Строение  Земли

По современным представлениям Земля образовалась около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газово-пылевого вещества. В результате дифференциации вещества Земли, под воздействием ее гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки – геосферы: ядро, мантия, земная кора, гидросфера и атмосфера. Они находятся в постоянном взаимодействии, и всякое изменение состояния каждой из них в той  или иной степени сказывается на состоянии смежных оболочек. Схема строения Земли без верхних оболочек дана в таблице 1.1.

Т а б л и ц а  1.1

Строение Земли (без верхней  атмосферы)

Геосфера	Расстояние нижней границы от поверхности Земли, км	Объем 1018 , м3	Масса 1021, кг
Атмосфера	2000	1320	0,005
Гидросфера	До 11	1,4	1,4
Земная кора	5-70	10,2	28
Мантия	До 2900	896,6	4013
Ядро	6371	175,2	1934

Три основные части Земли: земная кора, мантия и ядро выделяются на основании скачкообразного изменения скорости распространения сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Наиболее быстрые из них это Р-волны (продольные), направления их колебания совпадает с направлением распространения. Наиболее медленные сейсмические волны это S-волны, или вторичные. Они имеют колебания перпендикулярные к направлению распространения.

Земная кора отделена от мантии  поверхностью раздела  Мохоровичича, или, сокращенно Мохо. Названа поверхность по имени югославского ученого А. Мохоровичича, который установил ее в 1926 году, наблюдая резкое увеличение скорости сейсмических  (Р и S) волн на глубине около 50 км.

Породы земной коры богаты кремнием и алюминием. В ней выделяют три слоя: верхний – осадочный (очень маломощный), под ним гранитный и нижний базальтовый.

Мощность земной коры  и ее строение не везде одинаковые. Существует два типа земной коры: материковая и океаническая. Под дном океана земная кора большей частью двухслойная. Гранитный слой отсутствует и осадочные породы мощностью менее 1 км залегают  непосредственно на базальтовом слое мощностью около 4 км, причем под глубокими частями океана она меньше, чем под мелкими.

Материковая кора трехслойная (содержит осадочный, гранитный и базальтовый слои) и более мощная. Поверхность Мохо  лежит под Океаном на глубине всего 4 -5 км от дна, под материками она опускается  на глубину в среднем 35 км. Наблюдениями установлено, что кора имеет материковый тип, если она не покрыта водой или если слой  воды над ней не более 1820 м. При мощности слоя воды более 3640 м кора имеет океанический тип. В промежуточной полосе она носит характер, переходный от материкового типа к океаническому.

Земная кора постепенно выплавлялась из вещества мантии в процессе длительной физико-химической и гравитационной его дифференциации. При этом выделились гранитный и базальтовый слои земной коры, осадочный же слой возник позднее в результате их разрушения. Возраст земной коры в различных ее участках неодинаков.

 

Мантия состоит в основном из оливина (минерал подкласса островных силикатов (Mg,Fe)2 [SiO4] ), верхняя ее граница находится на глубине  5-70 км, а нижняя достигает 2900км. Давление в мантии возрастает с глубиной  и составляет от 1 до 136 ГПа,  температура также возрастает с глубиной достигая 2000-25000С. Благодаря высокому давлению вещество мантии, несмотря на высокую температуру находится в твердом  состоянии, за исключением астеносферы.

Мантия делится на верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантиями  находится на глубине 900-1000 км от земной поверхности.

Верхняя мантия имеет неоднородную структуру.  Земная кора с прилегающей к ней частью верхней мантии образуют литосферу – верхнюю твердую оболочку Земли, мощность которой составляет  от 50 до 200 км. Под литосферой располагается   астеносфера – слой в верхней мантии, находящийся в аморфном состоянии, расположен  на глубине 80-200 км.  Это самая подвижная из оболочек Земли. По  поверхности  астеносферы осуществляется движение литосферных плит.

Нижняя мантия, вероятно, наиболее «спокойная»  часть Земли.  В верхней мантии возникают разрывы, сопровождающиеся сдвигами: именно в верхней мантии происходят еще не изученные процессы, определяющие поведение и развитие литосферы; стабильность одних участков и подвижность других, вулканические процессы и процессы, вызывающие землетрясения.

Земное ядро. Радиус земного ядра около 3500 км. В нем выделяют внутреннее ядро (субъядро)  радиусом 1280 км и внешнее. Температура в центре ядра, по-видимому, достигает  50000С, давление до 361 ГПа. При таком огромном давлении в ядре электронные оболочки атомов разрушаются  и образуется    электронная плазма. Кольцевые вихри свободных электронов, возникающие в ядре, порождают, вероятно, постоянное магнитное поле Земли.  Вопрос о состоянии земного ядра окончательно не  решен.  Предполагают, что внешнее ядро – жидкое, а субъядро твердое.