соотношение скорость-плотность постоянное. То есть закон Березки будет выполняться в любом случае, но если вы посмотрите глубже в мантия, это соотношение не выполняется для повышенного давления, которое может быть достигнуто, если вы посмотрите глубже в мантию около Переходная зона (Земля). В тех случаях, когда предположение было сделано за Переходная зона (Земля), возможно, потребуется пересмотреть решения. В будущих случаях могут потребоваться другие законы для определения скоростей при высоких давлениях.[3]

Экспериментальное решение закона Берча

Связь между плотностью материала и скоростью Зубец P движение сквозь материал было отмечено, когда проводились исследования волн в различных материалах. В эксперименте импульс напряжения прикладывается к круглой пластине из поляризованной керамики из титаната бария (преобразователь), которая прикрепляется к концу образца материала. Добавленное напряжение вызывает колебания в образце. Эти колебания проходят через образец ко второму датчику на другом конце. Затем колебания преобразуются в электрическую волну, которую просматривают на осциллографе для определения времени прохождения. Скорость - это кредитор демпфера, определяемый временем распространения волны. Полученная в результате связь между плотностью материала и обнаруженной скоростью известна как закон Берча.[4]

Скорость продольных волн в горных породах

В приведенной ниже таблице показаны скорости для различных пород в диапазоне давления от 10 бары до 10 000 бары. Он представляет собой изменение плотность, как указано во втором столбце, связано со скоростью Зубец P перемещение материала. Увеличение плотность материала приводит к увеличению скорости, которую можно определить с помощью закона Берча.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Пуарье, Жан-Поль (2000). Введение в физику земных недр (2-е изд.). Кембридж [u.a.]: Cambridge Univ. Нажмите. стр.79 –80. ISBN  9780521663922.
  2. ^ Либерманн, Роберт; Рингвуд, А. Э. (20 октября 1973 г.). «Закон Берча и полиморфные фазовые превращения». Журнал геофизических исследований. 78 (29): 6926–6932. Bibcode:1973JGR .... 78.6926L. Дои:10.1029 / JB078i029p06926.
  3. ^ Берч, Ф. (1961). «Скорость продольных волн в породах до 10 килобар. Часть 2». Журнал геофизических исследований. 66 (7): 2199–2224. Bibcode:1961JGR .... 66.2199B. Дои:10.1029 / JZ066i007p02199.
  4. ^ а б Берч, Фрэнсис (апрель 1960 г.). «Скорость волн сжатия в породах до 10 килобар, часть 1». Журнал геофизических исследований. 65 (4): 1083–1102. Bibcode:1960JGR .... 65.1083B. Дои:10.1029 / JZ065i004p01083.