Мантия Земли представляет собой силикатную оболочку между ядром и подошвой литосферы. Поданным О.Г. Сорохтина (1994), масса мантии составляет 67,8 % от общей массы Земли. Мантия подразделяется на верхнюю (до глубины я 400-1000 км) и нижнюю (до глубины около 2900 км). Под океанами в верхней мантии выделяется слой, в котором вещество находится в частично расплавленном состоянии.[ ...]
Относительное перемещение между пластинами вызывает трение, удары и деформации по краям или границам пластин. В основном там, где происходят землетрясения, образуются вулканы и горы. Направление относительного движения и состав пластин, океанических или континентальных в зависимости от типа коры, определяют характеристики границы или контакта между ними, которые имеют три основных типа: расходящиеся или генерирующие кора, сходящиеся или разрушающие кору и бег или сохранение коры. Тектоническая ситуация для Центральной Америки определяется взаимодействием трех пластин: Северной Америки, Карибского бассейна и Кокоса.
Мантия Земли по отношению к сейсмическим волнам ведет себя как твердое тело, поэтому за верхний предел температур принимается распределение температур около кривой плавления, зависящей от давления. Лабораторные данные по зависимости Тдл силикатов, составляющих мантию, от давления дают Т на границе ядро-мантия порядка 5 103 К (Р = 1,4106 бар).[ ...]
Тип контакта или границы между ними относится к конвергентному типу между плитами Кокоса и Карибского моря и типу между плитами Северной Америки и Карибского моря. В глобальном масштабе явление вулканизма наблюдается в трех основных типах сред. В пределах расходящегося типа или формирования коры, наиболее характерной особенностью которой являются океанические хребты или подводные хребты. Примером этого является Дорсал Среднего Атлантического океана, который, как следует из его названия, представляет собой горный массив вулканического происхождения, который проходит через центр и весь Атлантический океан.
В мантии Земли, по данным А. П. Виноградова, находится не менее 13-15 млрд. км3 химически связанной воды, т. е. примерно в 13-15 раз больше, чем в Мировом океане и на суше.[ ...]
Ядро Земли - наиболее плотная центральная часть (геосфера) Земли. Его плотность составляет от 9400 кг/м3 в периферической области до 17200 кг/м3 (в два с лишним раза выше, чем у железа) в более глубоких слоях; давление достигает 140-350 ГПа (1,4-3,5 млн атм.), температура 2000-5000°С. Предполагают, что по химическому составу вещество ядра сходно с веществом мантии Земли, но находится в металлическом состоянии.[ ...]
Вулканизм, связанный с этим типом среды, характеризуется эффузивными извержениями с большими выделениями лавы и газов не очень жестоким образом, по трещинам. Пример этого - вулканы Исландии. В пределах зон конвергентного типа или субдукции. В этом типе предела сходятся две пластины литосферы, самая холодная или самая старая из них получает или подступает под другим. Это может произойти между двумя плитами океанической коры или одной океанической и другой континентальной. В последнем случае океанические субдукты ниже континентальной плиты.
При описании Земли выделяют т.н. геосферы - концентрические оболочки планеты различной плотности и химического состава. В направлении от периферии к центру Земли различают магнитосферу, атмосферу, земную кору, мантию Земли и ядро Земли (табл. 5.1).[ ...]
В пределах верхней мантии Земли, не превышающей глубину 410 км, обнаружен слой, характеризующийся своеобразным состоянием вещества, менее вязким и более пластичным, чем выше- и нижележащие слои Земли. Этот слой менее плотных "размягченных" горных пород, называемый астеносферой, рассматривается как слой относительно подвижного состояния вещества, что обусловлено его части чны м плавлением.[ ...]
Примером этого процесса является то, что породило так называемое Тихоокеанское Кольцо Огня, которое характеризуется образованием великих горных хребтов, таких как Анды; дуги или вулканические оси, такие как Центральноамериканская вулканическая цепь, и большая сейсмическая активность, например, зарегистрированная в Центральной Америке параллельно с тихоокеанским побережьем.
Давление и температура
Эта третья среда не связана с распределением границ между пластинами. Его происхождение связано с горячими областями, очень локализованными внутри мантии и которые остаются спокойными относительно движения пластин, отсюда и название горячих точек. Магма при достижении поверхности образует вулканы и движение плиты в горячей точке вызывает образование вулканических островных цепей, подобно тому, как это происходит при медленном прохождении листа бумаги над освещенным соответствием. Самый яркий пример - острова Гавайи, которые находятся в середине Тихоокеанской плиты.
Литосфера - твердая оболочка Земли, толщина которой колеблется в пределах от 50 до 200 км. Суша занимает около 29% поверхности земного шара. Верхняя часть литосферы образует земную кору, толщина которой на континентах доходит до 50...75 км, под дном океанов - 5... 10 км, а нижняя - верхнюю часть мантии Земли. Граница между этими частями литосферы определяется по скачку в изменении скорости распространения продольных и поперечных упругих сейсмических волн (так называется граница Мохоровичича, или поверхность М).[ ...]
Современные данные о сейсмических границах
Вулканы классифицируются по типу структуры или вулканическому строению, а также по типу активности или извержения, которые они представляют. Оба аспекта связаны с тектонической средой, которая породила их. С другой стороны, этот тип классификаций не является точным, и один и тот же вулкан может сочетать различные структуры, а также существующие изменения в модальности типа извержения. Из-за своей структуры вулканы классифицируются как.
Они имеют коническую форму с центральным кратером, вулканическое здание образовано последовательными слоями лавовых отложений, шлаков, песка и золы из разных извержений. Большинство вулканов в Гватемале относятся к этому типу. Они являются результатом больших извержений, из-за которых центральная часть или все вулканическое здание разрушаются или разрушаются, оставляя большой кратер или кальдеру. Примерами такого типа структуры в Гватемале являются, например, котлы Атитлан и Аматитлан.
Ниже, до глубины 2900 км, располагается мантия Земли. Мантия Земли разделяется на верхнюю до глубины 950 км и нижнюю до 2900 км, характеризуется более однородным строением и непрерывным (по мере углубления) возрастанием плотности вещества от 3,5 до 5,6 г/см3, а также повышением температуры. На долю мантии приходится 41% массы Земли.[ ...]
Они характеризуются наличием больших гор с нежным наклоном, образованным наложением рек жидкой лавы. Примерами этого типа являются вулканы Гавайских островов. Они представляют собой меньшие структуры по сравнению с предыдущими, с крутыми склонами и продуктом накопления очень вязких лав и потоков блоков и искрящейся золы. Примером этого является купол Сантьягуито, расположенный к юго-западу от вулкана Санта-Мария.
Это относительно небольшие конусы, которые, как видно из их названия, образованы накоплением золы и шлака. Примером этого являются все холмы, выровненные в основном по вине Джалтатагуа и графа Ипала. Другие типы структур формируются комбинацией некоторых из вышеперечисленных, все они суммированы на рисунке 1.
ЛИТОСФЕРА - верхняя твердая оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества. Включает земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность Л. - 50-200 км, в том числе земной коры - до 50-70 км на континентах и 5-10 км на дне океана.[ ...]
Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли (почва), включающая земную кору и верхнюю мантию Земли. Почва обладает Рядом свойств, присущих живой и неживой природе; она образо-. сь под совместным воздействием гидросферы, атмосферы, 3 ИвЬ1х и мертвых организмов. Основными факторами почвообра-Вания являются время и климатические условия. Так, полоска СоЧвЫ толщиной 2 см в зависимости от климатических условий д ется природой в течение 200-600 лет.[ ...]
Из-за своего вида деятельности вулканы классифицируются в соответствии с эруптивной моделью, наблюдаемой в наиболее изученных вулканах, и имеют определенное поведение. В общем, мы находим семь типов или типов извержений, это. Гавайский тип: он характеризуется обильным выходом из очень жидкой магмы, которая образует крупные реки, лавовые озера. Газы выпускаются спокойно. Сильные извержения редки, и газы могут продвигать лавовые фонтаны, достигающие 500 м. высоты.
Они сопровождаются реками лавы и выбросами газов и часто строят шлаковые конусы довольно быстро. Примером такого вида деятельности является вулкан Пакайя. Вулканический тип: извержения менее часты и более жестокие, главным образом из-за того, что магма более вязкая, и поэтому высвобождение газов является более сложным. Такие извержения сопровождаются большим облаком газов, нагруженных золой, песком и фрагментами горных пород, достигающих нескольких километров в высоту. После взрыва, который очищает дымовую трубу, хотя и редко, может протекать ток лавы, либо через главный кратер, либо через боковую щель.
Земная кора - твердая внешняя оболочка Земли толщиной до 70 км в горных областях, около 30 км под равнинами, 5-7 км под океанами. Верхняя часть земной коры - осадочный слой, он состоит из осадочных пород, средняя - «гранитный» слой (выражен только на материках), нижняя - «базальтовый» слой. Под земной корой располагается мантия (толщиной около 2900 км). Занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Мантия Земли состоит, видимо, преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. С процессами, происходящими в верхней (граничащей с земной корой) мантии Земли, тесно связаны тектонические движения, вулканизмы, горнообразование и др.[ ...]
Плинийский тип: они очень сильные извержения, которые поднимают вертикальные столбцы газов, пирокластов и фрагментов скалы на нескольких десятках километров высоты. Они часто сопровождаются крахом верхней части вулканического здания. Примером такого рода извержения был вулкан Санта-Мария 24 октября.
Тип Пелеано: Они также характеризуются высоким индексом взрыва, связанным с вязкой магмой с высоким содержанием газа. Они могут производить взрывы горных пород, газов и сильно измельченной магмы, направленные боковым образованием огненных облаков или пирокластических потоков. Например, вулкан Сантьягуито.
ЛИТОСФЕРА - верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.[ ...]
Земная кора и верхняя (твердая) часть верхней мантии Земли составляют литосферу.[ ...]
Литосфера - внешняя относительно прочная оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии Земли. Поверхность Земли обладает значительной неоднородностью по высоте: от 8848 м над уровнем моря (г. Джомолунгма) до 11034 м (Марианская впадина).[ ...]
Основной особенностью является выброс огромных объемов лавы через трещины или трещины. Некоторые из них образуют тонкие коллады, которые покрывают огромные площади. В отличие от всех предыдущих, магмы не растет. Он обычно представляет эманацию водяного пара и газов в окрестностях или склоны вулкана, которые могут длиться долго и иногда усиливаться в сезон дождей.
В некоторых случаях они могут производить взрывы, образующие небольшие кратеры. Основными продуктами сыпи являются: газы, лава и горячие твердые фрагменты или в раскаленном состоянии. Тип магмы и количество газов определяют тип извержения. Увеличивая концентрацию этого вещества, вязкость увеличивается. В Гватемале наиболее ликвидными лавами являются те, что были у Пакаи, за которыми следуют Валкан де Фуэго и, наконец, те, что были у Вулкана Сантьягуито.
По современным представлениям эффективная вязкость мантии Земли находится в пределах 1023- 1024 П , поэтому для возникновения в ней сквозной тепловой конвекции достаточно сверх-адиабатического перепада температуры всего в 1-10° С. При этом, правда, возникнет исключительно вялая конвекция, но ведь реальные значения АТ вполне могут достигать и нескольких десятков градусов.[ ...]
Выпуск или расширение газов, растворенных в магме из-за уменьшения давления, представляет собой силу, которая приводит магму вверх. Концентрации их варьируются от одного вулкана к другому и в том же вулкане на разных стадиях или фазах в извержении. Весь фрагментированный твердый материал разного размера и формы, который высвобождается во время извержения, обычно называют пирокластами. По своим размерам они делятся на.
Исследования мантии и границы Мохоровичича
Блоки, являются фрагментами скалы неправильной формы, которые были частью вулканического конуса. Его размеры составляют 64 мм. в дальнейшем. Вулканические насосы, являются лавовыми массами пластической консистенции, которые при выбросе в воздух затвердевают, образуя округлые и аэродинамические формы. Его размеры варьируются от нескольких до нескольких десятков сантиметров.
Существует ряд сложностей при определении плотности внутри Земли по уравнению Адамса-Вильямсона. Эти трудности связаны с наличием в недрах границ разрыва, фазовых переходов и т. п. Учет этих сложностей различными способами в последние десятилетия дал возможность построить очень детальное распределение плотности в верхней мантии Земли и далее до границы мантии с ядром.[ ...]
Зола: общий термин для очень тонкого материала, который образуется при фрагментации магмы. Он переносится ветром на большие расстояния, его размеры составляют менее 2 мм. Изучение вулканов важно, потому что они дают нам информацию о процессах, происходящих внутри Земли, как мы видели ранее. Во время эволюции планеты вулканизм был источником воды и газов, которые породили океаны и атмосферу, жизненно важные для возникновения жизни. С другой стороны, его деятельность представляет угрозу или опасность для близлежащих групп населения.
В Гватемале вулканы образуют очень важный топографический барьер, формируют климат, создают плодородные почвы и являются источниками минеральных и энергетических ресурсов. Все это способствовало существованию важных населенных пунктов в его окружении.
Литосфера (от греч. ШИов - камень) - верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу - астеносферой (слоем пониженной твердости, прочности и вязкости, расположенным в верхней мантии Земли). Мощность литосферы колеблется в пределах 50-200 км. Процесс преобразования литосферы живыми организмами, начавшийся около 450 млн лет назад, привел к образованию почвы, ее мощность достигает 2-3 м.[ ...]
Наблюдение или мониторинг состоит в постоянном и систематическом измерении изменений, происходящих в вулкане. Среди них мы имеем: сейсмическую активность, деформацию земли из-за изменений наклона, оседания или возвышения почвы, изменения температуры и химического состава фумарол, тепловых источников и выделяемых газов.
Оценка опасности или вулканической угрозы состоит в изучении истории извержения каждого вулкана, чтобы узнать прошлое поведение, частоту и тип извержений, распределение, размер и свойства отложений выброшенного материала. Основными опасностями, вызванными извержением вулкана, являются: пирокластические падения, потоки или лавовые потоки, приоклистические потоки или огненные облака, полное или частичное разрушение вулканического строения, лахаров или потоков мусора и газов.
Как показали О.Сорохтин и С.Ушаков , на планетной стадии развития Земли действовал эффективный механизм химико-плотностной дифференциации земного вещества. Детальное же изучение энергетического баланса Земли привело этих исследователей к заключению, что и сегодня этот процесс не только продолжает действовать, но является наиболее мощным из всех других эндогенных энергетических процессов. Более того, благодаря действию механизма гравитационной дифференциации земного вещества в мантии Земли возникает и развивается интенсивная конвекция, приводящая к перемешиванию ее вещества и дрейфу литосферных плит на поверхности Земли.[ ...]
Большинство из них затрагивают только районы, соседствующие с вулканом, в радиусе от нескольких до нескольких десятков километров. Но другие в сочетании с погодными условиями, особенно ветром и дождем, могут перевозиться на большие расстояния, как в случае с зольными и буровыми течениями через реки, называемыми лахарами. Последнее может произойти даже через несколько месяцев после извержения. Другим побочным эффектом являются кислотные дожди, вызванные взаимодействием дождя и сильной эманацией газов.
В Гватемале имеется 324 идентифицированных структуры вулканического происхождения, из них 34 называются вулканами, 11 имеют исторические события активности, а 3 в настоящее время являются наиболее активными и 1 - с фумарольной активностью, такими как Пакая, Фуэго, Сантьягуито и Такана, из-за его структуры Пакая, Фуэго и Такана относятся к типу стратовулкано и Сантьягуито, состоящему из 4 дацитовых куполов. В таблице показано: географическое положение, высота над уровнем моря в метрах, относительная высота, отдел, в котором они находятся, тип вулкана, состав и значительные исторические извержения главных вулканов Гватемалы.
Литосфера (от лат. «лито» - и «сфера») - внешняя верхняя оболочка планеты Земля - «земная кора», часть верхней мантии Земли. Толщина ее составляет от 50 до 75 км.[ ...]
ЮВЕНИЛЬНЫЕ ВОДЫ - подземные воды, поступающие в подземную гидросферу из глубин Земли, где они образуются в результате дегазации вещества мантии Земли (ср. вадозные воды).[ ...]
Через рифтовые долины на дно океана из мантии Земли периодически изливаются раскаленные массы магматического расплава. Лава растекается, твердеет и образует тонкую океаническую кору. Новые порции лавы как бы раздвигают старую кору, заставляя ее перемещаться от срединных хребтов в горизонтальном направлении со скоростью нескольких сантиметров в год. Спустя миллионы лет эти участки уходят в глубокие желоба, обнаруженные под водой у краев континентов. Океаническое дно, двигаясь наподобие гигантского конвейера, постоянно обновляется, а материки, впаянные в океаническую кору, дрейфуют вместе с ней
АСТЕНОСФЕРА [от гр. asthenos - слабый и sphaire - шар] - слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Расположена под континентами на глубине ок. 100 км, под океанами - ок. 50 км. А. - основной источник магмы; в ней происходят процессы, обуславливающие геодинамику литосферы (горизонтальное перемещение литосферных плит, или т. н. дрейф континентов).[ ...]
ВУЛКАНЙЧЕСКИЙ ОЧАГ -изолированная камера или резервуар магмы в земной коре и верхней мантии Земли, откуда происходит питание вулкана. Глубинные В. о. располагаются в 5-70 км от поверхности земли (напр., у вулкана Ключевская сопка на Камчатке и др).[ ...]
Твердая земная кора ограничена сверху атмосферой и гидросферой, а снизу поверхностью мантии Земли. Ее средняя мощность достигает 33 км. Масса коры составляет 0,8% общей массы Земли, а ее плотность изменяется в пределах 2,7-2,9 г/см3. Кора сложена твердыми горными породами.[ ...]
Достаточно детально сейсмическими и другими геофизическими методами изучена верхняя мантия Земли. Эта часть Земли наиболее доступна для геофизического изучения и наиболее важна для жизни человечества. Верхняя мантия простирается от границы Мохо до глубины 400 км. В состав верхней мантии входит нижняя часть литосферы и верхняя часть астеносферы. Литосфера представляет собой каменную (твердую и прочную) верхнюю оболочку Земли. Ее толщина меняется от 50 до 150 км в разных регионах Земли, следовательно, литосфера включает земную кору и часть верхней мантии, в которой мантийное вещество настолько остыло, что превратилось в горную породу.[ ...]
БАЗАЛЬТОВЫЙ СЛОЙ -■ нижний слой земной коры, расположенный между гранитным слоем и верхней мантией Земли.[ ...]
Астеносфера (от греч. ав епеБ - слабый и сфера), слой пониженной твердости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли. Расположен на глубинах около 100 км под континентами и около 50 км под дном океана; нижняя его граница находится на глубинах 250 - 350 км. Не исключена прерывистость слоя. Вязкость вещества астеносферы 1019-1023 пз, ниже и выше границ астеносферы они не менее 1023 пз. Предполагается, что в пределах астеносферы, в связи с низким пределом текучести, происходит медленное перетекание масс в горизонтальном направлении под влиянием неравномерной нагрузки со стороны земной коры. Наличие астеносферы объясняется высоким геотермическим градиентом, высокой температурой вещества астеносферы, близкой к температуре плавления, и процессами релаксации. В пределах астеносферы лежат обычно очаги питания вулканов и осуществляется перемещение подкорковых масс, которые сопровождаются изменением формы залегания, объема, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород. Эти изменения происходят под действием глубинных сил Земли, порождающие в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига, так называемые тектонические процессы.[ ...]
Некоторое превышение приходной части бюджета над расходной связано с продолжающейся дегазацией верхней мантии Земли, а также с постепенным выветриванием горных пород. К этим естественным причинам следует добавить также увеличение эолового (ветрового) выноса и дополнительного поступления с речным стоком минеральных компонентов вследствие антропогенного опустынивания, сведения лесов на огромных территориях и эрозии почв.[ ...]
В работе была развита теория подобия для конвекции вязкой жидкости, результаты которой в применении к верхней мантии Земли согласовывалась с данными численных экспериментов по моделированию в ней конвекции, приводящей к движению литосферных плит - дрейфу континентов. Теория подобия справедлива, строго говоря, для чисел Рейнольдса Ие [ ...]
Оказалось, что система уравнений В. Я. и С. Я. Сер-гиных так же, как и уравнения В. А. Костицына, допускает периодические решения. Заметим, что упругие свойства мантии Земли ими не учитывались. Колебательный характер оледенений вызывался механизмом другого типа.[ ...]
С середины 1970-х гг. Голицын занялся разработкой теории конвекции, в том числе с учетом вращения. Эта тематика имеет приложения ко многим природным объектам: к мантии Земли и ее жидкому ядру, атмосферам планет и звезд, к океану. Для всех этих объектов получены простые формулы, объясняющие данные наблюдений или результаты численного моделирования. Им развита теория и организован цикл экспериментальных работ по конвекции вращающейся жидкости. На этой основе объяснены сила ветров и размеры тропических и полярных ураганов.[ ...]
Земная кора имеет среднюю толщину (мощность) 33 км и состоит из твердых каменных масс (минералов и горных пород). По своему составу и мощности она неодинакова в различных ее частях. Раздел между корой и ниже расположенной мантией Земли был установлен югославским ученым А. Мохоровичем и назван по его имени (раздел Мохоровича). Ниже этого раздела (границы) плотность вещества увеличивается до 3,3 г/см3.[ ...]
Разрыв сплошных горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при относительных перемещениях соседних блоков в коре или мантии Земли. Относительные перемещения блоков не происходят внезапно, в момент разрыва, а нарастают постепенно в течение более или менее длительного времени. Движение в момент землетрясения состоит только лишь из упругой отдачи - резкого смещения сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации. Это движение заметно на расстоянии в нескольких километрах от разрыва. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва. Площадь поверхности, с которой они излучаются, сначала очень мала, но затем быстро увеличивается и становится большой. Скорость ее распространения не превосходит скоростей поверхностных волн. Энергия, освобожденная во время землетрясений, до землетрясения была энергией упругой деформации горных пород.[ ...]
Область биосферы постоянно расширяется; этому способствует научно-технический прогресс, в частности применение самолетов, ракет, космических кораблей, а также проникновение человека в земные недра, например бурение глубинных скважин вплоть до мантии Земли. Теперь биосфера включает в себя верхнюю часть твердой земной оболочки - литосферы, всю гидросферу и атмосферу вплоть до стратосферы.[ ...]
В 1970-80-х гг. были установлены теоретически и проверены экспериментально выражения для характерных масштабов конвекции в вязком и развитом турбулентном режимах в отсутствие и при наличии вращения . Это позволило объяснить скорости конвективных движений в мантии Земли и в ее жидком ядре, скорости глубокой конвекции в океане и ряд астрофизических явлений на быстро вращающихся пульсарах .[ ...]
Твердым основанием ПТК является их литогенная основа. Под литогенной основой ПТК Н.А.Солнцев предложил понимать земную кору, которая развивается относительно независимо как единое природное тело. Земная кора обладает свойствами твердого тела и отделяется от верхней мантии Земли поверхностью Мохоровичича, или поверхностью Мохо. Верхняя мантия, в отличие от земной коры, обладает вязкостью, пластичностью и текучестью. Земная кора как бы погружена в мантию и плавает на ней.[ ...]
Остаются три возможности, подлежащие тщательному исследованию: а) токи могут распространяться в хорошо проводящей массе океанических вод ; б) токи могут распространяться в хорошо проводящих массах воздуха ионосферы ; в) токи могут распространяться в проводящих массах под мантией Земли .[ ...]
В § 2 уже говорилось о значительных изменениях элементов геомагнитного поля, происходящих на наших глазах: об относительно быстрых изменениях угла склонения D; в § 3 отмечалось, что за одно лишь столетие потенциал главного диполя (Симонова - Гаусса) уменьшился почти на 7%. Совершенно очевидно, что подобные явления нельзя относить за счет каких-либо геологических изменений в твердом теле Земли. Эти явления «молниеносны» в геологических масштабах времени. Значит, надо искать причину этих явлений в каких-то токах, идущих, вероятней всего, в подвижных частях планеты - в атмосфере, в океане и в расплавленном веществе под мантией Земли. Карта рис. 637 особенно настойчиво подчеркивает такое предположение. Она заставляет думать, что дополнительное магнитное поле, налагающееся на умовско-лебедевское, органически связано с распределением океанов на нашей планете.[ ...]
К числу процессов, приводящих к генерации тепла в недрах, относятся эндогенные (радиоактивный распад элементов, превращение механической энергии тектонических движений в тепловую, различного рода экзотермические реакции и др.) и экзогенные (солнечная и космическая радиация). Теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют о преимущественно эндогенном источнике тепловой энергии Земли в результате распада радиоактивных элементов. Под действием радиоактивного распада 2-3 млрд. лет назад на глубине 150-600 км в зависимости от исходных термических параметров (коэффициент теплопроводности, генерация теплового потока и т. д.) в мантии Земли была сформирована расплавленная зона. Дальнейшая эволюция расплавленного слоя привела к формированию современного геотермического поля земной коры.[ ...]
Характерную особенность имеет недипольная часть главного поля: она дрейфует с течением времени на запад. Явление западного дрейфа было замечено еще в XVII в., однако только в середине XX столетия удалось установить скорость дрейфа. Разные элементы геомагнитного поля дрейфуют с несколько различными скоростями, в среднем скорость западного дрейфа равна 0,2° в год. Это означает, что полный оборот недипольно-го поля вокруг оси вращения Земли может произойти за 1800 лет. Предполагается, что физическим механизмом западного дрейфа является более высокая угловая скорость вращения мантии Земли по сравнению с внешним ядром.[ ...]
Высоты геоида пропорциональны амплитудам гравитационных аномалий. Интересно то, что аномалии не связаны с топографическими особенностями поверхности (горы, впадины и т.п.), кстати последние и не описываются поверхностью геоида. Из этого следует важнейший вывод: континентальные области изостатически скомпенсированы, т. е. материки как бы плавают в подкоровом субстрате, словно гигантские айсберги в полярных морях. Аномалии силы тяжести вызваны различными флуктуациями плотности в коре и мантии Земли.[ ...]
Древнейшими элементами структуры континентальной коры являются древние платформы - обширные, тектонически мало подвижные массивы. Платформы разделяются и окаймляются тектонически активными геосинклинальными областями, характеризующимися большой амплитудой вертикальных движений и высокой сейсмичностью. Протяженность геосинклинальных областей составляет десятки тысяч, а ширина - сотни и даже тысячи километров. Таким образом, к геосинклинальным областям относится достаточно большая часть поверхности современных континентов (около 10 % площади земного шара), а сами они включают разломы (рис. 1.11), часто рассекающие всю толщу коры и проникающие в верхнюю мантию Земли. Такие разломы служат каналами для восходящих гидротермальных растворов и глубинных газов.[ ...]
Подземные воды характеризуются сложными условиями формирования газового состава. Спектр газов в подземных водах исключительно широк: углеводородные газы, диоксид углерода, сероводород, азот, кислород, аргон, гелий и другие газы. Условия их образования очень разнообразны: химические реакции, воздействие на горную породу высоких температуры и давления, радиоактивный распад, биохимическое превращение вещества и т. д. Большинство углеводородных газов подземных вод образовалось в результате деструкции захороненного ОВ пород. В процессе деструкции ОВ генерируются и неуглеводородные газы (диоксид углерода, сероводород, азот, водород), которые могут образоваться и при минеральных превращениях в процессе лито-и метагенеза, а также в результате различных процессов дегазации верхней мантии Земли. Благородные газы, по-видимому, генетически более однородны, будучи продуктом распада радиоактивных элементов в земной коре и верхней мантии.[ ...]
А.Вегенер выдвинул предположение, что в конце палеозоя - начале мезозоя, около 200 млн лет назад все материки были сгруппированы в единый гигантский континент, который он назвал Пангеей. Этот суперконтинент состоял из двух крупных частей: северной - Лавразии, объединявшей нынешнюю Европу, Азию (без Индии) и Северную Америку, й южной - Гондваны, включавшей в себя Южную Америку, Африку, Антарктиду, Индостан и Австралию. Между юго-восточной границей Лавразии и северо-восточной - Гондваны в виде огромного залива находилась впадина океана Тетис. Первоначально гипотеза А.Вегенера основывалась на поразительном сходстве в очертании берегов Африки и Южной Америки. Однако в дальнейшем, отстаивая свою концепцию дрейфа материков, ученый черпал новые факты для ее подтверждения, в палеонтологии, палеоклиматологии, геологии, минералогии. Благодаря своей простоте и наглядности, предложенная А.Вегенером гипотеза дрейфа континентов дала мощный импульс развитию идей мобилизма. Однако в то время А.Вегенер не смог указать силы, ответственные за передвижение континентов и обладающие достаточной энергией для образования обширных горных систем. Позднее голландский геофизик Ф.Венинг-Мейнес предположил наличие конвективных течений в мантии Земли, а англичанин А.Холмс и американец Д. Григе связали их с дрейфом материков. И все же в те годы еще не было достаточно убедительных доказательств гипотезы А.Вегенера, поэтому большинство геологов относились к ней скептически.
Внутреннее строение
Общая структура планеты Земля
Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя - твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:
Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм). Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов.
Земная кора
Земная кора - это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича. Бывает два типа коры - континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.
Мантия Земли
Глубина км Слой Плотность г/см³
0-60 Литосфера (местами варьируется от 5 до 200 км)
0-35 Кора (местами варьируется от 5 до 70 км) 2,2-2,9
35-2890 Мантия 3,4-5,6
100-700 Астеносфера
2890-5100 Внешнее ядро 9,9-12,2
5100-6378 Внутреннее ядро 12,8-13,1
Мантия Земли
Мантия - это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами - породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору.
Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5-70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору.
Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты. Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции.
