Гл. 5. ЛИТОСФЕРА

1. Состав и структура литосферы

Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая без определенной резкой границы в нижележащую астеносферу, прочность вещества которой относительно мала. Литосфера включает земную кору и отделенную от нее геофизическим разделом Мохоровичича жесткую верхнюю часть верхней мантии Земли. Мощность ее колеблется от 50 до 200 км.

Рис. 5.1. Логарифмы атомных кларков элементов земной коры в

зависимости от порядкового номера Z соответствующих элементов

Сплошными линиями соединены четные элементы, пунктиром – нечетные

Таблица 5.1

Геохронология фанерозоя, по С.Л. Афанасьеву, и положение глобальных сейсмических разделов в истории эволюции тектоносферы Земли

Всего 8 химических элементов (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K и Мg) слагают 99% всей массы земной коры и определяют, в основном, состав всех известных горных пород. Изучением распространения, миграцией, концентрацией и рассеиванием элементов занимается одна из геологических наук - геохимия, для которой "новой константой мира", по определению А.Е. Ферсмана, являются кларки – относительные содержания данного химического элемента в земной коре. Распределение их крайне неравномерно (рис. 5.1).

Существует общая сейсмическая расслоенность Земли, в которой выделяется до 9 крупных границ (табл. 5.1).

Из таблицы очевидна возможность выделения следующих основных разделов:

1. Нижняя граница педосферы (почв).

2. Нижняя граница земной коры (6-80 км).

3. Раздел Мохоровичича (в среднем 40-50 км).

4. Раздел "N" на глубине около 100 км. Это пограничный слой со сложной внутренней структурой, со сменой блокового строения верхов мантии на горизонтальную слоистую. На этой же границе наблюдается локальная изостатическая уровновешенность коры и верхней мантии. По существу, согласно Н.И. Павленковой, это внутрилитосферный раздел между верхней "жесткой" и нижней более пластической массами.

5. Раздел "L" (Ирмы Леманн) на глубине около 200 км.

6. Верхнемантийный "двадцатиградусный" четкий раздел на глубине 400 км.

7. Граница тектоносферы Земли на глубине 700-800 км - планетарный уровень, до которого известны очаги тектонических землетрясений. Ниже 750-800 км распределение скорости приближается к радиально-симметричному.

8. Мантийный раздел на глубине порядка 1600 км (наиболее слабо изучен).

9. Граница раздела мантии и ядра (примерно 3000 км).

Появилась идея объединения указанных разделов в единую систему, которая, по предварительным выводам, увязывается в качественно новые корреляционные связи между глобальной сейсмической расслоенностью и историей геологического развития Земли. Выявляется некоторая упорядоченность, проявляющаяся в том, что глубина разделов нормирована по отношению к радиусу Земли при кратности 2: R/2, R/4, R/8 и т.д.

Выявленный порядок разделов связывается со свойствами самоорганизации природной диссипативной (связанной с потерей энер-гии) системы Земля, что позволяет для изучения ее эволюции применить современный аппарат фрактальной геометрии и законы неравновесной термодинамики. Фрактальная геометрия устанавливает алгоритмический изоморфизм. Открытие Бенуа Мандельбротом фрактально организованных объектов позволило соединить описание геометрии мира форм с их эволюцией в едином пространственно-временном процессе развития природных систем.

Современная стратиграфическая шкала Земли, отражающая длительность и последовательность геотектонических циклов в ее историческом развитии, управляется фрактальным алгоритмом (система вычислений по строго определенным правилам), подобным алгоритму формирования системы глобальной сейсмической расслоенности Земли.

Современная ее морфология есть результатирующая программа взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов.

2. Динамические процессы литосферного характера

К эндогенным литосферным процессам прежде всего относятся вулканизм и земле-(море-)трясения.

Прежде всего, должны быть учтены важнейшие тектонические единицы Земли – устойчивые платформы и динамичные орогенные пояса (рис. 5.2).

Дата добавления: 2014-12-26