6 Amaliy mashg’ulot Yerning ichki fizik xususiyatlari: bosim, harorat, qovushqoqligi, butunlik hususiyati, reologiyasi

6 - Amaliy mashg’ulot


Yerning ichki fizik xususiyatlari: bosim, harorat, qovushqoqligi, butunlik hususiyati, reologiyasi)

Yer mantiyasini o‘rganish, Yerning gravitatsion maydonida issiqlik va moddalami tashishning asosiy jarayonlari konveksiya va diapirizm (plyumlaming shakllanishi va ko‘tarilishi) ekanligi haqidagi xulosalarga olib keldi. Zichligi kichik qatlamning zichligi katta qatlam ostida bo‘lib qolishi natijasida muhitdagi zichliklaming beqarorligi hosil bo‘lishi, bu jarayonlaming bevosita sababidir. Bunday beqarorlik mexanikada Reley - Teylor beqarorligi nomini olgan va bu borada juda ko‘p nazariy va amaliy izlanishlar olib borilgan.

Zichlik kamayishining tabiati ikki xil boiishi mumkin: issiqlik va kimyoviy. Kimyoviy inversiya yer qobigida diapirlaming (tuz gumbazlari, granit gumbazlari) hosil boiishi va rivojlanishidan maium. Astenosferadagi beqarorlik tufayli hosil boiuvchi diapirlar esa issiqlik tabiatiga ega. Bu ikkala omil (faktor) mantiyaning D11 qatida birgalikda namoyon boiadi va bu zonada ostki mantiya termokimyoviy plyumlari hosil boiadi. Bu beqarorlikning rivojlanishi juda sekin harakat («krip») va qayishqoq suyuqlikning oqishi tarzida kechadi. Bu jarayonlar mantiya reologiyasi va tog‘ jinslari xossalarining haroratga bogiiqligi bilan belgilanadi.
Reologiya - jinslaming qattiq holatda oquvchanlik xossalarini aks ettimvchi tushuncha. Tog‘ jinslarining katta bosim va harorat ta'sirida kristallik holatidan plastik holatga o‘tishi juda ko‘p misollarda o‘z isbotini topgan hodisa. Ayniqsa buni metamorfik jinslar misolida ko‘p uchratish mumkin. Xilma-xil disgarmonik burmalar, tomirlar, «qat-qat» jinslar hosil qilgan metamorfik jarayonlar bunga yaqqol misol boMa oladi.
Tog‘ jinslarning «oquvchanligi» ularning yopishqoqlik xususiyatlariga, yopishqoqlik xususiyatlari esa o‘z navbatida jinslaming kimyoviy tarkibi, bosim va harorat bilan bog‘liq.
Har qanday tog‘ jinslari uchun bosim va haroratni ortib borishi, uni yopishqoqligini pasaytiradi va oquvchanligini oshiradi. Jinslaming bu xususiyatlarini maxsus fan - reologiya - mexanikaning maxsus bo‘limi o‘rganadi.
Moddiy jismlaming xususiyatlarini o‘rganishda reologiya elastiklik nazariyasi bilan gidrodinamika o‘rtasidagi vaziyatni egallaydi.
Yer moddasining mexanik xususiyatlari murakkabligi bilan birga ma’lum darajada zidlilikka ham ega. Masalan, Yer mantiyasining moddasi uzoq muddatli va masshtabli tashqi ta’sirga xuddi sekin oquvchan suyuqlikka o‘xshab javob beradi. Lekin, shunga qaramasdan past tezlikli qatda barcha elastik to‘lqinlar kuzatiladi. Yeming siqilishi ham aylanma harakatlanayotgan suyuqlikning muvozanat shartlariga javob beradi.
Qayishqoqlik (vyazkost) - ichki ishqalanish - bu oquvchan jismlaming (suyuqlik yoki gazlaming) bir qismini boshqa qismiga nisbatan siljishiga qarshilik ko‘rsatish xususiyatidir. Qayishqoqlik r\ SGS sistemasida g/(sm*sek) = 1 Puaz (P) yoki SI da n*sek/m2=Pa*sek= 10P.
Qayishqoq elastiklik (vyazkoupmgost) - bu qattiq jismning bir vaqtning o‘zida ham elastik ham oquvchan xususiyatga ega bo‘lishidir. Ba’zi bir jismlar qayishqoqligining ko‘rsatkichlari: suvning qayishqoqligi uy haroratida - 0,01P, glitserin - 7 P, asfalt - 10IO-10I2P.
Tog‘ jinslariga uzoq muddatli kuch ta’sir qilayotganda ulaming deformatsiyalari butunlay elastik bo‘lmaydi, unda plastiklik, elastik aks ta’sir hodisalari, yopishqoqlik (polzuchest) kuzatiladi. Jismlaming bunday elastik bo‘lmagan holatlari reologiyaning asosiy tenglamalarida ifodalangan. Bu tenglamalar ancha murakkab bo‘lib, ular urinma kuchlanishlar, hosil bo‘luvchi deformatsiyalar va ularning tezliklarini o‘zaro bog‘laydi.
Gidrostatik bosim sharoitida jismlar Guk qonuniga bo‘ysunadi. Turli xil materiallarning turlicha qo‘yilgan kuchlar (jadalligi, vaqti) ta’sirida o‘zlarini tutishlari haqidagi ma’lumotlarga asoslanib, urinma kuchlanish t , deformatsiya £ va ulaming tezligi de / dt orasidagi bog‘ liqlik aniqlanadi.
Jismlaming reologik xususiyatlarini o‘rganishni yengillashtirish uchun mexanikada ideal reologik jismlar tushunchasidan foydalaniladi. Bu jismlarga: Guk jismi N (elastik qattiq jism), Nyuton jismi N .
(Nyutonning qayishqoq suyuqligi), Sen-Venan jismi StV (plastik qattiq jism) kiradi. Bu jismlar parallel (I) yoki ketma-ket (—) bogManib murakkab tuzilishli boshqa jismlami hosil qiladilar: Maksvell jismi M= N— H (elastik - qayishqoq suyuqlik), Kelvin jismi K=H IN (elastik aks ta’sirga ega qattiq jism), Prindtl jismi P = StV — H (elastik - plastik qattiq jism), Djefjris jismi J ■= NIM

Yer yuzasiga yaqin tog‘ jinslari faqatgina mo‘rtlik yoki sinuvchanlikni namoyon qilmasdan, balki burmalanishning har xil turlarini ham namoyon qiladi. Burmalanishni plastik deformatsiya yoki suyuqlik sifat oqim hosil qiladi. Tog‘ jinslaridagi metamorfik reaksiyalami ko‘rsatishicha, burmalanish hosil bo‘layotgandagi harorat tog‘ jinsidagi minerallami erish haroratidan juda kichik bo‘lgan. Yer qobig‘idagi tog‘ jinslaming minerallari chegarasida suv molekulalari mavjud bo‘lsa, u erituvchi sifatida ta’sir etadi. Yerigan mineral zarrachalar yuqori bosimli, erish yuqori bo‘lgan zonadan, erish tezligi past boTgan past bosimli zonaga diffuziv o‘ta boshlaydi. Demak, erigan minerallarning diffuziyasi qayishqoqlikka olib keladi. Kompression qayishqoqlik mexanizmi natijasidagi deformatsiya ta’sir etuvchi kuchlanishga proporsional va oquvchanlikka ekvivalentdir.

Masalan, 500°C haroratda kvarsning qayishqoqlik koeffitsiyenti 1017P ni tashkil etadi. Ko‘rinib turibdiki, kompression qayishqoqlik Yer qobig‘i tog‘ jinslari deformatsiyasining muhim mexanizmidir. Uning asosida past haroratlarda ham burmalanish hosil boTishi mumkin.

Mantiya moddalarining qayishqoq oquvchanligini bir necha yo‘l bilan aniqlash mumkin: mantiya moddasining reologik holati, mexanik xususiyatlari, zilzilalar haqidagi ma’lumotlar bo‘yicha. Uning ikkita asosiy mexanizmi bor, diffuzion va dislokatsion oquvchanlik. Ulardan qaysi biri mantiyadagi oqimlami boshqarishi nomaMum.

Mantiya moddasi o‘zini juda sekin oquvchi suyuqlik sifatida tutadi. Geoidning aylanish ellipsoidi formasidan og‘ishi (taxminan ± lOOm), mantiyaning o‘lchamlari (3000 km) va mantiyadagi konvektiv oqimlarning o‘rtacha tezligi (10-20 sm/yil) haqidagi maMumotlardan Mantiyaning o‘rtacha qayishqoqligini baholasa bo‘ladi, u 1022 P ni tashkil etadi.
Okean osti litosfera plitalarida 85 -100 km chuqurlikda qisman erigan mantiya moddasining oquvchanligi 1019-102OP dan oshmaydi. Qit’alar ostida 250-300 km chuqurlikda mantiyaning oquvchanligi 1021-1022P ga yetadi. Quyi mantiyada oquvchanlik oshib borib 2000 km chuqurlikda 1024-1025P gacha boradi. Undan chuqurroqda oquvchanlik kamaya boshlaydi va D” qatlam chegarasida 1019-102°P ni tashkil etadi.

Yadro moddalarining oquvchanligi haqida maMumotlar kam. Djekobs (1979) ma’lumotiga asosan Yer yadrosining oquvchanligi 10'3 - 10"2P dan 109 - 1010P gacha. Yer yadrosi oquvchanligining yuqori chegarasini undan o‘tuvchi bo‘ylama to‘lqinlaming yutilishi bo‘yicha baholash mumkin. Bu ko‘rsatkich kuzatishlar bo‘yicha 109P dan kam. Yer yadrosida dipol magnit maydoni hosil bo‘lishi uchun yadrodagi oqimlar tezligi yuqoriroq bo‘lishi kerak. Geomagnit maydonning tashkil etuvchilarini o‘rganish, maydon generatsiyasi, uning energetikasini o‘rganish natijasida Yer tashqi yadrosidagi oquvchanlik 0,4P dan oshmasligi aniqlangan. Yadro haroratining yadroni tashkil etuvchi moddalami erish haroratidan 50-100°C kattaligini hisobga olgan holda tashqi yadroning oquvchanligini o‘rtacha 0,1-0,01P, ya’ni suvning oquvchanligiga teng deb hisoblash mumkin.

Tashqi yadro oquvchanligi haqida ma’lumotlar deyarli yo‘q. Lekin u ichki yadro oquvchanligidan bir necha o‘n barobar yuqori.