Будова Землі

З моменту виникнення Землі її будова і атмосфера поступово змінювалися, або еволюціонували. Найдавніші породи дають геологам (фахівцям, що вивчають структуру земних надр і їх формування) найціннішу інформацію про зміни поверхні і будови Землі.

Встановлено, що маса Землі дорівнює 5,98 * 1027 г, об’єм – 1,083 * 1027 см3, середній радіус – 6371 км, середня щільність – 5,52 г/см3, середнє прискорення сили тяжіння на земній поверхні досягає 981 Гал. Середня відстань від Сонця становить приблизно 150 млн. км. Швидкість руху Землі по орбіті дорівнює 29,77 км / с. Повний оборот Земля робить за 365,26 діб. Період обертання Землі навколо своєї осі дорівнює 23 год 56 хв. У результаті цього обертання виникли невелике екваторіальне здуття і полярне стиснення. Тому діаметр Землі в екваторіальному перетині на 21,38 км довше діаметра, що з’єднує полюси обертання (полярний радіус дорівнює 6356,78 км, а екваторіальний – 6378,16 км).
Фігура Землі описується геоидом, який поза континентів збігається з незбуреної поверхнею Світового океану.

Земля володіє власним магнітним полем, яке ідентично полю, створюваному магнітним диполем.
Геофізичними дослідженнями встановлено, що Земля складається з ядра, мантії і земної кори.
Земне ядро складається з двох шарів – зовнішнього (рідкого) ядра і внутрішнього (твердого). Радіус внутрішнього твердого ядра (шар «О») приблизно дорівнює 1200-1250 км, товщина перехідного шару «Р» між внутрішнім і зовнішнім ядрами приблизно дорівнює 140-150 км, а товщина зовнішнього рідкого ядра, яке починається з глибини 2870-2920 км, дорівнює приблизно 3000 км. Щільність речовини в зовнішньому ядрі монотонно змінюється від 9,5-10,1 г/см3 на його поверхні до 11,4-12,3 г/см3 на підошві.

У внутрішньому ядрі щільність речовини зростає і в його центрі сягає 13-14 г/см3. Маса земного ядра складає 32 % всієї маси Землі, а його обсяг – близько 16 % обсягу всієї Землі. Земне ядро приблизно на 90 % складається із заліза з добавками кисню, сірки, вуглецю, водню і, можливо, кремнезему; внутрішнє – із залізо -нікелевого сплаву метеоритного складу.
Мантія – силікатна оболонка Землі, розташована між підошвою земної кори і поверхнею ядра і складова 67,8 % загальної маси Землі.

За сейсмічними даними мантію ділять на верхню (шар «В» до глибини 400 км), перехідний шар Голіцина (шар «С» від глибини 400 до 1000 км) і нижню (шар «Б» з підошвою приблизно на глибині 2900 км). Під океанами у верхній мантії виділяють також шар із зниженою швидкістю поширення сейсмічних хвиль – хвилевід Гутенберга, зазвичай ототожнюється з астеносферою Землі. Вважається, що мантійних речовина в цьому шарі знаходиться частково в розплавленому стані. Під континентами яскраво виражена область знижених швидкостей в мантії, як правило, не простежується.
Важливу межу розділу у верхній мантії являє собою підошва літосфери – поверхня переходу від охолоджених порід літосфери до частково розплавленого мантійних речовини, що перейшов в пластичний стан і становить астеносферу.

Існуюча думка про склад мантії засноване на швидкостях проходження сейсмічних хвиль, схожих з проходженням пружних хвиль в основних і ультраосновних породах, які поширені в певних областях земної кори. Передбачається, що ці породи в приповерхневих шари Землі потрапили з мантії.
Уявлення про хімічний склад глибоких надр Землі засновані на порівняльному аналізі метеоритів і стисливості силікатів, металів і їх оксидів при високих температурах і тиску. Згідно з цими даними, мантія має ультраосновной склад і її складає гіпотетична порода – Піролі, що представляє собою суміш перідотіта (75 %), толеітовие базальту або лерцоліти (25 %). Вміст радіоактивних елементів в мантії досить низьке – близько 10-8 % U, 10-7 % Th і 10-6 % К.
Земна кора відрізняється від нижележащих оболонок своєю будовою і хімічним складом. Підошва земної кори окреслюється сейсмічної кордоном Мохоровичича, на якій швидкості поширення сейсмічних хвиль різко зростають і досягають 8-8,2 км / с.

Поверхня і приблизно 25 -кілометрова частина земної кори формуються під впливом: 1) ендогенних процесів (тектонічні або механічні та магматичні процеси), завдяки яким створюється рельєф земної поверхні і формуються товщі магматичних і метаморфічних гірських порід; 2) екзогенних процесів, що викликають денудацію (руйнування) і вирівнювання рельєфу, вивітрювання і перенесення уламків гірських порід і перевідкладення їх в знижених частинах рельєфу. В результаті протікання досить різноманітних екзогенних процесів формуються осадові гірські породи, що складають самий верхній шар земної кори.

Виділяють два основних типи земної кори: океанський (базальтовий) і континентальний (гранито – гнейсовий) з переривчастим осадовим шаром. Океанська кора за своїм складом примітивна і представляє верхній шар диференційованої мантії, зверху перекритий тонким шаром пелагічних опадів. У складі океанської кори виділяють три шари.
Самий верхній шар – осадовий – представлений карбонатними опадами, відклалися на невеликих глибинах до рівня карбонатної компенсації (4-5,5 км). На великих глибинах отлагаются бескарбонатную глибоководні червоні глини. Середня потужність океанських опадів не перевищує 500 м і тільки біля підніжжя материкових схилів, особливо в районах великих річкових дельт, вона зростає до 12-15 км. Викликано це своєрідною швидкоплинної «лавинної» седиментацією, коли практично весь теригенний матеріал, що виноситься річковими системами з континенту, відкладається в прибережних частинах океанів, на материковому схилі і біля його підніжжя.
Другий шар океанської кори у верхній частині складається подушкові лавами базальтів. Нижче розташовуються долеритових дайки того ж складу. Загальна потужність другого шару океанської кори становить 1,5 км і рідко досягає 2 км. Під дайкового комплексом розташовуються габро, що представляють собою верхню частину третього шару, нижня частина якого простежується на деякому віддаленні від осьової частини серединно- океанських хребтів і складається серпентинітами. Потужність габро – серпентінітовий шару досягає 5 км. Таким чином, загальна потужність океанської кори без осадового чохла становить 6,5-7 км. Під осьової частиною серединно- океанських хребтів потужність океанської кори скорочується до 3-4, а іноді і до 2-2,5 км.

Під гребенями серединно- океанських хребтів океанська кора залягає над вогнищами базальтових розплавів, що виділилися з речовини астеносфери. Середня щільність океанської кори без осадового шару становить 2,9 г/см3. Виходячи з цього загальна маса океанської кори становить 6, * 1024 Океанська кора формується в рифтових областях серединно- океанських хребтів за рахунок надходження базальтових розплавів з астеносферном шару Землі і виливу толеітових базальтів на океанське дно. Відповідно до зроблених розрахунками, щорічно з астеносфери піднімається і виливається на океанському дні не менше 12 км3 базальтових розплавів, завдяки яким формується весь другий шар і частину третього шару океанської кори.

Континентальна кора різко відрізняється від океанської. Її потужність змінюється від 20-25 км під острівними дугами до 80 км під молодими складчастими поясами Землі: Альпійсько- Гімалайським і Андійському.

У континентальній корі виділяють три шари: верхній – осадовий і два нижніх, складених кристалічними породами. Потужність верхнього осадового шару змінюється в широких межах: від практичної відсутності на стародавніх щитах до 10-15 км на шельфах пасивних окраїн континентів і в крайових прогинах платформ. Середня потужність опадів на стабільних платформах становить близько 3 км.

Під осадовим шаром знаходяться товщі з переважанням в них порід гранитоидного ряду. Місцями в областях розташування давніх щитів вони виходять на земну поверхню (Канадський, Балтійський, Алданский, Бразильський, Африканський та ін.) Породи «гранітного» шару зазвичай перетворені процесами регіонального метаморфізму.
Під «гранітним» шаром розташовується «базальтовий» шар, подібний за складом з породами океанської кори. Як континентальна, так і океанська кора подстилаются породами верхньої мантії, від якої вони відокремлюються кордоном Мохоровичича.
Земна кора складається з силікатів і алюмосилікатів. У ній переважають кисень (43,13 %), кремній (26 %) і алюміній (7,45 %), представлені головним чином у формі оксидів, силікатів і алюмосилікатів.
Літосферою називають кам’яну оболонку Землі, всі компоненти якої знаходяться в твердому кристалічному стані. Вона включає земну кору, подкорового верхню мантію і стелить астеносферою. В останній речовина знаходиться в пластичному стані і внаслідок високих температур частково розплавлене. Її речовина на відміну від літосфери не володіє межею міцності і може деформуватися під дією навіть дуже малих надлишкових тисків.

Припускають, що літосферні плити утворюються за рахунок охолодження і повної кристалізації частково розплавленого речовини астеносфери. Нижня межа літосфери збігається з ізотермою постійної температури, відповідної початку плавлення перідотіта і рівної приблизно 1300 ° С. Мінлива потужність літосфери пояснюється варіацією геотермічного режиму літосфери і мантії в різних ділянках земної кулі.

У зв’язку з пластичністю астеносфера слабо пручається зсувними напруженням і допускає руху літосферних плит щодо нижньої мантії. Підошва астеносфери знаходиться на глибині 640 км і збігається з місцем розташування вогнищ глубокофокусних землетрусів.
В океанах товщина літосфери варіює від декількох кілометрів під рифтовими долинами серединно- океанських хребтів до 100 км на периферії океанів. Під древніми щитами товщина літосфери досягає 300 – 350 км. Найбільш різкі зміни в товщині літосфери спостерігаються поблизу осьової частини серединно- океанських хребтів і біля кордонів континент – океан, де стикається континентальна і океанська кора літосфери.

ПОДІЛИТИСЯ: