Развитие представлений о внутреннем строении Земли И методы его изучения

Развитие представлений о внутреннем строении Земли и методы его изучения

 

Бабуль Юлия Михайловна,

1 курс, 13 группа

 

Руководитель:

Курдин Сергей Иванович,

доцент

 

Витебск, 2015

Реферат

Курсовая работа 30 с., 12 источников.

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ, ЗЕМНАЯ КОРА, МАНТИЯ, ЯДРО, МЕТОДЫ

Объект исследования – внутреннее строение Земли

Предмет исследования – особенности внутреннего строения Земли и способы его изучения.

Цель работы – изучить внутреннее строение Земли, развитие представлений внутреннего строения и методы его изучения.

Методы исследования – описательно-аналитический, сравнительно-сопоставительный, статистический.

Теоретическая и практическая значимость – работа помогает более подробно изучить представления о внутреннем строении Земли ученых разных времен, взаимосвязь этих представлений.

 

Содержание работы:

 

Введение. 4

1. Внутреннее строение Земли. 5

2. Развитие представлений о внутреннем строении Земли. 6

2.1 Идея центрального огня середины XVI-XVII вв. 6

2.2 Возникновение идеи о твердом ядре. 10

2.3 XIXв.: «Весь земной шар наполнен бушующим морем огня». 11

2.4 XX век. 14

2.5 Современные представления (80 е—90 е годы) 16

3. Методы изучения внутреннего строения Земли. 23

Заключение. 25

Литература. 26

 

 

 

 

Введение

Какая она, планета Земля, твердая или жидкая? Вопрос отнюдь не праздный, и не может быть решен однозначно. С глубокой древности величайшие умы человечества стремились узнать, что находится у нас глубоко под ногами, что служит основанием окружающего нас мира. Тем не менее, до сих пор о глубинных слоях Земли мы знаем меньше, чем о космосе, и шансов когда-либо проникнуть в подземный мир не так уж и много.

Знания о внутреннем строении Земли пока очень поверхностны, так как получены на основании косвенных доказательств. Прямые свидетельства относятся только к поверхностной пленке планеты, чаще всего не превышающей полутора десятков километров. В целом же о внутреннем строении нашей планеты мы знаем меньше, чем о ближнем космосе, исследуемом с помощью спутников и космических кораблей.

Вместе с тем изучение внутреннего строения Земли жизненно важно. С ним связаны образование и размещение многих видов полезных ископаемых, рельефа земной поверхности, возникновение вулканов и землетрясений. Знания о внутреннем строении Земли необходимы и для составления геологических и географических прогнозов.

При исследовании внутреннего строения нашей планеты чаще всего проводят визуальные наблюдения естественных и искусственных обнажений горных пород, бурение скважин и сейсмическую разведку.

С течением времени у людей постоянно менялись представления обо всем, что их окружало. Без сомнения, место, где они жили — Земля — вызывало у них повышенный интерес. Люди пытались осмыслить и представить себе форму Земли, исходя из того, что они могли наблюдать вокруг себя. Подчас эти представления были абсолютно необоснованны или же обуславливались конкретным местом обитания того или иного народа. В древности они все были в основном эмпирическими. Позднее, с накоплением знаний, с развитием какой-то, пусть самой примитивной, техники, с развитием горного дела эти представления становились научно более обоснованными. Сейчас геология немыслима без таких наук как физика, химия, математика. Все современные исследования проводятся при помощи высокоточной техники на базе самых высоких технологий.

 

 

 

Внутреннее строение Земли

Рисунок 1. Разрез Земли

Толщина Земной коры (внешней оболочки) изменяется от нескольких километров (в океанических областях) до нескольких десятков километров (в горных районах материков). Сфера земной коры очень небольшая, на ее долю приходится всего около 0,5% общей массы планеты. Основной состав коры - это окислы кремния, алюминия, железа и щелочных металлов. В составе континентальной коры, содержащей под осадочным слоем верхний (гранитный) и нижний (базальтовый), встречаются наиболее древние породы Земли, возраст которых оценивается более чем в 3 млрд. лет. Океаническая же кора под осадочным слоем содержит в основном один слой, близкий по составу к базальтовым. Возраст осадочного чехла не превышает 100-150 миллионов лет.(Рисунок 1(1))

От низлежащей мантии земную кору отделяет во многом еще загадочный Слой Мохо (назван так в честь сербского сейсмолога Мохоровичича, открывшего его в 1909 году), в котором скорость распространения сейсмических волн скачкообразно увеличивается. (Рисунок 1(1-2))

На долю Мантии приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, совместно с земной корой называют литосферой - самой жесткой оболочкой Земли. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн, что говорит о своеобразном состоянии вещества. Этот слой, менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, называют астеносферой. Считается, что вещество мантии находится в непрерывном движении, и высказывается предположение, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. Такой переход подтверждается и экспериментальными исследованиями. (Рисунок 1(2))

В нижней мантии на глубине 2900 км отмечается резкий скачок не только в скорости продольных волн, но и в плотности, а поперечные волны сдесь исчезают совсем, что указывает на смену вещественного состава пород. Это внешняя граница ядра Земли. (Рисунок 1(3))

Земное ядро открыто в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно трудно из-за малого числа сейсмических волн, достигавших его и возвращавшихся к поверхности. Кроме того, экстремальные температуры и давления ядра долгое время трудно было воспроизвести в лаборатории. Земное ядро разделяется на 2 отдельные области: жидкую (ВНЕШНЕЕ ЯДРО) и твердую (BHУTPEHHE), переход между ними лежит на глубине 5156 км. Железо - элемент, который соответствует сейсмическим свойствам ядра и обильно распространен во Вселенной, чтобы представить в ядре планеты приблизительно 35% ее массы. По современным данным, внешнее ядро представляет собой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с ним связывают происхождение земного магнитного поля, считая, что, электрические токи, текущие в жидком ядре, создают глобальное магнитное поле. Слой мантии, находящийся в соприкосновении с внешним ядром, испытывает его влияние, поскольку температуры в ядре выше, чем в мантии. Местами этот слой порождает огромные, направленные к поверхности Земли тепломассопотоки - плюмы. (Рисунок 1(4-5))

ВНУТРЕННЕЕ ТВЕРДОЕ ЯДРО не связано с мантией. Полагают, что его твердое состояние, несмотря на высокую температуру, обеспечивается гигантским давлением в центре Земли. Высказываются предположения о том, что в ядре помимо железоникелевых сплавов должны присутствовать и более легкие элементы, такие как кремний и сера, а возможно, кремний и кислород. Вопрос о состоянии ядра 3емли до сих пор остается дискуссионным. По мере удаления от поверхности увеличивается сжатие, которому подвергается вещество. Расчеты показывают, что в земном ядре давление может достигать 3 млн. атм. При зтом многие вещества как бы металлизируются - переходят в металлическое состояние. Существовала даже гипотеза, что ядро Земли состоит из металлического водорода. (Рисунок 1(6))

XX век

Детальный анализ данных сейсмометрии и всех достижений сейсмологии был сделан в первой четверти XXв. русским геофизиком Б.Б.Голицыным. Он обнаружил резкие переходы физического состояния вещества Земли или разрывы плошности (непрерывности) физических свойств или критические поверхности на глубинах 106, 232 и 492км. Тогда же немецкими учеными Гутенбергом и др. были установлены поверхности раздела на глубинах 1200, 1700, 2450 и 2900км. Последняя цифра и представляла, по мнению Гутенберга, границу между каменной оболочкой и ядром. Тогда же, в первой четверти XXв., немецкий геофизик Клуссман отстаивал схему трехслойного строения Земли (не считая коры): твердые горные породы-де глубины 1200км, промежуточный слой, по составу близкий к железной руде, до глубины 2900км и ядро, состоящее из железа, кобальта, никеля.

Большую роль сыграли исследования хорватского геофизика Мохоровичича (1857 - 1936). Он на основании тщательного анализа сейсмометрических данных пришел к 1910г. к выводу о резком изменении вещества Земли на глубине около 50км. Эта поверхность раздела стала называться позже поверхностью Мохоровичича. Она стала условно считаться нижней границей земной коры. Мощность последней несколько позже, в 20 х годах, стала приниматься различной от нескольких километров в океанических частях до 25—80км в материковых.

В 20 х годах Гутенбергом было открыто наличие на глубине от 75 до 200км слоя пониженных сейсмических скоростей астеносферы, названной позднее волноводом. Построения модели Земли по сейсмическим данным до З0 х годов были многочисленны. В 1931г. Гутенберг предложил четырехчленное строение нашей планеты, с поверхностями разделов на глубине 50, 1200 и 2900км. Первая из них нижняя граница земной коры, последняя граница третьей оболочки с ядром. Он же, согласно Зюссу, выделял во внешней оболочке (земной коре) два слоя: сиалический (гранитный), отсутствующий под Тихим океаном, и симатический (базальтовый).

В 1931г. датский ученый Инга Ломан открыла второе, внутреннее ядро Земли, радиусом 1500 км. Позже было установлено, что внутреннее и внешнее ядра разделены переходным слоем мощностью приблизительно 300км. Наряду с построениями модели Земли по сейсмическим данным были такие же попытки, основанные на данных геохимии.

Много различных высказываний о внутреннем строении Земли было в первую половину XXв. со стороны петрографов. Одна из наиболее полных схем строения Земли была предложена американским петрографом Дели в 1914г (рис. 7). Ниже слоя стекловатого базальта (субстрата) находится промежуточный слой, представляющий смесь железа и силикатов, под которой ядро, состоящее из железа с небольшой примесью никеля и других металлов. Железное ядро, по мнению Дели, выделилось еще в газообразную стадию существования Земли; сейчас оно, возможно, жидкое. В области Тихого океана гранитная оболочка отсутствует.

Интересные высказывания принадлежали в начале XXв. (1909г.) австрийскому геологу Зюссу. Он выделял ядро, состоящее из никеля и железа, названное им Nife, промежуточный слой, состоящий из тяжелых магнезиально-железистых силикатов, где преобладают кремний и магний, названный им Sitna, и земную кору, состоящую преимущественно из легких силикатов с преобладанием кремния и алюминия, названную им Sial. Такое деление долго удерживалось в геологической литературе.

Признание многими геологами наличия подкоровой, пластической или жидкой сферы привело к ряду геотектонических гипотез: магматических течений, конвекционных течений, осцилляционной, астенолитной, радиомиграционной. Из перечисленных гипотез последняя была разработана в 1942г. В.В.Белоусовым. Представления о пластическом или жидком подкоровом слое в первые десятилетия XXв. легли в основу многих вариантов гипотезы горизонтального перемещения материков.

Некоторые исследователи утверждают, что вещество верхней мантии сходно с составом каменных метеоритов (группы хондритов). В 1957г. на XI Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза был предложен проект глубокого бурения для изучения свойств и физического состояния вещества верхней мантии. Бурение на континенте было возложено на СССР, через дно океана на США. Первый опыт бурения в открытой части Тихого океана был осуществлен в США в 1961г. у южной оконечности Калифорнии вблизи острова Гваделупы. Скважина бурилась с баржи при глубине океана в месте бурения 3512м. Скважина глубиной 180м прошла рыхлые осадки мощностью 167м и 13м базальта. В 1960г. на XII Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза В.В.Белоусовым был предложен проект всестороннего исследования верхней мантии Земли, получивший сокращенное название “Проект верхней мантии”. В его осуществлении приняли участие ученые разных специальностей из многих стран мира. В 1963 и 1964гг. на ряде совещаний были обсуждены первые результаты работ по указанному проекту. В 1963г. на XIII Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза, проходившей в США, был создан Международный комитет по верхней мантии Земли, председателем которого был избран член-корреспондент АН СССР В.В.Белоусов. Им в 1966г. опубликованы первые результаты геофизических исследований по международной программе.

В 60 х годах установилось представление, что верхняя мантия и земная кора тесно связаны многими общими геологическими процессами. Эту часть земного шара предложено (сначала Д.Н.Соболевым, а затем В.В.Белоусовым) называть тектоносферой. Две составные части тектоносферы разделены поверхностью Мохоровичича. Сфера выше поверхности Мохоровичича, земная кора-предмет геологии на протяжении всего XIXв. стала в первой половине XXв. изучаться в неразрывной связи с верхней мантией и с некоторыми свойствами Земли в целом. В то же время вопросам строения и геологической истории земной коры, вопросы соотношения тектонических, магматических и метаморфических процессов стали в 40 60 х годах предметом многочисленных дискуссий в среде геологов, геофизиков, геохимиков.

Интересная гипотеза была предложена сотрудником Геологического института АН СССР В.Н.Лариным. В качестве механизма эволюции Земли автор предложил комплекс процессов, связанных с изменением ее внутренней структуры под воздействием водородных струй и с уменьшением количества водорода в ее недра. Какие же конкретные следствия имеют эти процессы? Главным результатом дегазации является прогрессирующее пульсационное расширение Земли, связанное с разуплотнением недр в связи с разложением гидридов. Геосинклинальный процесс объясняется подъемом водорода с границы мантии и ядра, который несет тепло по узким ослабленным зонам. В этих зонах металлы мантии наводороживаются и уплотняются, что ведет к образованию над ними зоны заглатывания. На поверхности Земли формируется геосинклинальная ванна, идет осадконакопление. Вещество астеносферного слоя при этом стекается под геосинклиналь, обусловливая на поверхности режим сжатия. По окончании дегазации мантия вновь разуплотняется, что ведет к возникновению астеносферного вздутия и переходу геосинклинали в фазу орогенеза. В свете этих представлений В.Н.Ларин дает оригинальную трактовку механизму геосинклинальной складчатости и даже моделирует его с помощью разогретого пластилина. Так как выделяющийся водород несет с собой тепло земных недр, становится понятным повышение теплового потока при развитии геосинклинали. Цикличность тектогенеза автор связывает с дискретностью процесса выделения водорода во времени. Начало дегазации обусловливает заложение в областях выхода на поверхность водородных струй геосинклинальных систем. Увеличение объема мантии ведет к очередному этапу расширения Земли. Таким образом, объясняется разобщенность эпох складчатости и этапов расширения. Формирование тектоногена (зоны заглатывания) и сопряженной с ним депрессионной воронки позволяет по-новому оценить процессы современной тектономагматической активности, в частности, зон Вадати. Характерный излом этих зон обусловлен разным характером и интенсивностью сейсмичности устья тектоногена (интенсивная глубокофокусная сейсмичность) и депрессионной воронки (среднеглубинная сейсмичность). Дрейф литосферных плит в свете гипотезы изначально гидридной Земли связывается с образованием рельефа на подошве астеносферного слоя вследствие его неодинакового разуплотнения струями водорода. Формирование силикатно-окисной коры является следствием долговременной продувки мантии водородом. Вынос больших масс кислорода вызывает разогрев внешних оболочек за счет экзотермических реакций окисления. Высокие температуры и давления (ускорение силы тяжести в архее, по В.Н.Ларину, было в три раза больше современного) обусловили возможность возникновения в архейской коре пород гранулитовой фации метаморфизма на относительно небольших (до 10км) глубинах. Строение переходного слоя С мантии автор объясняет интерметаллическим составом слагающих его пород. Такая точка зрения является альтернативной распространенному мнению о том, что аномальность слоя С связана с резкими изменениями физических свойств пород вследствие фазовых превращений слагающих их минералов. Земной магнетизм с позиций гипотезы изначально гидридной Земли объясняется моделями динамо- (неодинаковая прецессия ядра и мантии) и электромагнита (точки протонов или электронов из глубин к поверхности Земли), которые могут действовать одновременно. Следует отметить, что автор сам предлагает пути проверки своей гипотезы (В.Н.Ларин, 1975). Таким образом, в положениях гипотезы В.Н.Ларина мы находим все атрибуты геодинамической концепции. Движущей силой геодинамических процессов в рамках гипотезы являются реакции с участием водорода в глубинах Земли. Механизм действия этих сил проявляется в движении струй водорода, дегазирующего с границы мантии и ядра, и обусловливает различные тектонические, геохимические, геофизические и металлогенические явления в процессе развития планеты (результат). В этом, как нам представляется, наиболее сильная сторона концепции: многообразные геологические явления связываются с одной причиной — выделением водорода вследствие дегазации. Учитывая успехи науки и техники в области космонавтики, глубоководного бурения, эксперимента при высоких температурах и давлениях, можно надеяться, что основные положения гипотезы могут быть проверены уже в ближайшем будущем.

 

Заключение

Развитию представлений о Земле способствовали великие географические открытия. Если астрономические знания давали сведения о форме и размерах Земли, то великие географические открытия позволяли проверить эти сведения, так сказать, на ощупь.

Накопление астрономических, географических и геологических знаний определило дальнейшее развитие представлений о внутреннем строении Земли. Мистические взгляды стали несовместимыми с данными науки. Представления о каналах и пустотах внутри Земли, определяющих ее строение, отходили на задний план: в дополнение к ним появилась идея о существовании внутри Земли центрального огня. В вопросе о причинах изменения рельефа Земли продолжалась борьба огня и воды — борьба сторонников ведущей роли каждого из этих факторов.

В начале XVIIIв появились идеи о твердом ядре(пассивном центральном огне). Многие считали, что Земля образовалась из огненного расплава и затем остывала с поверхности до центра. Ошибка многих авторов состояла в том, что они, будучи ограничены национальными рамками и понятиями, полученными в пределах одной страны, объясняли строение всего земного шара, исходя из строения гор в своем отечестве. Наряду с представлениями о твердых недрах Земли, во второй половине XVIIIв. существовали также представления о том, что на большой глубине внутри Земли находится огненно-жидкая материя, которая в отличие от пассивного центрального огня предыдущих исследователей активно воздействует на поверхность Земли.

В течение XIXв. господствующей идеей в представлениях о внутреннем строении Земли была идея о том, что весь земной шар наполнен бушующим морем огня, которое прикрывает лишь тонкая земная кора. Весь XIX в. выделен мною поэтому в особый период, несмотря на наличие других взглядов на строение Земли. Как я видела, развитие представлений о внутреннем строении Земли шло с середины XVIIв. таким образом: идея о пассивном центральном огне (до середины XVIIIв.) и идея развития Земли как планеты и активного воздействия ее недр на поверхность Земли (вторая половина XVIIIв.). Эти два направления как бы слились воедино в начале XIXв., когда господствующими стали представления об огненно-жидкой внутренности Земли, прикрытой тонкой земной корой, и об активном воздействии этого расплава на земную кору. Вместе с тем в начале XIXв., несмотря на господство идеи об огненном состоянии внутренности Земли, в таком вопросе, как причины землетрясений, еще существовала гипотеза более раннего периода о каналах и пустотах внутри Земли и о действии сжатых паров и газов, вызывающих землетрясения. Лишь с начала XIXв. в соответствии с общими представлениями причиной землетрясений стали считать воздымающее действие огненного расплава. Наряду с этим в XIXв. существовали и вполне оформившиеся идеи о твердом и даже железном ядре Земли.

Детальный анализ данных сейсмометрии и всех достижений сейсмологии был сделан в первой четверти XXв. Много различных высказываний о внутреннем строении Земли было в первую половину XXв. со стороны петрографов. Представления о пластическом или жидком подкоровом слое в первые десятилетия XXв. легли в основу многих вариантов гипотезы горизонтального перемещения материков. Учитывая успехи науки и техники в области космонавтики, глубоководного бурения, эксперимента при высоких температурах и давлениях, можно надеяться, что основные положения гипотезы могут быть проверены уже в ближайшем будущем.

Современный период характеризован развитием методов изучения внутреннего строения Земли.

 

 

Литература

1.Батюшкова И.В. Внутреннее строение Земли. М.: Наука. 1966. 194с.

2.Ботт М. Внутреннее строение Земли. М.: Мир. 1974. 373с.

3.Гапеев А.А. Земля, происхождение, история, жизнь. Москва-Ленинград: ГНТИ. 1931. 149с.

4.Гордеев Д.И. История геологических наук. Часть 1. (от древности до конца XIX в). М.: Издательство Московского Университета. 1967. 316с.

5.Гордеев Д.И. История геологических наук. Часть 2. (от конца XIX —до середины XX в).М.: Издательство Московского Университета. 1972. 323с. История геологии. М.: Наука. 1973. 388с.

6.Косыгин Ю.А. Тектоника. М.: Недра. 1988. 462с.

7.Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. М.: Недра. 1975. 100с.

8.Молнар П. Строение горных хребтов.//В мире науки.1986. № 9. С.34—44.

9.Пауэлл К.С. Вглядываясь вглубь. //В мире науки. 1991. № 8.С. 68 — 79.

10.Павлов А.А. Очерки истории геологических знаний. М.: Государственное издательство. 1921. 84с.

Ссылки

11. http://www.bygeo.ru/materialy/chetvertyi_kurs/fizika_zemli-chtenie/1644-vnutrennee-stroenie-zemli.html

12. http://xreferat.ru/18/1226-1-vnutrennee-stroenie-i-rel-ef-zemli.html

 

Развитие представлений о внутреннем строении Земли и методы его изучения

 

Бабуль Юлия Михайловна,

1 курс, 13 группа

 

Руководитель:

Курдин Сергей Иванович,

доцент

 

Витебск, 2015

Реферат

Курсовая работа 30 с., 12 источников.

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ, ЗЕМНАЯ КОРА, МАНТИЯ, ЯДРО, МЕТОДЫ

Объект исследования – внутреннее строение Земли

Предмет исследования – особенности внутреннего строения Земли и способы его изучения.

Цель работы – изучить внутреннее строение Земли, развитие представлений внутреннего строения и методы его изучения.

Методы исследования – описательно-аналитический, сравнительно-сопоставительный, статистический.

Теоретическая и практическая значимость – работа помогает более подробно изучить представления о внутреннем строении Земли ученых разных времен, взаимосвязь этих представлений.

 

Содержание работы:

 

Введение. 4

1. Внутреннее строение Земли. 5

2. Развитие представлений о внутреннем строении Земли. 6

2.1 Идея центрального огня середины XVI-XVII вв. 6

2.2 Возникновение идеи о твердом ядре. 10

2.3 XIXв.: «Весь земной шар наполнен бушующим морем огня». 11

2.4 XX век. 14

2.5 Современные представления (80 е—90 е годы) 16

3. Методы изучения внутреннего строения Земли. 23

Заключение. 25

Литература. 26

 

 

 

 

Введение

Какая она, планета Земля, твердая или жидкая? Вопрос отнюдь не праздный, и не может быть решен однозначно. С глубокой древности величайшие умы человечества стремились узнать, что находится у нас глубоко под ногами, что служит основанием окружающего нас мира. Тем не менее, до сих пор о глубинных слоях Земли мы знаем меньше, чем о космосе, и шансов когда-либо проникнуть в подземный мир не так уж и много.

Знания о внутреннем строении Земли пока очень поверхностны, так как получены на основании косвенных доказательств. Прямые свидетельства относятся только к поверхностной пленке планеты, чаще всего не превышающей полутора десятков километров. В целом же о внутреннем строении нашей планеты мы знаем меньше, чем о ближнем космосе, исследуемом с помощью спутников и космических кораблей.

Вместе с тем изучение внутреннего строения Земли жизненно важно. С ним связаны образование и размещение многих видов полезных ископаемых, рельефа земной поверхности, возникновение вулканов и землетрясений. Знания о внутреннем строении Земли необходимы и для составления геологических и географических прогнозов.

При исследовании внутреннего строения нашей планеты чаще всего проводят визуальные наблюдения естественных и искусственных обнажений горных пород, бурение скважин и сейсмическую разведку.

С течением времени у людей постоянно менялись представления обо всем, что их окружало. Без сомнения, место, где они жили — Земля — вызывало у них повышенный интерес. Люди пытались осмыслить и представить себе форму Земли, исходя из того, что они могли наблюдать вокруг себя. Подчас эти представления были абсолютно необоснованны или же обуславливались конкретным местом обитания того или иного народа. В древности они все были в основном эмпирическими. Позднее, с накоплением знаний, с развитием какой-то, пусть самой примитивной, техники, с развитием горного дела эти представления становились научно более обоснованными. Сейчас геология немыслима без таких наук как физика, химия, математика. Все современные исследования проводятся при помощи высокоточной техники на базе самых высоких технологий.

 

 

 

Внутреннее строение Земли

Рисунок 1. Разрез Земли

Толщина Земной коры (внешней оболочки) изменяется от нескольких километров (в океанических областях) до нескольких десятков километров (в горных районах материков). Сфера земной коры очень небольшая, на ее долю приходится всего около 0,5% общей массы планеты. Основной состав коры - это окислы кремния, алюминия, железа и щелочных металлов. В составе континентальной коры, содержащей под осадочным слоем верхний (гранитный) и нижний (базальтовый), встречаются наиболее древние породы Земли, возраст которых оценивается более чем в 3 млрд. лет. Океаническая же кора под осадочным слоем содержит в основном один слой, близкий по составу к базальтовым. Возраст осадочного чехла не превышает 100-150 миллионов лет.(Рисунок 1(1))

От низлежащей мантии земную кору отделяет во многом еще загадочный Слой Мохо (назван так в честь сербского сейсмолога Мохоровичича, открывшего его в 1909 году), в котором скорость распространения сейсмических волн скачкообразно увеличивается. (Рисунок 1(1-2))

На долю Мантии приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, совместно с земной корой называют литосферой - самой жесткой оболочкой Земли. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн, что говорит о своеобразном состоянии вещества. Этот слой, менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, называют астеносферой. Считается, что вещество мантии находится в непрерывном движении, и высказывается предположение, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. Такой переход подтверждается и экспериментальными исследованиями. (Рисунок 1(2))

В нижней мантии на глубине 2900 км отмечается резкий скачок не только в скорости продольных волн, но и в плотности, а поперечные волны сдесь исчезают совсем, что указывает на смену вещественного состава пород. Это внешняя граница ядра Земли. (Рисунок 1(3))

Земное ядро открыто в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно трудно из-за малого числа сейсмических волн, достигавших его и возвращавшихся к поверхности. Кроме того, экстремальные температуры и давления ядра долгое время трудно было воспроизвести в лаборатории. Земное ядро разделяется на 2 отдельные области: жидкую (ВНЕШНЕЕ ЯДРО) и твердую (BHУTPEHHE), переход между ними лежит на глубине 5156 км. Железо - элемент, который соответствует сейсмическим свойствам ядра и обильно распространен во Вселенной, чтобы представить в ядре планеты приблизительно 35% ее массы. По современным данным, внешнее ядро представляет собой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с ним связывают происхождение земного магнитного поля, считая, что, электрические токи, текущие в жидком ядре, создают глобальное магнитное поле. Слой мантии, находящийся в соприкосновении с внешним ядром, испытывает его влияние, поскольку температуры в ядре выше, чем в мантии. Местами этот слой порождает огромные, направленные к поверхности Земли тепломассопотоки - плюмы. (Рисунок 1(4-5))

ВНУТРЕННЕЕ ТВЕРДОЕ ЯДРО не связано с мантией. Полагают, что его твердое состояние, несмотря на высокую температуру, обеспечивается гигантским давлением в центре Земли. Высказываются предположения о том, что в ядре помимо железоникелевых сплавов должны присутствовать и более легкие элементы, такие как кремний и сера, а возможно, кремний и кислород. Вопрос о состоянии ядра 3емли до сих пор остается дискуссионным. По мере удаления от поверхности увеличивается сжатие, которому подвергается вещество. Расчеты показывают, что в земном ядре давление может достигать 3 млн. атм. При зтом многие вещества как бы металлизируются - переходят в металлическое состояние. Существовала даже гипотеза, что ядро Земли состоит из металлического водорода. (Рисунок 1(6))