17.08.2019 г. Главная arrow Сейсмика arrow Структура земли arrow Современные представления
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Современные представления Печать E-mail
Автор Administrator   
12.06.2009 г.

Структура земли
В. А. Магницкий

1. Современные представления о внутреннем строении Земли

Основными данными о строении внутренних частей Земли являются в настоящее время результаты наблюдений за временами пробега различного рода сейсмических волн, периоды собственных колебаний Земли, которые наблюдаются при сильных землетрясениях, результаты наблюдений за вариациями магнитного поля Земли, результаты наблюдений за движением искусственных спутников, гравиметрические, геотермические измерения. Кроме того, для изучения строения и путей развития верхних частей Земли огромный материал дают результаты различного рода геологических, геохимических, географических наблюдений, а также данные вулканологии и геодезии.

На основании результатов вышеперечисленных наблюдений внутренние части Земли подразделяются на следующие оболочки: слой А, или кора, слой В и слой С, которые образуют верхнюю мантию Земли (слой С называется еще переходным слоем), слой D, или нижняя мантия Земли. Все эти слои находятся в эффективно твердом состоянии, а слой В содержит везде или в ряде крупных регионов прослойку с пониженными скоростями сейсмических волн. Земная кора имеет в различных районах разную толщину, меняющуюся от 5 до 80 км (в горных районах). Слой В заканчивается на глубине около 400 км, слой С занимает область глубин от 400 до 900 км, глубже идет слой D до. глубин 2900 км. Глубже 2900 км лежит ядро Земли, или слой Е. Этот слой находится в жидком состоянии и заканчивается на глубине около 5000 км. Глубже и до самого центра Земли лежит внутреннее ядро, находящееся опять в эффективно твердом состоянии. Следует отметить резкое повышение
электропроводности при переходе к нижней мантии и к ядру.
Данные о скоростях сейсмических волн позволяют поставить вопрос и об изменении плотности внутри Земли. Кроме данных о скоростях при этом используются данные о массе Земли, о моменте инерции Земли, о плотности горных пород самых верхних слоев и, в последнее время, данные о собственных колебаниях Земли и о скоростях длиннопериодных поверхностных волн. Этих данных пока недостаточно для становления в среднем для Земли однозначного закона распределения плотности, но различие между разными вариантами очень невелико. Основное ограничение на выбор закона плотности дают масса и момент инерции Земли. Пользуясь этими данными и скоростями сейсмических волн, были получены верхний и нижний пределы плотности в недрах Земли, показанные пунктиром на рис. 1. К сожалению, эти пределы не совсем твердые, так как они вычислены в предположении адиабатического хода   температуры и  при значении относительного момента инерции /=0,3336, полученном из гравиметрических данных. Новое, наиболее точное значение 7=0,33089, оно получено по данным о движении искусственных спутников2. Однако учет этих новых данных вряд ли сильно изменит пределы.

На рис. 1 сплошной кривой нанесен закон изменения плотности, получивший название «модель Гутенберга -Буллена А»; этот закон считается сейчас наиболее близким к истине, так как он удовлетворяет наибольшему числу наблюдательных данных3. Однако этот закон подлежит некоторым небольшим поправкам, так как он тоже вычислен при старом значении и, кроме того, можно получить модель, лучше удовлетворяющую данным о собственных колебаниях Земли. В качестве крайнего примера, говорящего, как могут повлиять эти данные, на рис. 1 линейным пунктиром приведена плотность, полученная с новым значением 7 и хорошо удовлетво¬ряющая всем периодам собственных колебаний, как они сейчас известны. Однако эта модель вызывает сильные сомнения с физической точки зрения. Она требует, начиная с глубины 1600 км, наличия огромного сверхадиабатического градиента температуры и требует удаления атомов железа из этой зоны в значительной степени путем диффузии в ядро. И то и другое физически представляется крайне невероятным4. Однако если последняя модель в будущем все же подтвердится, то перед нами встанут большие проблемы физического и космогонического порядка, так как современные взгляды по этому вопросу не объясняют такого хода плотности.
Как видно из рис. 1, в любом случае возможные изменения плотности не велики. Если плотность известна, то по скоростям сейсмических волн можно определить и упругие свойства Земли. Так как поперечные волны не проходят через жидкость, то вся Земля находится в эффективно твердом состоянии за исключением ядра, кото¬рое обладает свойствами жидкости. Жидкое состояние ядра доказывается и недавно открытым явлением нутации земной оси с периодом около суток. Такая нутация возможна только при наличии жидкого ядра. Что касается упругих коэффициентов коры и мантии Земли, то они очень велики, больше, чем у лучших сортов легированных сталей. По плотности можно довольно уверенно определить давление и силу тяжести внутри Земли. Давление на глубине 30—40 км достигает 10000 атм, на глубине 300 км—100000 атм, на границе ядра 1,5 млн. атм, в центре Земли около 3,5 млн. атм. Сила тяжести в мантии почти постоянна, от границы ядра равномерно убывает к центру до нуля5. Из механических свойств Земли наименее изучена вязкость, она будет рассмотрена особо.
Если механические свойства земных недр известны в общем довольно хорошо, то гораздо хуже обстоит дело с температурой. Нам известен средний тепловой поток из недр Земли порядка 1,5 • 10~6 кал/см2 • сек, известно содержание  радиоактивных  элементов, генерирующих тепло, в горных породах вблизи поверхности Земли и в метеоритах, известны температуры вулканических лав и глубина их зарождения. Кроме того, может быть вычислен ход адиабатической температуры с глубиной и ход кривой плавления, что в сочетании с жидким — расплавленным состоянием ядра дает некоторые сведения о температуре таких глубин.   По-видимому, температура   на глубине 100 км близка к точке  плавления, что доказы¬вается наличием очагов питания вулканов на этих глубинах. Следовательно, здесь можно ожидать температуры от 1000 до 1500° С. К границе ядра температура поднимается до 3000—4000° С.  Рост температуры в  ядре, видимо, незначителен.
Сразу отметим, что вопрос о тепловой истории Земли еще очень неясен. Это объясняется главным образом неясностями, связанными с начальным этапом развития планеты, и в еще большей мере неопределенностью в вопросе о распределении и количестве источников тепла внутри Земли, неуверенностью в величинах теплофизических констант. В разных вариантах можно получить почти любой ответ, Земля может и остывать и ся, или ее верхние части могут остывать, а глубокие нагреваться6. В этом вопросе в настоящее время, по-видимому, следует исходить не столько из формальных расчетов, сколько из других, косвенных соображений.

************************************************************************************************************************

 1 М. С. М о л о д е н с к и и. Плотност ь и упругость внутри Земли Вопросы внутреннего строения и развития Земли. «Труды ГеоФИАН»,№26 (153), 1955, стр. 121.
2 А. Н. Cook. The contribution of observation of satellites to the determination of the Earth's gravitational problem. «Space science reviews», v. 2, N 3, 1963, p. 355.
3 G. J. F. М а с D о n a 1 d, N. F. Ness. A study of the free oscillations of the Earth. «Journal of Geophysical Research», v. 66, N 6,
61, p. 1865.
4 «Труды Института физики Земли   АН   СССР»,   1960,   № 11,стр. 14; В. Н Ж а р к о в. Термодинамика оболочки Земли. «Известия
АН СССР», серия геофиз., 1959, № 9, стр. 1414.
5 Б. Гутенберг. Физика земных недр. М., 1963

 

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100