지구의 중력 지구의 중력 1) 지구의 중력장과 측량 오차 1) 지구의 중력장과 측량 오차 수선의 기울어짐 ( 산맥의 영향 ) - 이론치보다 작음 ( 산맥 뿌리의 영향 ; Airy)

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1 지구의 중력 지구의 중력 1) 지구의 중력장과 측량 오차 1) 지구의 중력장과 측량 오차 수선의 기울어짐 ( 산맥의 영향 ) - 이론치보다 작음 ( 산맥 뿌리의 영향 ; Airy)

2 2) 만유인력과 중력 m 1 m e m 1 m e F = G -------- = m 1 g r 2 r 2 g: m e 에 의해 야기된 m 1 물체의 중력가속도 g: m e 에 의해 야기된 m 1 물체의 중력가속도 m e m e  g = G ------ r 2 r 2 m1m1 o om1m1 o o o o m e m e Fg

3 3) 중력계 3) 중력계 절대중력측정 : 절대중력측정 : 가속도중력계, 가속도중력계, 진자중력계 진자중력계 상대중력측정 : 용수철 중력계 - 정밀중력측정 <10 -8 Gal 용수철 중력계 - 정밀중력측정 <10 -8 Gal

4 중력의 단위 중력의 단위  가속도 단위 G(Gal)  1G = 1 cm/sec 2  = 1000 mGal LaCoste and Romberg (Eliod 100) continuous tide corrected data logging Gravimeter

5 4) 중력탐사 4) 중력탐사 밀도의 변화 - 중력장의 변화 – 측정 및 해석 밀도의 변화 - 중력장의 변화 – 측정 및 해석 * 중력 영향요인 * 중력 영향요인 중력 = 인력 + 원심력 중력 = 인력 + 원심력  (1) 위도에 따른 차이 - 위도보정  (2) 고도에 따른 인력 변화 - 프리에어 보정  (3) 물질의 인력 변화 요인 - 부게 보정  (3) 물질의 인력 변화 요인 - 부게 보정 측정점과 기준면 사이의 높이 차와 지형물질의 영향이 남아 있음 높이 차이만큼의 중력효과 보정 지형물질의 영향이 남아 있음 * 지형물질의 영향까지 보정 기준면에서 측정한 것과 같은 효과

6 중력이상 단면도와 지질해석 중력이상 단면도와 지질해석 중력이상과 분지구조 : 중력이상 곡선으로부터 퇴적암의 종 류, 두께, 분지 바닥의 형태 등을 찾아내는 중력탐사 중력이상과 분지구조 : 중력이상 곡선으로부터 퇴적암의 종 류, 두께, 분지 바닥의 형태 등을 찾아내는 중력탐사 분지에서의 중력탐사 결과 얻어진 중력이상도 분지 위에서 - 이상값이 나타나고 있다. 밀도가 높은 기반암 위에 밀도가 낮은 퇴적암이 분포하는 분지 구조

7 중력이상 단면도와 지질해석 중력이상 단면도와 지질해석 상 ) 중력곡선의 형태 : 모호면의 형태와 유사 중 ) 지형의 형태 : 중력이상과 대칭 - 지각이 두꺼울수록 저 중력 하 ) 얻어진 모호면의 형태 예외 ) 아팔라치안의 얕은 뿌리와 시에라 네바다의 깊은 뿌리 古 ( 높은 밀도 ), 新 ( 낮은 밀도 ) 지각 Basin and Range 지역에서의 얕은 뿌리 - 저밀도 맨틀

8 5) 지각평형과 융기작용 5) 지각평형과 융기작용 1) 짐에 의한 지각 반응 1) 짐에 의한 지각 반응 - 하향 요곡운동 (a) - 하향 요곡운동 (a) 2) 짐의 제거에 의한 지각 반응 2) 짐의 제거에 의한 지각 반응 - 상향 요곡운동 (c) - 상향 요곡운동 (c) 요곡운동의 특성 : 요곡운동의 특성 : 짐의 크기와 지구 점성에 좌우 짐의 크기와 지구 점성에 좌우

9 대표적인 요곡운동 대표적인 요곡운동 Fennoscandia 에서의 융기작용 Fennoscandia 에서의 융기작용 – 얼음 짐 – 얼음 짐 Bonneville 호수의 융기 – 호수물 짐 일부가 Great Salt Lake 로 잔존

10 Fennoscandia 융기 작용의 실제 모습 ( 노르웨이 노르드아우스틀란데 해변의 모래사장 ) - 얼음제거 후 상승한 지형

11 요곡운동에 따른 중력변화 上 : 초기의 중력분포 中 : 빙하 성장에 의한 중력이상 - 중력이상의 생성 - 중력이상의 생성 下 : 해빙 후의 중력장의 변화 - 중력이상의 확대 - 중력이상의 확대

12 지자기장 Geomagnetic Field

13 지자장 (geomagnetic field) 이란 ? To a first approximation, the Earth’s magnetic field can be approximated as a dipole tilted 11.5 degrees from the rotational axis

14 Geomagnetic Elements Inclination (I) = tan -1 (|H|/|F|)(I) tan -1 (Hy/Hx) Declination (D) = tan -1 (Hy/Hx)(D) These components may be measured in units of gamma, Tesla, gauss and Oersted. 1 gamma = 10 -9 weber/m 2 = 10 -9 T ( Tesla) = 1 nT (nano Tesla) = 10 -5 gauss = 10 -5 oersted Total intensity (F), (varies from 30000 to 60000 nT)(F) Horizontal intensity (H),(H) Declination (D) and(D) Inclination (I),(I) Vertical intensity (Z)(Z)

15 지자장은 위치에 따라 다른 값을 갖는가 ? 지자장은 위치에 따라 다르다. 지자장은 위치에 따라 다르다. 전세계에 산재한 지자기관측소에서 측정 전세계에 산재한 지자기관측소에서 측정

16 지자장은 시간에 따라 변화하는가 ? Variation of geomagnetic total intensity for the last 400 years.

17 Magnetic Poles The magnetic poles are defined as the area where dip is vertical. There are several definitions of magnetic pole. Two common uses are the "surveyed" magnetic dip pole where the magnetic field is measured to be vertical and the "modeled" magnetic dip pole based on a model of Earth's magnetic field where inclination is calculated to be 90 degrees. In reality, the surveyed magnetic pole is not a single point, but more likely an area where many "magnetic poles" exist.

18 Sources of Geomagnetic Field magnetosphere http://nssdc.gsfc.nasa.gov/space/model/models/igrf.html a. the Earth's conducting, fluid outer core (~90%); b. magnetized rocks in Earth's crust c. fields generated outside Earth by electric currents flowing in the ionosphere and magnetosphere d. electric currents flowing in the Earth's crust (usually induced by varying external magnetic fields) e. ocean current effects

19 Self-exciting disk dynamo a. An initial magnetic field is required b. In the model, the energy must be supplied to keep the disk rotating. A copper disk rotates on an electrically conducting axle, electrical current is shown by bold arrows; the magnetic field generated by a coil under the disk is shown by thin arrows.

20 International Geomagnetic Reference Field (IGRF) 국제표준 지자기장 Global reference field that predicts the geomagnetic field parameters as a function of time and position. Based on spherical harmonic functions. Updated every 5 years. Subtract the I.G.R.F. from observed data to correct for latitude, longitude and secular changes (in exploration).

21 1995 International Geomagnetic Reference Field (IGRF) 1995 Total Intensity (F): Main Field Declination (D): Main Field Inclination (I): Main Field

22 Geomagnetic Field Variations Secular( 영년변화 ): Slow variations in the geomagnetic field which occur over decades or centuries, originating in the Earth’s core. Diurnal( 일변화 ): Rapid variations in the geomagnetic field with a period of 1 day and an amplitude of ~ 25 nT. Caused by Earth rotation and solar wind. Magnetic storms( 자기폭풍 ): Transient magnetic disturbances of high amplitude (> 1000 nT) that are correlated with sunspot activity.

23 The Evidence for Plate Tectonics At present the lines of force of the geomagnetic field travel from the south pole to the north pole. Magnetic minerals in both molten rock (lavas) and in sediments align themselves with the direction of the field before they are made immobile by the cooling of the lava or the compaction of the sediments

24 Magnetometer Schmidt Fluxgate Proton precession SQUID(Superconducting QUnatum Interference Device)

25 Magnetic Exploration ( 자력탐사 ) 육상 자력탐사 : 관심 대상 지역을 정밀하게 조사 항공자력탐사 : 헬리콥터나 항공기를 사용하여 광범위한 지역을 단 시간 내에 조사

26 자력탐사 자료의 활용 지구물리학적 국토기본도 ­ 한반도 지체 및 지질구조규명 ­ 석유, 가스, 지열, 지하수 자원탐사 ­ 지질구조 규제와 관련되는 지구과학의 유관분야에 활용 ­ 타 탐사자료와의 복합해석으로 해석의 신뢰도를 향상 ­ 국가간 자료교환 및 종합을 위한 기본자료 ­ 해외자원탐사