Тайны подземного мира
Шрифт:
Верхний слой каменной оболочки Земли или, по — другому, ЛИТОСФЕРЫ, отделенный от нижележащих слоев (мантии) так называемой «поверхностью Мароховича», именуется земной корой.
Различают два основных типа земной коры: континентальную, из которой состоят материки, и океаническую, образующую дно океанов. Первая гораздо старше: некоторые ее участки датируются в 3,8 миллиарда лет, тогда как у океанической коры возраст составляет немногим более 150 миллионов лет.
Средняя мощность континентальной коры равна 25–75 километрам, а океанической намного меньше.
Верхнюю часть континентальной коры слагают осадочные породы мощностью около трех километров и средней плотностью 2,5 г/см3. Ниже залегает гранитно — метаморфический слой средней мощностью
Совершенно по — иному выглядит разрез океанической коры. Под слоем рыхлых осадков средней мощностью всего 0,7 километра находятся два слоя. Первый из них, мощностью около 1,7 километра, слагается преимущественно базальтами, а второй, мощностью около 5 километров, состоит из преобразованных путем гидратации (реакции с водой) горячих глубокозалегающих ультраосновных пород — серпентинитов.
И, наконец, на Земле нужно выделить еще одну оболочку, которая очень часто называется БИОСФЕРОЙ. Эта глобальная система, обладающая свойствами саморегулирования, имеет свой «вход» (поток солнечной энергии, поступающий из космоса) и «выход» (образования, возникающие в результате жизнедеятельности земных организмов).
Верхней границей биосферы служит озоновый слой атмосферы, в то время как ее нижняя граница довольно расплывчатая. Дело в том, что даже в Марианской впадине были обнаружены живые организмы. Оказывается, что не только бактерии, но и самые различные микроорганизмы по существующим трещинам и порам проникают в осадочный слой и толщу рыхлых пород дна Мирового океана вплоть до его базальтового слоя и соответственно до гранитно — метаморфического слоя на континентах. А в современной биосфере по подсчетам ученых существует около двух миллионов видов живых организмов, каждый из которых в свою очередь включает в себя миллионы и миллионы особей.
В этом плане можно согласиться с академиком В. И. Вернадским, который, изучая проблему роли органического мира в жизни нашей планеты, пришел к выводу, что живое вещество принимает самое активное участие во всех геологических процессах на поверхности Земли и в образовании ее атмосферы.
Внутреннее строение Земли
Человеку давно хотелось узнать, что находится в глубине Земли. Но узнать это не так-то легко и просто. Наука еще не изобрела такой аппарат, в котором человек мог бы проникнуть в глубокие недра планеты и исследовать их. Пока что людям удалось проникнуть внутрь Земли на столь незначительное расстояние, которое подобно укусу жалом комара «внутренностей» человека.
В связи с этим нашим ученым приходится судить о строении земных недр по косвенным признакам, так как, для того чтобы пробурить скважину или шахту глубиной всего лишь в несколько километров, нужно затратить многие месяцы, а то и годы дорогостоящего труда. Вот и приходится специалистам исследовать внутренность Земли с помощью геофизических методов: сейсмического, гравиметрического и магнитометрического.
Первый из них наиболее важен и является основным. Суть его заключается в том, что на поверхности Земли искусственно (например, путем взрыва) создают упругие колебания — сейсмические волны, которые имеют определенные особенности при прохождении земных недр: в плотной среде скорость этих волн возрастает, в рыхлой — резко снижается, а в жидкостях— некоторые из них вообще не распространяются.
Сейсмические волны делятся на объемные и поверхностные. Объемные волны — продольные и поперечные — представляют собой упругие волны сжатия и упругие волны сдвига. Отметим, что объемные волны в упругой Земле распространяются так же, как световые лучи в оптических средах. Объемные волны, в отличие от поверхностных, пронизывают все тело нашей планеты, то есть они в буквальном смысле слова «просвечивают» Землю и, подобно рентгеновскому анализу, выявляют внутреннее ее строение.
Поверхностные волны, как и объемные, бывают двух типов. Различаются они по виду деформации. В первом случае она чисто сдвиговая,
а во втором — как сдвиговая, так и объемная. Скорости поверхностных волн обнаруживают зависимость от длины или частоты волны. Это свойство поверхностных волн используют для изучения структуры наружных слоев Земли.
Эти рисунки демонстрируют основные современные представления о строении Земли и глобальных процессах, происходящих в ее недрах.
На этой схеме Земля «разрезана», как арбуз, из нее вырезан ломтик. Вверху — слой атмосферы, далее — земная кора, внизу она ограничена так называемой границей Мохоровичича. Затем — мантия (верхняя и нижняя); внешняя (жидкая) часть земного ядра и, наконец, твердая, внутренняя, часть ядра. Земная кора вместе с верхней частью мантии образует так называемую литосферу, глубже лежит пластичная астеносфера.
Сейсмические колебания, проходя земной шар насквозь или частично отражаясь от разделов сред с различной плотностью, возвращаются на поверхность Земли, где они регистрируются и изучаются. По полученным данным можно судить о глубинах залегания тех или иных разделов, получать сведения о физических свойствах тех сред, сквозь которые прошли сейсмические волны, и т. д. С этой же целью сейсмологи изучают и землетрясения, которые вызывают упругие колебания естественным путем.
Как оказалось, земной шар внутри, подобно луковице, состоит из нескольких концентрических оболочек, вложенных одна в другую. Наиболее отчетливо выделяются три оболочки (или геосферы), о которых уже упоминалось выше: наружная земная кора (литосфера), мантия, составляющая 83 % объема Земли и 67 % массы нашей планеты, и ядро в середине.
При переходе из одной геосферы в другую скорости сейсмических волн на поверхности их раздела изменяются скачком. Поверхность, отделяющая кору от мантии, называется обычно поверхностью или границей Мохоровичича (сокращенно ее называют «мохо» или «поверхность М»).
Впервые идея о сферическом строении нашей планеты была высказана профессором Гёттингенского университета Э. Вихером в 1897 году. В начале XX столетия австрийский геолог Э. Зюсс предложил выделить пять оболочек Земли, каждой из которых было дано название, исходя из первых букв, главенствующих в той или иной оболочке элементов: силициум, алюминий, магний, хром, феррум и никель.
В дальнейшем эти идеи получили научное обоснование. Глубокие скважины и шахты дали геологам возможность изучить лишь верхние слои земной коры. Однако глубина горных выработок пока еще слишком мала. Самая глубокая скважина в мире была пробурена на Кольском полуострове в нашей стране, ее глубина немногим превышает 12 километров. Гораздо меньшую глубину имеют используемые ныне шахты. Максимальная глубина одной из самых глубоких шахт — «Ист Рэнд» в Южной Африке — достигает только 3428 метров. Если сравнить эти цифры со средним радиусом Земли, то окажется, что даже самая глубокая современная скважина проникает в тело Земли не глубже, чем булавочный укол в толстую кожу бегемота.
Если мы с вами, уважаемые читатели, взглянем на земной глобус, то прежде всего нам бросится в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша — в материки, вода — в океаны. Правда, в океанах мы обнаруживаем острова, а на суше озера. Но это не нарушает общей картины. Проведенные исследования показали, что разделение земной поверхности на материки и океаны совсем не случайно, а зависит, как оказывается, от строения земной коры.
Дело в том, что материковая кора устроена иначе и отличается по толщине, а также по своему строению от океанической. Если отнести к материкам всю площадь, занимаемую сплошной материковой корой, то такие материки будут значительно больше наблюдаемых нами на глобусе. Оказывается, что мелкие моря и заливы и просто прибрежные морские зоны глубиной до 200 метров (а иногда и больше) — это все части материков, лишь временно залитые морем. Они называются шельфом. На шельфах, например, находятся моря Белое, Азовское, Восточно — Сибирское, Гудзонов залив и т. д.