지구의 내부는 구형의 층들이 쌓여 있는 것처럼 보인다. 규산염으로 구성된 지각 아래에는 높은 점성의 아세노스페어와 맨틀이 있으며, 외핵은 맨틀보다 점성이 훨씬 낮은 액체로 구성되어 있다. 그리고 내핵은 단단한 고체로 구성되어 있다.
지구의 내부
지구 내부 구조에 대한 과학적 이해는 지형과 해저 관측을 비롯해 노두암석 관찰, 화산 및 화산 활동을 통해 대심부에서 지표로 나온 마그마 등 샘플, 지구를 통과하는 지진파 분석, 지구 중력 및 자기장 측정, 지구 내부 심부에 고유한 압력과 온도에서의 결정성 고체 실험 등 다양한 연구에 기초하고 있다.
지구의 내부를 구성하는 물질들은 지진파의 속도 분포에서 얻어지는 밀도와 강성을 적용한 것으로 우주를 구성하는 원소로 다량 존재하는 것으로 추정되고 있으며 지각, 맨틀, 외핵, 내핵 으로 구분하여 설명한다.
지각 :
근처의 지진과 인공 지진의 구동으로부터, 지각의 구조는 모홀로비치 불연속 표면의 깊이의 분포로 추정할 수 있다. 인공지진을 통해 폭발 시간과 장소를 정확하게 통제하는 것도 가능하다. 모홀로비치 불연속면에서 P파의 전파속도는 약 6.0kms-1이고, 하부는 약 7.9kms-1이다
맨틀 :
맨틀은 상부 맨틀과 하부 맨틀로 나누어 볼 수 있으며,
상부 맨틀은 지진파의 전파속도와 밀도의 조건을 만족하며 귀암으로 이루어져 있는 것으로 추정되며 현무암의 고압상으로 여겨지는 생태를 구성하는 물질의 후보이기도 하다.
70~200km의 저속층을 아세노스페어( athenosphere )이라 하고, 강성률이 약간 낮다. 그리고 그 상부를 리소스페어(lithosphere)라고 한다. 판구조론에서 판(plate)은 높은 강성비를 가진 자원(지각 + 상부 맨틀)의 한 쌍이다..
약 650km 내지 720km 깊이에서 Mg와 Fe2SiO4가 페로브스카이트 구조로 상전이되고, 하부 맨틀은 페로브스카이트(Mg, Fe)SiO3와 암염(Mg, Fe)O로 구성된다. 스피넬형(Mg, Fe)2SiO4와 스티쇼바이트형 이산화규소 SiO2도 첨가될 것으로 추정된다.
외핵 :
외핵은 액체로 간주된다. 그리고 철-니켈 합금에는 황, 산소, 수소 등의 가벼운 원소가 총 10% 첨가된다고 한다. 맨틀 경계면을 결정하기 위해서는 경계 상단의 반사파 PcP 또는 경계 하단의 반사파 PKP와 전송파 PKP, SKS 또는 변환파 PKIKP를 사용하며 경계면의 기복은 수 km 이하로 본다. 외핵은 균질로 간주되며 밀도와 P파 전파 속도는 점차 증가한다.
내핵 :
내핵은 고체로 간주된다. 그리고 포아송 비율은 약 0.44이고 액체의 0.5에 가깝기 때문에 S파 전파 속도는 작고 강성률은 약 3kms-1로 낮은 것을 알 수 있다.
내핵은 지구 자전축 방향이 적도면보다 지진파를 더 빨리 전달하기 때문에 이방성을 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 축대칭의 시각적 이상은 내핵의 대류에 기인하며, 철의 결정축을 특정 방향으로 정렬시키는 역할을 하는 것으로 추정된다.
지구 내부의 3차원 구조
PREM은 지구 내부의 물성이 깊이만의 함수이며, 수평 방향은 균질한 구대칭의 모델이지만, 현실에는 횡방향으로도 불균질이며 지진파의 전파 속도는 P 파는 1% 이내, S 파는 10% 이내의 불균일성이 보인다. 지구 내부의 불균일성을 3 차원 적으로 매핑하는 방법을 지진파 토모그래피 라고합니다.
지구를 3차원적으로 미세한 영역으로 분할하고, 어느 영역의 지진파 전파 속도의 관측치와 균일하다고 가정한 지구도 나오는 것과의 차이를 취함으로써, 3차원 구조가 공간적인 함수로서 해명된다 .
지진파 토모그래피로부터 해양 플레이트의 침몰이나 중앙 해령에 있어서의 맨틀의 상승류가 발견되고 있다.
또한, 중력 이상으로부터도 범 그가 추정되고, 플레이트 침몰 지역(저온 지역)에서 중력이 크고, 솟아오르는 지역(고온 지역)에서 작은 경향이 있다
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