Геофизика - изучение внутреннего устройства Земли

Главная > Естественные науки > Науки о Земле > Науки о геосфере > Геофизика

Одно из лучших определений геофизики: "Геофизика - комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли" (Марат Аминов). Т.е., на самом деле, геофизика - это наука о строении Земли. Просто на данный момент строении Земли умеют исследовать только физическими методами. Впрочем, другие методы вообразить трудно.

Ядро и внутреннии сферы Земли

Разделы страницы о геологических дисциплинах, исследования в которых выполняются методами физики:

Оболочки Земли:

  • Модели строения и сотава слоёв Земли
  • Внутреннее и внешнее ядро Земли
  • Внутренняя и внешняя мантия Земли
  • Земная кора и поверхность Мохоровичича
  • Тектонофизика (изучение деформации горных пород)
  • Магнитосфера Земли и ее магнитные полюсы

Структуры Земли:

О  формировании внутренней структуры Земли смотрите страницу о Земле как планете и раздел о древнейшем эпохе нашей планеты - катархейском эоне. О формировании земной коры - геотектоническую страницу. Также будет интересен раздел о геофеноменах, включая геопатогенные зоны.


Модели строения и сотава слоёв Земли

В современном представлении Земля - это сложный многослойный объект. Каждый из слоев имеет также достаточно сложную структуру, которая изучается различными геофизическими методами (сейсмическими, магнитными, гравитационными и др.). Наиболее распространенная модель Земли - модель Буллена:

Зона Наименование слоя Глубина(км) Плотность (г/см3)
А кора 35 3,2
В силикаты 400 3,5
С фазовые переходы 900 4,0
D нижняя мантия 2700 5,0
D' переходная зона 2883  
E внешнее ядро 4980 10-11
F переходная зона 5120  
G внутреннее ядро 6371 12

Внутреннее и внешнее ядро Земли

Внутреннее ядро сформировалось сотни миллионов [??] лет назад, когда расплавленная внутренняя часть Земли стала остывать, и тяжёлые элементы — оседать. С тех пор оно медленно растёт. Возможно, внутреннее ядро Земли имеет особый кристаллокаркас, наличием которого можно объяснить многочисленные географические закономерности: залежи некоторых полезных ископаемых (золота...), расположение вулканов и даже возникновение крупных городов...

Его внутренняя часть (внутреннее ядро) диаметром 2400 км — твердая, а наружняя часть (внешнее ядро) диаметром 7000 км — расплавленная вязкая жидкость (для сравнения — диаметр Луны составляет 3476 км). Твердая часть ядра Земли (внутреннее ядро) вращается вокруг своей оси быстрее, чем поверхность планеты. Разница в скорости достигает от 0,3° до 0,5° в год - значит, 1 раз в 700–1200 лет твердая часть ядра проходит дополнительный оборот вокруг своей оси. играет огромную роль в поддержании магнитного поля Земли благодаря своим электрическим токам. А без магнитного поля жизнь на Земле была бы уничтожена космической радиацией.

Твердая часть ядра Земли (внутреннее ядро) вращается вокруг своей оси быстрее, чем поверхность планеты. Разница в скорости достигает от 0,3° до 0,5° в год - значит, 1 раз в 700–1200 лет твердая часть ядра проходит дополнительный оборот вокруг своей оси. Ядро Земли состоит из железа с примесями. Его внутренняя часть диаметром 2400 км — твердая, а наружняя часть диаметром 7000 км — расплавленная вязкая жидкость (для сравнения — диаметр Луны составляет 3476 км). Внутренняя часть ядра, состоящая из железа с никелем, играет огромную роль в поддержании магнитного поля Земли благодаря своим электрическим токам. А без магнитного поля жизнь на Земле была бы уничтожена космической радиацией.

По непонятным причинам недра Земли не совсем симметричны. Земное ядро смещено от геометрического центра планеты в сторону южной части Тихого океана на величину (по разным источникам) от 450 до 600 [5-6°] километров. [Найдено в сети] А вот и источник: "Смещение земного ядра подтверждается положением центра магнитного диполя, сдвинутого на эпоху 1980 года от центра Земли на 490 км к 21° с. ш., 147° в. д. — в сторону Восточного полушария (к Марианскому желобу)." Вадимир Голубев. ГЕОКОСМОС: Кн. 1. Природа Земли и жизни. [Значит, Марианский прогиб обусловлен гравитационно?]

Библиография по физике ядра Земли

Внутренняя и внешняя мантия Земли

Внутренние оболочки (слои) Земли (геосферы)

Земля представляет собой яйцевидный (вернее, сердцевидный) геоид радиусом 6371 километр и состоит из следующих внутренних слоёв:

  1. Литосфера - до 250 км (на самой старой Лаврентьевской платформе в Канаде);
  2. Астеносфера [внешняя мантия] - до 1000 км;
  3. Мантия [внутренняя мантия] - от 1000 до 3000 км;
  4. Внешнее ядро - от 3000 до 5000 км;
  5. Внутреннее ядро - глубже 5000 км.
  • .

Земная кора и поверхность Мохоровичича

Строение земной коры

Бурение океанической коры до мантии

Земная кора является наиболее верхней, тонкой и сложно построенной оболочкой твёрдой Земли. По особенностям состава и мощности выделяются два основных типа коры - континентальный и океанский. Первичной и более простой по строению и составу является океанская кора, формировавшаяся и формирующаяся за счет кристаллизации базальтовых расплавов, являющихся продуктом частичного плавления мантии. Континентальная кора формируется, прежде всего, за счёт переплавления и различных метасоматических преобразований материала океанской коры. Кора от мантии отделяется поверхностью Мохо, которая в основном представляет собой переходную зону различной мощности, где происходит тонкое чередование пород с коровыми и мантийными свойствами.

Первичная кора (протокора) базальтового состава возникла ещё в катархее (гадее) - 4,6-4,0 млрд. лет назад, а континентальная протокора - в раннем архее - 4,0-3,5 млрд. лет назад [переплавление органических осадков, метеоритного материала и космической пыли]. Одним из направлений эволюции Земли является неуклонное увеличение объема континентальной коры, которая является верхом эволюции (дифференциации) материала в Солнечной системе, т.к. породы гранитоидного состава за пределами нашей планеты ещё не обнаружены.

Поверхность Мохоровичича (Мохо)

Земная кора от подстилающей её мантии отделяется довольно хорошо выраженным сейсмическим разделом - границей Мохоровичича (границей Мохо или границей М). В большинстве случаев в основании коры скорости продольных волн не превышают 7,5 км/с, а в прикровельной части мантии они составляют 8,0-8,1 км/с. В океанах эта граница отвечает переходу от полосчатого комплекса третьего слоя к серпентинизированным перидотитам, а на континентах - от магматитов и метаморфитов (гранулиты) основного состава к перидотитам и, в отдельных зонах, к эклогитам.

Таким образом, граница Мохо в одном случае разделяет среды разного химического состава (переход от пород основного состава к ультраосновным породам - габбро -> перидотит), а в другом она является фазовой границей при неизменности химического состава (переход габбро -> эклогит). Последнее возможно лишь в пределах континентальных блоков. Однозначное проведение границы Мохо затруднительно при наличии на сейсмических профилях довольно мощных зон со скоростями продольных волн 7,5-8,0 км/с. Это может отмечаться при подъёме к подошве коры разуплотнённой мантии (аномальная мантия, скорости упругих колебаний могут составлять 7,4 км/с), проявлении фазовых переходов, чередовании пород основного и ультраосновного состава. Вследствие этого в данных областях переход от коры к мантии растягивается по вертикали на несколько километров (до 20 км на Балтийском щите, 5 км в Западной Европе). Такие градиентные переходы связывались с перемешиванием (переслаиванием) в переходных зонах корового (средняя плотность коры: континентальной - 2,8 г/см3, океанской - 2,9 г/см3) и мантийного (плотность верхней части нормальной мантии 3,3 г/см3) материала.

В  настоящее время считается (Enderle, 1997), что граница Мохо должна рассматриваться как зона тонкого переслаивания пород с мантийными и коровыми свойствами, и что эта зона вероятно является зоной дифференциального перемещения коры относительно мантии в глобальном масштабе. Такие перемещения наиболее вероятны в обстановке коллизионных орогенов, континентальных рифтов, трансформных разломов.

В СССР была сделана самая глубокая скважина в мире. Кольская сверхглубокая скважина была заложена в честь 100-летия со дня рождения Ленина в 1970 году. С 1970 до 1990 годов удалось достигнуть глубины 12 262 метров.

Больше всего учёных интересует поверхность Мохоровичича (граница Мохо). Она прослеживается по всему земному шару на глубине от 5 до 70 км. Граница Мохо является нижней частью земной коры однако не на всей поверхности планеты. Учёные полагают, эта часть является границей между земной корой и мантией. Она вызывает интерес учёных, поскольку в ней увеличилась скорость сейсмических процессов.

Тектонофизика (изучение деформации горных пород)

Тектонофизика — раздел геофизики, изучающий физические основы деформации горных пород в литосфере и динамические геофизические процессы. Данный раздел охватывает изучение как отдельных минералов, так и тектонических плит и процессов (сил и напряжений), происходящих в мантии Земли, геодинамическую обстановку и структурные парагенезы.


Главная
Науки о геосфере : Геофизика | Геоморфология | Геотектоника | Структурная геология | Вулканология | Сейсмология | Минералогия | Полезные ископаемые (золото и др.)
Близкие по теме страницы: География | Карты | Музеи и библиотеки
На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 11.10.2018
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня