Внутреннее строение Земли

Мантия — плохой проводник тепла, ей больше присущи изолирующие свойства. По-видимому, наилучшими изоляторами являются две раздельные части в нижней и верхней мантии, работающие по принципу «двойных рам».

Слой В, или оливиновая часть верхней мантии, находится в интервале от 200 до 390 км; по схеме Буллена- Плотность пород составляет 3,3—3,6 г/см³. Температура приблизительно 1100 К.

Главной породой данного  слоя являются перидотиты; их наличие  было предсказано В. А. Магницким  еще в 60-х годах. Основным породообразующим минералом перидотитов (свыше 90%) служит оливин, силикат магния (типа MgS0₄), где вокруг одного атома кремния расположены четыре атома кислорода; встречаются такие минералы, как гранат, пироксен, хромшпинелид. Перидоиты, расположенные несколько выше кровли оливиново-о слоя, начинают встречаться в кимберлитовых трубках (с глубины 150 км, по другим данным ниже).

Верхняя (оливиновая) мантия, как и нижележащая, представляет собой плотные, твердые и пластичные породы, через которые проходят поперечные волны; в ней широко проявляется  низкотемпературная ползучесть.

Части опускающихся сквозь эту сферу пластин перемещаются друг по другу с проскальзыванием, вызывающим на поверхности землетрясения  до глубины 300 км. Калий, представляющий собой летучий элемент, внутри слоя В содержится в меньшем количестве. Основными радиоактивными элементами сохраняются стронций и, возможно, рубидий.

 

 

2.3. Астеносфера

Слой А (только его нижняя часть), «геосфера без прочности», в свете новых данных рассматривается как астеносферная зона низких скоростей, распространенная в интервале 0—200 км и приближающаяся к поверхности в области океанов, в зонах океанических хребтов, на островах вулканического типа. Сверху слой А прикрыт лишь континентальной или океанической корой. Для нее характерны плотностные неоднородности, пониженное вязкое, более пластичное состояние, разнохарактерные тепловые потоки, частые землетрясения, активные перемещения горячей магмы и др.

Состояние вещества аморфное, стекловидное, расплавленное и в  ограниченных количествах жидкое. Оно  может быть нормальным (усредненным) или разуплотненным.

По составу пород  верхние части астеносферы полностью  или большей частью представлены разжиженными базальтами, обогащенными натрием и калием (щелочами). Все  океаническое дно покрыто слоем  выплавленных из мантии базальтов, мощность которого под срединно-океаническими хребтами составляет, по меньшей мере 3 км». Базальты извергаются также и отдельными вулканами, их продуктивные магмы, находящиеся в расплаве, медленно движутся снизу вверх и частично выплавляются из перидотитов, слагающих наиболее значительную часть астеносферы.

Кроме того, в астеносфере  представлены породы, состоящие из граната и пироксена — плотных  минералов, устойчивых при высоких  давлениях. При образовании материковой  земной коры из этих пород происходило усиленное извлечение из мантии кремния, щелочей, редкоземельных и радиоактивных элементов.

Астеносфера — основной исходный слой для формирования средних  и мелких очагов возбуждения, главный  резервуар сложных магматических  процессов, источник большинства землетрясений на поверхности Земли.

 

Мощности астеносферы  неодинаковы под материками и  океанами; в первом случае они могут  достигать 130-150 км, во втором > 200 км, компенсируя  разницу в весе между ними. Но основная компенсация связана не с мощностями подстилающей астеносферы, а с различиями в ее плотности под этими крупнейшими структурами литосферы: горные сооружения целиком плавают в более плотной мантии.

Положение кровли астеносферы  неодинаковое; она сравнительно глубоко  залегает под древними щитами и плитами (равнинами) на материках и очень высоко поднимается по разломам некоторых океанических островов.

Вертикальные движения — это обычные конвекционные  температурно-плотностные восходящие и нисходящие перемещения плюс погружения отдельных пластин и глыб, отделившихся от литосферы; основные движения по вертикали связаны с ячейками и их стенками. В горизонтальных движениях принимает участие сила Кориолиса. Однако главной причиной многие геологи считают растекание пород, накопившихся в зоне срединных океанических хребтов за счет подъема и излияния магмы. Предполагается, что эти породы под воздействием новоприбывшей магмы и собственного веса медленно движутся в сторону океанических желобов и «проваливаются» там в зону наклонных разломов.

2.4. Литосфера

Литосфера (верхняя часть слоя А) — последняя геосферная оболочка консолидированной Земли, составляющая всего 0,3% ее массы. Она отличается большой прочностью и твердостью и представляет собой жесткий слой, состоящий из обособленных крупных массивов, погруженных в подстилающий пластичный астеносферный слой. Огромные блоки материков и океанов плавают в нем как айсберги,

 

 

 

Литосферная оболочка почти  непрерывна. Она может быть нарушена лишь в океанах, в осевых частях срединно-океанических хребтов, где астеносфера высоко приподнята и приближается к дневной поверхности.

В естественных разрезах континентальной части литосферы  ее строение просматривается лишь на 2 — 3 км вглубь. Глубокие шахты позволяют  наблюдать ее до глубины 3187 м (Южная  Индия). Но самый ценный вещественный материал о строении земной коры поступил из Кольской сверхглубокой скважины, пробуренной на 1 января 1990 г. до глубины 12 066 м. Согласно проекту, ее глубина определена около 15 км, а завершение бурения намечено на 1993 г. Мало кто знает, что при проходке этой замечательной скважины были достигнуты уникальные технические рекорды: обсадные трубы диаметром 295 мм впервые были спущены до глубины 8750 м, а долото (буровой наконечник) диаметром 215 мм сверлило горные породы до 11 км!

Кольская скважина дала очень много принципиально новой геологической информации. Приведем лишь один парадоксальный пример: на глубине 6350 м в скважине был установлен родник рассола, что никаким специалистам ранее не могло прийти в голову.

Верхняя и нижняя границы  литосферы неровные, ее кровля, например, варьирует в пределах до 10 км; можно ожидать, что и па нижнем контакте колебания подошвы не меньше.

Средняя мощность литосферы  не определена; установить глубину  погружения и фазового состояния  отдельных глобальных блоков не удается, тем более что в их основании могут быть и постепенные переходы. Максимальная мощность литосферы предполагается равной 100 км (ранее допускалось 200 км), причем толщина от 10—30 до 70—100 км характерна для материков, а в океанах она составляет в среднем 5—8 км. Это определяет разделение литосферы на две части — материковую и океаническую.

 

Океаническая кора располагается  ниже дна океанов, на глубинах 2,5—6,5 км. Континентальная кора имеет наибольшую мощность под высоким горным рельефом, например в Гималаях и Андах, а самые тонкие ее участки находятся в материковых понижениях. Однако, несмотря на значительные и резкие высотные изменения, она ведет себя в целом как упругая пластина. Естественно, что под обоими типами коры мантийное вещество, формы его движения, теплообмен и другие ведущие параметры сильно отличаются друг от друга или нередко переходят в полные противоположности. Их образно сравнивают с деревянной и резиновой лодками, плывущими в одном водоеме.

Границы между двумя  главными литосферными структурами — материками и океанами выражены переходными тектоническими зонами шириной от 5—10 до нескольких десятков километров. Они находятся под океанской водой, осадочными породами или же под тем и другим вместе.

Возраст литосферы до конца не выяснен, для наиболее древних (архейских) частей континентов он насчитывает 3,8 млрд лет, т. е. составляет почти ⁹/₁₀ продолжительности существования Земли (4,6 млрд лет). К ним относится, в частности, континентальная кора Гренландии. В океанических впадинах возраст древнейшей коры равен 200 млн лет, т. е. менее 5% истории развития Земли. Континентальная кора укреплена длительной и неоднократной консолидацией с массовым участием крепких магматических внедрений. На материках произошло много стабилизирующих структурных изменений, укрепивших каркасную основу. Сама мощность континентальной коры материков превышает мощность океанической коры в 10—15 раз. Механизмы формирования обеих кор и темпы их развития имеют разный характер. Океаническая кора быстрее образуется, быстрее обновляется и быстрее разрушается. За сравнительно короткий период своего существования она остается малодеформированной или неповрежденной.

 

Возможно, что имеет  значение и разница в средних плотностях:

на континентах 2,7—2,8 г/см³;

в океанах 3—3,1 г/см³ (тяжелое вещество быстрее стекает в мантию).

Океаническая часть  литосферы занимает 55—60 % поверхности Земли, и лишь немногим более одной трети приходится на толстую континентальную кору. Граница океанов и континентов проходит ниже шельфа по основанию континентального склона и почти везде связана с разломами и зонами разломов.

Отсчет геологического времени в этой системе производится по скорости полураспада радиоактивных  изотопов углерода, урана, тория, калия, рубидия и неодима.

Одним из важнейших геологических различий в строении литосферы является наличие гранитного слоя мощностью до 30—40 км у континентов и его отсутствие под океанами.

Для материков и океанов  характерно наличие базальтов в  виде подстилающего слоя, однако по составу они неоднородны. Континентальной коре свойственны магматические, метаморфические и осадочные породы неодинакового состава, происхождения и возраста. В отличие от океана материковая кора сильно дифференцирована по разрезу и площади.

Породы континентальной  коры подразделяются на две большие группы:

1) недеформированные  осадочные и вулканические породы, расположенные в равнинных (платформенных)  условиях;

2) деформированные осадочные,  магматические и метаморфические  породы, залегающие в области  складчатых поясов — бывших  или современных гор.

Породы первой группы, достигающие 10, максимум 20 км толщины, могут перекрывать породы второй группы, если более ранние пояса  гор были

 

срезаны и понижены до своего базиса. Пояса деформированных  пород (древние складчатые пояса) имеют  весьма различный возраст, который может исчисляться сотнями миллионов лет. Они могут отчасти повторять этапы своего развития.

Слагающие континенты породы в настоящее время пополняются  за счет извержения магмы из расплавленной  коры, которая может быть изначально чистой или же с примесью контактирующих с жерлами пород. Большую роль играют магматические породы повторного плавления.

Древние пояса, весьма протяженные  и изогнутые в плане, разнообразны по строению. В них содержится больше базальтов, чем в современных  и молодых поясах. То же самое можно сказать о содержании магния (о кремнии — наоборот). Более молодая кора в их пределах может частично включать вещество переработанной древней коры!

Впервые вещество коры океанов  было неожиданно обнаружено в 1874 г. в  Северной Атлантике при подъеме с глубины 1225 м оборвавшегося телеграфного кабеля. На металлической кошке оказался кусок черного базальта весом 9,5 кг. Так началось изучение дна океанов.

Структуры литосферы  делятся на разрывные и неразрывные, причем последние могут иметь плавные, постепенные и ненарушенные переходы. В большинстве случаев структуры земной коры осложнены разрывами или разломами, которые могут проникать в литосферу на тысячи километров и вместе с тем могут быть заглублены всего лишь на первые десятки метров.

Разломы тектонического происхождения, в том числе глубинные, выражаются на поверхности в виде разнообразных открытых линий —  прямых и криволинейных, изолированных  и групповых, пересекающихся и непересекающихся. Типы разломов и их проекций в океанах и материках одинаковы.

 

 

Заключение

Границы сфер представляют собой разграничительные поверхности  и зоны, образовавшиеся на критических  физико-химических рубежах контактирующих оболочек, и могут быть выражены выступами, впадинами, крупными каплями, затеками вещества, так как на стыке разных сред неизбежны волнообразные контакты.

Ни одна оболочка не является однородной по составу, структуре, фазовому состоянию, электромагнитным полям  и другим внутрисферным процессам. Количество механических деформаций и  динамических изменений в плотных оболочках неисчислимо и лишь отчасти выражается в сотнях тектонических описаний, классификаций и расчетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Белоусов В.В. Основы геотектоники. – М.: «Недра», 1975.
2. Джинлос Р. Земное ядро // В мире науки.-1983.
3. Израилев В.М. Земля – планета парадоксов. АН СССР – М.: Наука, 1991.
4. Хаин В.Е. Общая геотектоника. – М.: «Недра», 1983.