Внутренние геосферы

02.07.2018
Внутренние оболочки Земли недоступны для непосредственного наблюдения или почти недоступны, если говорить о верхней оболочке — литосфере. Еще до бурения глубоких и сверхглубоких скважин (самая глубокая из них — Кольская скважина — достигла рекордной глубины — более 12 км) сведения о недрах получены при изучении глубоких слоев земной коры, вышедших на поверхность вследствие денудации (разрушения) вышележащих слоев. Значительно меньшую информацию дают извержения вулканов, особенно древних, алмазоносных. Они имеют глубину до 200 км и при взрыве выбрасывают на поверхность мантийное вещество. Такие структуры так и называют «трубки взрыва». Это прямые геологические наблюдения. Сведения о внутреннем строении Земли дают косвенные методы — геофизические, главным образом сейсмические. Они несут информацию о скорости распространения в Земле упругих колебаний, которые называются сейсмическими волнами. Скорости сейсмических волн зависят от упругих свойств и плотности горных пород, через которые они проходят. Изменения скорости сейсмических волн зависят от неоднородности и расслоенности Земли.

Различают продольные и поперечные волны. Первые характеризуются колебаниями вещества вдоль движения волны (т. е. уплотнения и разуплотнения, сменяющие друг друга), вторые поперек (перпендикулярно) направлению движения волны. Скорость прохождения первых заметно больше, и они проходят через среду независимо от ее агрегатного состояния. Поперечные волны не проходят сквозь жидкость. На основании скорости распространения сейсмических волн австралийский сейсмолог К. Буллен разделил Землю на ряд зон и дал им буквенное обозначение в определенных усредненных интервалах глубин, которые используются с некоторыми уточнениями до настоящего времени (рис. 2.2). Выделены три главные оболочки Земли: земная кора, мантия и ядро.

Скорость распространения волн с глубиной увеличивается либо скачкообразно, либо постепенно. Te оболочки, в которых скорость волн возрастает скачкообразно, называются разделами первого порядка, вторые — сейсмическими разделами второго порядка (табл. 2.3). Земная кора — верхняя оболочка Земли, мощность которой меняется от 6—7 км в океанах до 50—75 км под горными сооружениями (Альпы). Первый от поверхности раздел первого порядка носит название поверхность Мохоровчича (поверхность М), названную по имени югославского сейсмолога А. Мохоровичича, впервые установившего существование этого раздела. Этот раздел является нижней границей земной коры (см. рис. 2.2), опускаясь под континентами в среднем до 40 км, а под горными системами на континентах до 70—75 км. Под океанами поверхность M поднимается. Мощность коры здесь в среднем составляет 6—8 км, сокращаясь под рифтовыми системами в срединно-океанических хребтах. Ниже располагается верхняя мантия. В пределах верхней мантии выделяются два слоя: слой Гутенберга — В — до 400 км и слой Голицына — С — до 1000 км. В верхней части слоя Гутенберга вещество находится в твердом агрегатном состоянии, в таком же, как в земной коре. В связи с этим эту часть мантии до глубины 120 км объединяют с земной корой в общую каменную оболочку — литосферу. Ниже — разуплотненный слой с пониженными скоростями сейсмических волн мощностью до 200 км. Его называют волноводом или астеносферой.


Повышенная пластичность, размягченность вещества позволяет ему перемещаться по вертикали и по горизонтали, возникают участки с расплавленным веществом в виде капель — астенолиты. Термодинамические аномалии вызывают тектонические осциляции — всплески тектонических перестроек в литосфере, нередко сопровождаемых землетрясениями и т. д. В.В. Белоусов предлагает назвать эту среду, объединяющую литосферу и волновод, тектоносферой.

Слой Голицына более однороден, его называют переходным слоем к нижней мантии, которая также находится в твердом состоянии.

Состав вещества нижней мантии, вероятно, близок веществу верхней мантии. Главные петрохимические элементы Si и Mg (SiO2 — 45,5 % и Mg — 42,2%), поэтому эту геосферу называют «Сима». Кроме того, здесь присутствуют (%): Fe2O3 — 5,37; FeO — 3,0; CaO — 2,1; TiO2 — 0,3; Na2O — 0,4; K2O — 0,1; MnO — 0,2. Агрегатное состояние вещества нижней мантии, по-видимому, отличается от верхней. Оно находится в аморфном, некристаллическом, состоянии (стекловидном), как хондры в хондритовых метеоритах.

Нижнюю границу мантии от ядра отделяет раздел первого порядка. Здесь резко падают скорости продольных сейсмических волн и не проходят поперечные, отмечается высокая электропроводность, а также отсутствует сцепление между мантией и ядром. Все эти данные свидетельствуют о том, что внешнее ядро находится в состоянии, близком к жидкому. Температура на верхней границе внешнего ядра достигает, по-видимому, 2500—3000 °C и давление 300 ГПа. Высказываются предположения, что вещество внешнего ядра находится в плазменном состоянии.

В нижней части внешнего ядра расположен раздел первого порядка, где вновь падает скорость продольных сейсмических волн, которая скачком возрастает во внутреннем ядре, что указывает на твердое состояние вещества центральной части планеты. Состав его соответствует составу сидеритовых (железных) метеоритов (Fe—Ni), поэтому эту геосферу называют «Нифе».

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: