Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

И земной коры. Общие сведения о строении Земли, верхней мантии




Общие сведения о строении Земли, верхней мантии

В настоящее время горные работы ведут на глубинах преимущественно до 1000-1500 м. В Европе имеются некоторые рудники, где глубина разработки достигает почти 2000 м, в ЮАР и Индии на отдельных рудниках разработку ведут на глубинах свыше 3000-3500 м. Нефть и газ добывают с глубин до 6000-7000 м. Наиболее глубокие геолого-структурные и разведочные скважины достигают 9000 м. В России, на Кольском полуострове, в процессе реализации проекта сверхглубокого бурения достигнута глубина 12000 м.

Приведенные цифры дают представления о тех глубинах эксплуатации земных недр и непосредственного проникновения в них, которые человечество достигло на сегодня и может достичь в ближайшие десятилетия. Эти глубины находятся в пределах верхней части земной коры, мощность которой по сравнению с радиусом земного шара ничтожно мала. Тем не менее напряженное состояние земной коры в целом и верхней ее части, являющейся предметом изучения в геомеханике, тесно связано с общим глубинным строением и развитием Земли, изучением которых занимается геотектоника.

По современным представлениям, полученным для глубинных зон на основании сейсмических исследований, в Земле выделяют кору, верхнюю и нижнюю мантию, внешнее и внутреннее ядро (рис. 2.1).

 

 

Рис. 2.1. Общая схема внутреннего строения Земли.

 

Средняя мощность внешней твердой оболочки Земли - земной коры - 32 км, причем на континентах она изменяется в пределах 20-70 км, в океанах-5-15 км. Глубже находится верхняя мантия, отделяемая от земной коры поверхностью раздела Мохоровичича (или, коротко, раздела Мохо) - сейсмической границей, на которой скорость продольных упругих волн Vp скачкообразно возрастает до значений более 8 км/с, тогда как в земной коре она составляет обычно 6-7 км/с (максимальное значение 7,4 км/с). Это соответствует возрастанию плотности вещества верхней мантии (до 3,3-3,7 г/см 3) по сравнению с земной корой (2,7-3,0 г/см 3).

На глубине 700-900 км верхнюю мантию сменяет нижняя мантия. Их разделяет слой Голицына - нижний слой верхней мантии, который характеризуется быстрым увеличением электропроводности вещества и ростом скоростей сейсмических волн.

На глубине около 2900 км нижняя мантия граничит с внешним ядром Земли, на границе которого резко, с 13,2 - 13,7 до 8,1 - 8,5 км/с, снижаются скорости продольных волн и полностью затухают поперечные волны. Это свидетельствует о жидком агрегатном состоянии вещества внешнего ядра.

На глубине 5100 км внешнее ядро граничит с внутренним ядром, которое считают твердым. Здесь скорость Vp скачкообразно возрастает от 10,2 до 11 км/с. Вещество внутреннего ядра обладает высокой электропроводностью, а его плотность на 70% выше, чем плотность мантии. Это дает основание к предположению о металлическом составе ядра.

Земная кора и верхняя мантия образуют так называемую тектоносферу - область проявления в Земле тектонических процессов.

В пределах земной коры выделяют по сейсмическим характеристикам три основных слоя.

Верхний из них - осадочный - характеризуется скоростями распространения продольных упругих волн в пределах 2,0 - 5,0 км/с. Его максимальная мощность обычно не превосходит 10 - 15 км (в отдельных точках отмечается до 25 км).

Следующий слой носит условное название гранитного, поскольку в нем скорость продольных волн Vp = 5,5-6,0 км/с, что соответствует гранитам. Максимальная мощность гранитного слоя 30-40 км.

Нижний слой земной коры, именуемый базальтовым, характеризуется значением Vp = 6,5-7,4 км/с. Эти значения скоростей соответствуют базальтовым породам. Мощность базальтового слоя 15-20 км.

Гранитный и базальтовый слой разделены поверхностью Конрада - сейсмической границей изменения скорости упругих волн между этими двумя слоями.

По данным современных геофизических исследований в пределах верхней мантии существует некоторый слой, более пластичный и подвижный по отношению к выше - и нижележащим слоям. В этом слое существенно понижается скорость поперечных волн, а скорость продольных не возрастает с глубиной, что свидетельствует о более низкой плотности вещества в пределах данного слоя по сравнению со смежными слоями. Называют этот слой астеносферой. Под материками она находится в интервале глубин от 100 до 250 км. Вязкость астеносферы на 2-3 порядка ниже, чем в смежных областях мантии, и составляет 1020 пуаз (1 пуаз = 0,0101972 кгс.с/м2).

Благодаря сравнительно малой вязкости и высокой пластичности астеносфера оказывается слоем, играющим особую роль: на ней как бы плавает вышележащая часть верхней мантии и земная кора. Возникает явление изостазии - относительно равновесного состояния земной коры: давление земной коры на уровне верхней границы астеносферы (около 100 км) оказывается повсеместно одинаковым, независимо от рельефа поверхности Земли. Явление изостазии было установлено еще в конце XIX в. английскими исследователями Д. Эри и Ф. Праттом, выяснившими, что крупнейший горный массив Гималаев не дает того избытка силы тяжести, который должен был бы наблюдаться, если учитывать его высоту и избыточную тяжесть.

Как отмечал чл.-корр. АН СССР В. Е. Хаин, астеносфера является областью затухания движений, связанных с перераспределением масс на поверхности земной коры. Вместе с тем она служит и амортизатором по отношению к движениям, исходящим из более глубоких слоев мантии. Но наряду с этим она является и мощным генератором движений земной коры, так как в ней происходит магмообразование; подъем же магмы вызывает перемещения блоков земной коры.

 

Изложенные общие представления о строении Земли позволяют проследить в основных чертах ее развитие, с которым связаны свойства и состояние земной коры.

Изучение процессов звездообразования привело современную космологию к заключению, в основном соответствующему гипотезе акад. АН СССР О. Ю. Шмидта, что исходным материалом для формирования как звезд, так и планет служат газопылевые туманности. Из такого холодного газопылевого облака образовалась и Земля, последующий разогрев которой связан с гравитационным уплотнением, выделением тепла радиоактивными элементами и нагреванием от ударов крупных тел.

Абсолютный возраст Земли оценивают в 5,0-5,5 млрд. лет. Начало формирования земной коры относят к 4,5-4,7 млрд. лет назад. В процессе формирования внутренних оболочек и коры Земля прошла ряд этапов, на протяжении которых произошло разделение на ядро и мантию, образовалась первичная земная кора, верхние слои которой - гранитный и осадочный - активно формировались на протяжении последних 3,5 млрд. лет в условиях взаимодействия глубинных процессов с поверхностными.

Земная кора и часть верхней мантий до границы с астеносферой, которые в геотектонике обычно объединяют под общим наименованием литосферы, по составу слагающих горных пород и тектоническому строению являются весьма сложными.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 739; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.