Внутренние оболочки и ядро Земли

Земная кора (литосфера). Земной корой называется весь комплекс горных пород между атмосферой и гидросферой сверху и поверхностью Мохоровичича снизу.

Известно, что скорости распространения сейсмических волн зависят от состава и свойства пород, от их плотности и упругости. В результате изучения землетрясений было установлено, что на определенных глубинах происходят скачкообразные изменения скорости продольных волн. Одновременно с этим меняются и направления сейсмических лучей, происходит их преломление и даже частичное отражение. Эти явления связаны с резким изменением плотности вещества Земли и его состава, в результате чего Земля оказывается разделенной своеобразными поверхностями на несколько оболочек, характеризующихся различными свойствами.

Одна из таких поверхностей Мохоровичича в честь югославского ученого, установившего ее в 1909 г. при изучении сейсмограмм землетрясения на Балканах.

Литосферу по преобладающему содержанию в ней кремния (Si) и алюминия (А1) (не считая кислорода) называют сиалической оболочкой (Sial).

Осадочная оболочка (стратисфера) образует верхний слой Земли и сложена осадочными и осадочно-вулканогенными породами:

· глины и глинистые сланцы – 42%

· песчаные породы – 20%

· карбонатные породы – 19%

· вулканогенные – 19%.

Мощность осадочного слоя в среднем 3 км и средняя плотность пород 2,45г/см³. Эти породы преимущественно залегают горизонтально.

Гранитная оболочкаобразована породами сходными по свойствам с гранитами и состоит:

· гнейсы – 38%

· диориты – 20%

· граниты - 18%

· амфиболиты – 10%

· кристаллические сланцы - 14%.

Горные породы, слагающие гранитную оболочку, разнообразны по составу исредняя плотность равна 2,7 г/см³. Мощность гранитного слоя 10-25 км.

Базальтовая оболочка состоит из более тяжелых кристаллических пород, которые по свойствам близки к земным базальтам – магматическим породам. Средняя мощность базальтового слоя около 20 км и средняя плотность пород 2,9 г/см³.

По своему строению выделяют 2 типа земной коры:

· континентальный

· океанический

и 2 переходных типа:

· субконтинентальный

· субокеанический

Кора континентального типа развита в пределах материков, в которой выделены все 3 слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Мощность континентальной коры достигает на равнинах 30-40 км и в горно-складчатых районах 50-70 км.

Кора океанического типаразвита в пределах дна Мирового океана и представлена более простым строением (отсутствует гранитный слой). Средняя мощность составляет 6-7км.

Рисунок 3 – Строение Земной коры

Переходные типы коры развиты в пределах котловин окраинных морей и окраины материков (рисунок 3).

Переход от материковой коры к океанической происходит довольно резко при глубине моря около 2 км. Базальтовый материковый слой обрывается на континентальном склоне, замещаясь океаническим базальтовым слоем.

Мантия Земли. Между поверхностью Мохоровичича и ядром располагается еще одна оболочка Земли, называемая мантией (рисунок 4). Глубина нижней границы 2900 км. Согласно сейсмическим данным, вещество мантии - твердое, за исключением локальных очагов, где оно находится в расплавленном состоянии в виде магмы. Мантия неоднородна по своему составу и может быть разделена на две оболочки – верхнюю и нижнюю. Раздел между ними проходит на глубине примерно 900 км.

Верхняя мантия на данной стадии развития Земли является самой активной частью мантии. В ней зарождаются очаги вулканов и землетрясений. По своему составу она существенно отличается от залегающей выше сиалической оболочки большим содержанием магния (Mq), который почти полностью замещает алюминий. Преобладающими так же остаются кремний (Si) и кислород (О₂). Отсюда название этой оболочки - симатическая (Sima). Составу верхней мантии соответствуют ультраосновные породы типа перидотитов. Поэтому симатическую оболочку нередко называют перядотитовой. Средняя плотность вещества составляет в ней 3,4 г/см³ . Давление у верхней границы мантии около 9000 кгс/см².

Нижнюю мантию некоторые исследователи называют переходной оболочкой. Она характеризуется более высокой плотностью вещества (5,5 - 6 г/см³), обусловленной содержанием в составе ее, наряду с кислородом, кремнием и магнием, более тяжелых элементов - железа и никеля. Давление у нижней границы мантии около 1,4 млн. кгс/см².

Ядро Земли. Граница между мантией и ядром Земли отмечается резким уменьшением скорости продольных и поперечных сейсмических волн.

В свою очередь, ядро также делят на две части - внешнюю и внутреннюю. Граница между ними, расположенная на глубине 5100 км, фиксируется увеличением скорости продольный сейсмических волн. По отношению к сейсмическим волнам внешнее ядро на границе с мантией ведет себя как жидкость.

Грань между ядром и мантией определили из-за резкого уменьшения скорости продольных и поперечных сейсмических волн. Ядро делится на внешнее и внутреннее. Внешнее ядро имеет жидкое состояние. Состоит из смеси железа, никеля и кремния в жидком состоянии.

Внутреннее ядро предположительно находится в твердом состоянии и его состав железо-никилевый (Ni+Fe), поэтому оно получило название «нифе».

Рисунок 4 –Внутреннее строение Земли

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой Вселенная?
2. Из чего состоит Солнце и какой возраст?
3. Какие планеты входят в состав Солнечной системы и как они подразделяются?
4. Каково строение комет, астероидов и метеоритов?
5. Что такое нутация?
6. Что такое геотермический градиент и геотермическая ступень?
7. Каковы форма и размер Земли?
8. Что относится к внешним геосферам Земли?
9. Охарактеризуйте магнетизм Земли.
10. Каково внутреннее строение Земли?
11. Какое строение земной коры?
12. Чем отличается океанская кора от континентальной?
13. Какие оболочки входят в состав океанской и континентальной коры?