Навигация
Главная
 
Главная arrow География arrow Общее землеведение - Олейник ЯБ
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

44 Внутреннее строение Земли

Люди издавна интересовались внутренним строением нашей планеты С этой целью они наблюдали и анализировали особенности строения геологических пластов в местах выхода на земную поверхность горных пород, проникали и в природные пещеры, копали глубокие шурфы Изучению недр Земли способствовало широкое внедрение в XX в бурение скважин для поисков месторождений полезных ископаемых и создания подземных шахт для их добычи К вгий время рекордной считалась глубина, которую достигла скважина в шахте Оклахома (США) - 9583 м настоящее время в России в Польской сверхглубокой скважине турбобур опустился уже на глубину более 12 к12 км.

Итак, даже при помощи современных сверхглубоких скважин можно исследовать образцы горных пород, взятых только из поверхностных слоев земного шара Более глубокие горизонты недоступны для прямых методов анализа Но ученые все же изобрели методы для изучения общих особенностей строения недр Земли Наиболее доступным и распространенным способом исследования глубоких слоев является изучение особенностей распространения сейс мического волн через тело Земли Когда происходит землетрясение, сейсмические волны, зарождающиеся в его фокусе, проходят через недра Земли по-разному Эти волны относятся к двум основным типам Продольные (пе рвинни) волны распространяются через тело Земли так же, как звуковые волны проходят через воздух Они передают изменение объема, т.е. поочередно сжатия и расширения горных пород По сравнению с другими ты темпами сейсмических волн они имеют наибольшую скорость, распространяются в твердых и жидких средах, обозначаются буквой Р (от лат prima - первые, первичные) Поперечные (вторичные) волны передают изменение фор мы материала, распространяются только в твердых средах и обозначаются буквой S (от лат sekunda - вторые) При этом движение частей происходит перпендикулярно к направлению движения волны Землетрясение конечно СУПР оводжуеться двумя последовательными толчками: сначала - легкое сотрясение, а позже - более сильный удар Первый показывает приход Р-волн, второй - S-волн Скорость последних примерно в 1,7 раза меньше скорости кость распространения продольных волн, но их разрушительное действие значительно больше Поэтому неслучайно при первых же подземных толчках рекомендуется немедленно покинуть закрытые помещения На открытой местности более сильные повторные толчки составят меньшую опасность для жизненнобезпеку для життя.

Сопоставление сейсмограмм, т.е. записей формы, величины и времени прохождения волн землетрясений, сделанных на сейсмических станциях, расположенных в разных местах земной поверхности, позволяет определить скорость ь путь прохождения волн через все тело Земли Если бы Земля была однородным по химическому составу телом, то путь волн через нее был бы прямолинейным, а скорость везде одинаковой действительности пути прохо ния волн имеют сложную форму, а скорости испытывают скачкообразных изменений (рис 8 8).

 Швидкості поздовжніх (Р) і поперечних (S) хвиль у тілі Землі

Рис 8 Скорость продольных (Р) и поперечных (S) волн в теле Земли

Анализ распространения сейсмических волн, возникающих при естественных или искусственных землетрясениях (вызванных, например, сильным взрывом), свидетельствует, что на определенной глубине скорость продольных волн возрастает с 6-7 км / с до 8 км / с Поверхностный слой пород, залегающих над этой условной границей, называется земной корой, а пласты, залегающие ниже, - мантией Сама же граница названа границей Мохоровичича - по имени юго Славского сейсмолога, который в 1909 г впервые определил глубину ее залегания Этот предел еще называют границей (или поверхностью) Мохо, или просто разделом М В мантии скорость продольных волн постепенно увеличь уеться и на глубине 2900 км достигает 13,6 км / с, после чего, здесь на границе с ядром Земли, падает до 8,1 км / с, а ближе к центру вновь возрастает до 11 км / км/с.

На основе полученных геофизических данных, характеризующих внутреннее строение земли, недра планеты принято делить на следующие основные геосферы: земную кору, мантию и ядро ??(рис 9) Каждая из этих сфер имеет свои физико-химические особенноститі.

Земная кора (А) - верхняя твердая каменная оболочка Земли толщиной 5-20 км на дне океанов и до 65-75 км на материках, снизу довольно четко ограниченная поверхностью Мохоровичича С глубиной давление возрастает до 10-15 т тыс. атмосфер, а температура горных пород повышается до 800 ° С Согласно изменениям скорости распространения сейсмических волн в земной коре в ней выделяют три слоя: верхний -"осадочный\", средний -"гран итний"и нижней -"базальтовый"Они отличаются химическим и минеральным составом, физическими свойствами пород, разной толщиной и неодинаковым географическим распространениееоднаковим географічним поширенням.

Внутрішня будова Землі

Рис 9 Внутреннее строение Земли

Мантия расположена на глубинах от 20 (в среднем) до 2900 км Эта промежуточная оболочка занимает более 80% объема земного шара Она имеет несколько концентрических слоев, каждый из которых более или менее однороден: верхн ней (В), средний (С) и нижней (D) Верхняя мантия (20-400 км) состоит из дунит - силикатных пород, богатых магнием и железом Ниже дунит, возможно, переходит в уплотненную разновидность габбро - екло хит В средней мантии (400-1000 км) происходят самые физико-химические превращения минералов: нарушаются кристаллические решетки, сжимаются электронные оболочки, плотно утрамбовываются атомы В нижней мантии (1000-2900 км) атомы настолько зциплюються, что горные породы приобретают свойства металлееталів.

Верхняя мантия, или астеносфера, вместе с земной корой образуют тектоносферы Особенно большую роль в тектонических движениях играет астеносфера, вещество которой вследствие высоких температур (около 1200 ° С)) находится в размягченном состоянии Это подтверждается снижением скорости распространения сейсмических волн Астеносфера, имея пластические свойства и удерживая на себе твердые породы, неустойчива в механическом и физико-химическом отношениях и поэтому выступает источником зарождения восходящих и нисходящих движений вещества Установлено, что многие фокусов землетрясений расположены именно ту тут.

Считают, что мантия состоит из соединений оксидов кремния, магния и железа В ней давление с глубиной возрастает, а плотность вещества изменяется от 3,3 г/см3 в верхних слоях до 5,5 г/см8 в нижних Несмотря на высокую температуру на границе ядра (около 3800 ° С), вещество в нижней мантии находится в твердом состоянии, потому что находится в условиях очень высокого давлениеку.

Ядро Земли имеет радиус 3470 км, занимает 16% объема планеты и составляет 1/3 ее массы Поперечные волны земное ядро ??через себя не пропускает В связи с этим допускают, что вещество здесь находится в расплавят Еном состоянии Однако, поскольку ядро ??находится в условиях высоких температур и под колоссальным давлением, его свойства отличные от свойств жидкости на поверхности Земли Ниже границы мантии скорость рас ние продольных волн постепенно возрастает до 10,2 км / с, а на глубине 4980 км скачкообразно увеличивается до 11 км / с и далее почти не меняется Это дает основания считать, что вещество внутри ядра вновь приобретает свойства твердого тела На этой основе ядро ??принято делить на жидкое внешнее (Е), твердое внутреннее (G) и переходный слой (F) между ними (см. рис 9, с 83) По поводу химического состава ядра вы словлювались разные мнения: 1) ядро ??Земли состоит из железа с небольшими примесями никеля, оно образовано железными метеоритами, 2) состоит из силикатных соединений и является каменистой веществом с примесь мы железа, очень уплотненное высоким давлением, 3) внешнее ядро ??силикатное, а внутреннее - железное Плотность ядра везде больше 10 г / с за 10 г/см3 и в центре достигает 12 г / см3, что существенно меняет свойства горных пород

Особенности внутреннего строения Земли, наличие в ней концентрических сфер специфического состава и строения объясняются учеными по-разному Сторонники гипотез Канта и Лапласа считают, что формирование оболочки ок происходило в соответствии с последовательным охлаждением химических элементов Сначала конденсировались тугоплавкие железо и никель, которые образовали ядро ??планеты По мере дальнейшего понижения температуры окруж в ядра накапливались более легкие силикатные элементы и их соединения В конце остывания планеты на ее поверхности образовалась твердая земная кора, в углублениях которой осела вода выделялась паров и га зев Однако дальнейшее изучение древних горных пород показало, что у них отсутствуют признаки формирования тела с огненно-жидкой массы уже с самого начала развития Земли, что делает данную гипотезу маловероятноірною.

Согласно другой гипотезе, неоднородность химического состава оболочек Земли возникла не сразу Она образовалась из когда-то одинаковой по составу холодной протопланетного вещества вследствие разогрева и частично ого расплавления горных пород Это и привело к дифференцированного распределения элементов первоначальной вещества: из расплавленной массы в ядре оседали тяжелые железо и никель, а в мантии накапливались более л егки магний и кремний, а также оксиды и силикаты Эта гипотеза наиболее полно объясняет особенности сферической внутреннего строения нашей планеты, которые были выявлены при исследовании ее нададр.


Заметим, что далеко не все геологи разделяют гипотезы, определяется отличие химического состава земных оболочек Так, сторонники гипотезы фазовых переходов считают, что все тело Земли составляет ется из однородных по химическому составу горных пород Но под влиянием очень высоких давлений и температур, царящих в недрах планеты, состояние химических элементов резко меняется вследствие сближения и сжал ние электронных оболочек между собой, что и приводит к скачкообразных изменений свойств горных пород на определенных глубинаах.

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы