1.3. Внутреннее строение Земли
Слова и словосочетания
астеносфера |
надастеносферный слой |
верхняя мантия |
нижняя мантия |
геофизические методы |
поверхность Мохоровичича |
гравиметрический метод |
сейсмический метод |
земная кора |
слой Голицына |
литосфера |
слой Гутенберга |
мантия Земли |
ядро Земли |
Наша планета по составу, физическому состоянию вещества и процессам, протекающим в ней, неоднородна. Она характеризуется зональным строением, в котором различают несколько оболочек или геосфер: атмосфера, гидросфера, биосфера, земная кора, мантия и ядро.
Внешние три оболочки подвижны и не имеют постоянных границ. Вещество оболочек твердого тела Земли также неоднородно и различается по составу, состоянию, физическим свойствам, о чем свидетельствуют изменения температуры, давления, плотности и т.д.
Внутреннее строение твердого тела Земли изучают с помощью геофизических методов, из которых наиболее важное значение имеют сейсмический и гравиметрический методы. Сейсмический метод основан на изучении путей и скоростей распространения упругих волн, возникающих при землетрясениях или искусственных взрывах, а гравиметрическим методом изучают распределение силы тяжести на поверхности Земли. На основании сейсмических данных выделяются три главные оболочки Земли, в которых скорости сейсмических волн резко изменяются (рис. 9).
Земная кора (слой А) – твердая верхняя оболочка Земли. Ее мощность изменяется от 5 – 10 км под водами океанов до 50 – 75 км на континентах в горных районах (максимум под Андами и Гималаями). В среднем она составляет 33 км.
Мантия Земли распространяется ниже земной коры до глубины 2900 км от поверхности. Она подразделяется на две части: верхнюю мантию (слои В и С) до глубины 900 – 1000 км и нижнюю мантию от 900 до 2900 км.
Ядро Земли. В нем выделяют внешнее ядро (слой Е) до глубины 4980 км, переходный слой (F) в интервале глубин 4980 – 5120 км и внутреннее ядро (слой G) ниже 5120 км.
Скорость распространения продольных сейсмических волн (Vp) в земной коре в среднем 6,5 – 7,0 до 7,4 км/с, а поперечных волн (Vs) – около 3,7 – 4,1 км/с. земная кора отделяется от мантии четко выраженной сейсмической границей, ниже которой скорости продольных и поперечных волн возрастают до 8,3 км/с и 4,7 км/с соответственно. Эта сейсмическая граница получила название – поверхность Мохоровичича (сокращенно Мохо, или М) в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича.
В
слое В верхней мантии выделяется слой
пород с пониженной плотностью, называемый
астеносферой.
В астеносферном слое наблюдается
понижение скорости сейсмических волн,
особенно поперечных, и повышение
электропроводности. Это связано с
частичным плавлением вещества мантии
(до 10%). Астеносферный слой располагается
на различных глубинах: под континентами
от 80 – 120 до 200 – 250 км, под океанами от
50 – 70 до 300 – 400 км. Твердый надастеносферный
слой мантии вместе с земной корой
называется литосферой.
Ниже астеносферы (в слое С) скорость
продольных сейсмических волн резко
возрастает и на глубине 900 – 1000 км
достигает 11,4 км/с. в
нижней мантии Vp
продолжает возрастать до 13,6 км/с, а
скорость поперечных волн в основании
нижней мантии на глубине 2700 – 2900 км
составляет 7,2 – 7,3 км/с. на
глубине 2900 км выделяется следующая
сейсмическая граница раздела первого
порядка, отделяющая мантию от ядра.
Глубже этой границы скорость продольных
волн скачкообразно падает с 13,6 км/с в
основании мантии до 8,1 км/с во внешнем
ядре, а поперечные волны не проникают.
Далее во внешнем ядре (слой Е) она
постепенно возрастает до 10,5 км/с и
уменьшается до 9,5 км/с в слое F,
а затем во внутреннем ядре (слой G)
вновь увеличивается до 11,3 км/с (рис. 10).
Резкое снижение скорости продольных сейсмических волн и отсутствие поперечных во внешнем ядре, по-видимому, объясняется состоянием его вещества, обладающим свойствами жидкости.