Анатомия земли. Земная кора

Земля, подобно луковице, состоит из нескольких концентрических оболочек. Каждой оболочке присущи свой особый химический состав, свои физические свойства и агрегатное состояние. Оболочки группируются в три основных слоя: наружный, называемый земной корой, промежуточный, именуемый мантией, и внутренний-ядро.

Твердая земная кора, на которой мы обитаем, по отношению ко всей планете не толще яичной скорлупы и составляет лишь 1,5% ее объема (и 0,8% массы). Самая верхняя часть земной коры, доступная непосредственному наблюдению, достаточно исследована, в то время как представления о внутренних частях Земли основаны на изучении сейсмических данных.

Сейсмические волны, вызываемые землетрясениями, пересекая границы раздела пород разной плотности, частично отражаются, а частично преломляются подобно лучу света на границе раздела двух сред. Когда фронт волны почти перпендикулярен поверхности раздела, как это бывает при глубоких землетрясениях, волны практически проходят полностью. Волны от обыкновенных землетрясений падают под углом на поверхность раздела и могут почти полностью отражаться. Зная эти углы, скорость волн на выходе, время входа в сейсмоприемник и пройденные расстояния, геофизики смогли рассчитать мощность и плотность различных оболочек Земли.

Земная кора. Химический состав земной коры и верхней мантии известен из непосредственных наблюдений над породами на поверхности или вблизи поверхности Земли (2). О тех частях Земли, которые расположены глубже верхней мантии, мы знаем мало, хотя они могут быть близки по составу железным и каменным метеоритам.

Земля состоит из трех основных слоев - земной коры, мантии и ядра. Различают кору материковую и океаническую, построенные из разного материала. Верхняя часть материковой коры сложена преимущественно гранитом, богатым кремнием и алюминием. Океаническая кора имеет главным образом базальтовый состав - содержит кремний и богата магнием. Она подстилает материковую кору. Материки, сложенные из более легкого материала, как бы всплыли по ней кверху подобно айсбергам. Мантия состоит из пород, богатых силикатами магния и железа, а плотное ядро предположительно составляют главным образом окислы железа и никеля, отчасти в расплавленном состоянии

Земная кора делится на материковую, которую прежде принято было называть сиалем (по наиболее распространенным в ней элементам - Si и Аl), и океаническую, ее называли симой (от Si и Mg). Океаническая кора подстилает материковую, а под океанами несет на себе тонкий покров осадков и лав. Плотность материковой коры 2,7 г/см³, она легче океанической, плотность которой 2,9 г/см³.

Методы изучения земной коры и мантии различны (А). Тепловой поток, исходящий из глубин Земли, над вулканическими областями (7), островными дугами (12) и вдоль океанических хребтов (6) выше, чем вдоль глубоководных океанических желобов (11). Зона непосредственного наблюдения ограничена 1300 м ниже дна океана-самая глубокая морская скважина (9), 3848 м- самая глубокая шахта (13) и 11662 м-самая глубокая наземная скважина (Кольская) (15). Очаги глубокофокусных землетрясений приурочены к особым наклонным плоскостям.

Скорость распространения сейсмических волн возрастает по мере углубления в земную кору (1, 2). Ниже поверхности Мохоровичича (5) располагается мантия, где сейсмические волны сначала вступают в зону высоких скоростей распространения (3), а затем замедляют свой бег в подстилающей ее зоне (4). Морские осадки (8) накапливаются на дне океана поверх океанической коры (10). Материковая кора (16) залегает над океанической. Перидотитовый массив (14), богатый железом и магнием, внедрился из внутренних частей Земли (Б). Земная кора под океаническим дном состоит из базальта, а под материками (17) из гранита, перекрывающего базальтовый слой. Мантия (19) имеет перидотитовый состав. Мощный тепловой поток и низкая сейсмическая активность в области океанических хребтов (20) связаны с подъемом магмы из мантии (21). Иногда магма накапливается в промежуточной магматической камере (22). Холодная литосферная плита (24) испытывает субдукцию вдоль зоны Беньофа (23), погружаясь под смежную плиту в мантию; этот процесс сопровождается сильным разогревом. Перидотитовые интрузии (25) поднимаются к поверхности Земли по глубинным разломам ее коры.

На границе, отделяющей кору от мантии, плотность вещества скачкообразно возрастает с 2,9 до 3,3 г/см³; поверхность этого раздела хорошо отражает сейсмические волны. Она известна как поверхность Мохоровичича (2) - по имени хорватского ученого, установившего ее в 1909 г. Принято считать, что поверхность Мохоровичича служит основанием земной коры. Она расположена в среднем на глубине 35 км под материками и всего лишь на 10 км ниже уровня моря под океанами и морями.