5 Внутреннее строение земли

Внутреннее строение Земли изучается геофизическими методами, в основном сейсмическим, основанным на изучении особенностей распространения продольных и поперечных волн, возникающих при землетрясениях (естественных и искусственных). Продольные волны – волны сжатия - приходят на сейсмостанции первыми (скорость 5-8 км/сек) и проникают как в твердую, так и в жидкую среду. Поперечные – волны сдвига- имеют меньшую скорость и распространяются только в твердой среде. Скорость распространения тех и других волн зависит от плотности вещества. На резких границах сред волны преломляются и отражаются.

Изучается внутреннее строение Земли также путем бурения скважин, но самая глубокая скважина не достигает 15 км (Кольская сверхглубокая скважина). Поэтому скважинами пройдена самая поверхностная толща горных пород.

Изучение путей и скоростей распространения сейсмических волн привело к установлению ряда закономерностей внутреннего строения нашей планеты. Установлено концентрически-слоистое строение Земли.

Внешний слой – земная кора- имеет в среднем мощность около 30-40 км, варьируя от 5 (под океанами) до 70-80 (на суше в горных областях). От нижележащего слоя земная кора отделяется границей Мохоровичича (Мохо, М), названной в честь югославского ученого, установившего ее. Под границей Мохо находится мантия, нижняя граница которой проводится на глубине 2900 км. Мантия подразделяется на три слоя: верхняя, средняя и нижняя мантии. За многие процессы, протекающие в географической оболочке (в земной коре) в наибольшей степени ответственна верхняя мантия. Здесь располагаются глубокофокусные очаги землетрясений. Под мантией находится ядро Земли с его внешней и внутренней частями. Внешнее ядро сложено жидким (расплавленным) веществом, внутреннее – твердым.

Плотность вещества Земли в среднем составляет 5,52г/см³ , гранитный слой – 2,7 , базальтовый- 2,8, верхней мантии - 3,0 и более, в центре ядра Земли- 12-17 г/см³.

Давление внутри Земли. На глубине 1 км давление составляет 1000 атмосфер, на глубине- 10 км – 2 500, в центре ядра Земли – 3,5 млн. атмосфер.

Химический состав земной коры. Земная кора преимущественно сложена восмью элементами: кислородом – 49% (весовых процентов), кремнием – 29,5%, алюминием-8,0%, железом-4,6%, кальцием- 2,9%, натрием - 2,5%, калием-2,5%, магнием-1,9%. Прочие в сумме составляют 0,97%.

Химический состав Земли. В вещественном составе Земли преобладают несколько элементов: железо-34,6%, кислород-29,5%, кремний-15,2%, магний-12,7%, никель-2,4%.

Внутреннее тепло Земли. О том, что температура недр Земли высока, говорят раскаленные извергавшиеся вулканические вещества: лава, вулканические бомбы и пепел, газы. Температура лавы достигает 1200-1300⁰. Как же распределяется температура с глубиной? Тело планеты делится в температурном отношении на 2 части: гелиотермический и геотермический слои. Точнее, слоем можно назвать лишь внешние 20-30 м на суше ( в Океане он имеет большую мощность), тепловые свойства которых определяются солнечной радиацией (гелиотермический слой). Геотермическая часть Земли – собственно вся Земля, где температура определяется ее внутренним теплом, вырабатывающимся преимущественно за счет наличия радиоактивных элементов, распад которых сопровождается выделением тепла. Между гелио- и геотермическими слоями существует слой с постоянной температурой, равной среднегодовой температуре данного места. Распределение температуры в геотермическом слое подчинено определенным закономерностям. В среднем, температура возрастает на 1⁰ с углублением на каждые 33 м. Эти 33 м называют геотермической ступенью. В активных тектонических зонах она сокращается, иногда до 1метра и менее (в р-не Паужетских источников на Камчатке –0,7м), в платформенных структурах – существенно увеличивается (в Мончетундре – 177,7м). В центре Земли температура около 4 000-5 000⁰.