地球内部の層構造

1. 第3回 地球内部の層構造

2. 地球の柱状図

3. 地球の層構造 地震波速度分布にもとづくと： • 地殻　Crust: ~10–70 km, 珪長質　acidic composition (上部地殻　Upper crust of continent) 苦鉄質　basic (mafic) composition (下部地殻　Lower crust of continent及び　海洋地殻 Oceanic crust ) • マントル　Mantle: ~2800 km, ultramafic composition • 外核　Outer core: ~2200 km, liquid iron (with light elements) • 内核　Inner core: ~1500 km, solid iron (with light elements?)

4. Sir Harold Jeffreys, FRS[1] (22 April 1891 – 18 March 1989) Jeffreys was born in Fatfield, Washington, County Durham, England. Beno Gutenberg (1889–1960) He joined the laboratory in 1930 and, at the same time, became a Professor of Geophysics at the California Institute of Technology.

5. 地球の層構造 Bullen, Keith Edward (1906 - 1976) 29 June 1906, Auckland, New Zealand Bullen(1936)は地殻をA層、マントルをB層, C層, D層、外核をE層, F層、内核をG層に分け、速度分布、密度分布を求めた。 A層　地殻　Crust --モホ面　Mohodiscontinuity-- B層　上部マントル　Upper mantle --410 km地震波不連続面--- 410km seismic discontinuity C層　マントル遷移層　Mantle transition zone --660 km地震波不連続面---660km seismic discontinuity D層　下部マントル　Lower mantle --D”層　核マントル境界　Core-mantle boundary (CMB) E層　外核　Outer core --F層　内核境界　Inner core boundary (ICB) G層　内核　Inner core

6. A 層～G層 A B C D A層　地殻　Crust --モホ面　Mohodiscontinuity-- B層　上部マントル　Upper mantle --410 km地震波不連続面--- 410km seismic discontinuity C層　マントル遷移層　 Mantle transition zone --660 km地震波不連続面--- 660km seismic discontinuity D層　下部マントル　Lower mantle D”層　核マントル境界　 --Core-mantle boundary (CMB) E層　外核　Outer core F層　内核境界　 --Inner core boundary (ICB) G層　内核　Inner core D” E F G

7. 化学組成による層構造　　力学的性質による層構造化学組成による層構造　　力学的性質による層構造 地殻 リソスフイア モホロビチッチ不連続面 アセノスフィア 上部マントル 410 km地震波不連続面 マントル遷移層 660km地震波不連続面 下部マントル

8. 地球の化学組成・鉱物組成Composition of the Earth 地震学的研究によると密度は：Seismology tells us about the densityof rocks: • 地殻　Ｃｒｕｓｔ 　　大陸地殻　Continental crust: ~2.8 g/cm3 　　海洋地殻　Oceanic crust: ~3.2 g/cm3 • リソスフィア　Lithosphere: Crust + Uppermost crust • アセノスフィア　Asthenosphere: ~3.3 g/cm3

9. 珪酸塩の例：オリビン（かんらん石） マントルを構成する岩石はかんらん岩 （peridotite, かんらん石・輝石を主成分とする） 9

10. キンバライトマグマ中に見られるカンラン岩（Garnet Peridotite Xenolith from the Bulfontein Floors, Kimberley, South Africa） カンラン石：　暗緑色 （ペリドート） 斜方輝石：　薄い緑色 ザクロ石：　赤い鉱物 （ガーネット） 単斜輝石：鮮やかな緑色 ダイヤモンド、、、、 Photo courtesy of F. R. (Joe) Boyd and Steve Richardson

12. 地球の断面図の概念図 12

13. 棒磁石の磁場 核の形成・進化（内核の発生・成長）:　地球の熱史･温度 地球磁場の生成、生命の発生と進化 N S コアダイナモ 地球と惑星磁場生成と起源

14. Seismograph Record of P, PP, S, and Surface Waves地震計の記録：P, PP, S, 表面波

15. P-and S-wave Pathways Through Earth地球内部のＰ波とＳ波の波線（Ray path) Fig. 19.3

16. 核の影　Ｐ波 P-wave Shadow Zone Fig. 19.2a

17. S-wave Shadow Zone 核の影：　Ｓ波 Fig. 19.2b

18. 内核の発見(1936) Dr. Inge Lehmann (1888-1993), 内核の発見者　　Born in Denmark in 1888 The existence of an inner core distinct from the liquid outer core was discovered in 1936 by seismologist Inge Lehmann[3] using observations of earthquake-generated seismic waves that partly reflect from its boundary and can be detected by sensitive seismographs on the Earth's surface.

19. 地震波の反射と屈折 Snell（スネル）の法則 入射波 屈折波 反射波 Ｐ波 Ｐ波、ＳＶ波 Ｐ波、ＳＶ波 ＳＨ波 ＳＨ波 ＳＨ波 ＳＶ波 Ｐ波、ＳＶ波 Ｐ波、ＳＶ波

20. 地震の大きさ：マグニチュードMaximum Amplitude of Ground Shaking Determines リヒタースケールRichter Magnitude Charles Francis Richter (/ˈrɪktər/; 1900–1985), was an Americanseismologist and physicist. California Institute of Technology 最大振幅（ミクロン）の常用対数 1増えると振幅が10倍、エネルギーは31.62倍 2増えると振幅は100倍、エネルギーは1000倍 at d= 100 km A mm

21. Richter Magnitude Versus Energy 最大振幅（ミクロン）の常用対数 1増えると振幅が10倍、エネルギーは31.62倍 2増えると振幅は100倍、エネルギーは1000倍 b値　0.9～1.0 地域により異なる 地震の数　n ：グーテンベルグ・リヒターの関係式 log n = a - bM

22. 実験室における音速（地震波）測定 超硬アンビル 超音波振動子（トランスジューサー） 圧電素子（Piezo- electric effect)

24. プレートテクトニクス Mosaic of Earth’s Plates 24 Peter W. Sloss, NOAA-NESDIS-NGDC

25. 世界の震源分布 25

26. World Seismicity, 1963–2000 Fig. 18.14

28. Upper Mantle Convection as a Possible Mechanism for Plate Tectonics ここまで　2010/11/1 Fig. 19.8

29. プレート運動の相対速度（スピードと方向） 29