|
Главная |
|
Пишите |
|
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 строение Земного шара умеют исследовать только физическими методами. Впрочем, другие методы вообразить трудно.
|
Разделы страницы о геологических дисциплинах, исследования в которых выполняются методами физики:
|
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.
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 |
Тем не менее, даже бурением самой глубокой скважины на Кольском полуострове достигли только 12 262 метра, и полученные данные напрочь отвергли теоретические построения даже для этой маленькой скорлупке земной коры, мощность которой 50-80 км.
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?]
|
Граница между Земным ядром и мантией находится на глубине примерно в 2 900 километров. При этом переходе температура падает более чем на 1 000 градусов от более горячего ядра к более холодной мантии. Земля представляет собой яйцевидный (вернее, сердцевидный) геоид радиусом 6371 километр и состоит из следующих внутренних слоёв:
|
Земная мантия делится на несколько областей — верхнюю и нижнюю мантии, а также расположенную между ними переходную зону. За такое разграничение, как считается, ответственны превращения одних минералов в другие, поскольку каждый минерал может стабильно существовать в определенном диапазоне температур и давлений. Верхняя граница нижней мантии расположена на глубине около 660 километров и, по данным геофизических исследований, имеет толщину всего около 7 километров. Недавно стало известно, какая именно реакция происходит на этой глубине. За границу отвечает реакция рингвудит → магнезиовюстит + бриджманит, для которой важно изменение давления всего на 0,01 ГПа, что соответствует изменению глубины всего на 250 метров при мантийных температурах.
Ученые Принстонского университета и Института геологии и геофизики в Китае обнаружили горы и другие элементы топографии на глубине более 600 километров, на границе между верхней и нижней мантией. Предварительные оценки показывают, что они, вероятно, больше, чем любые детали рельефа на поверхности земной коры. Результаты исследования показали, что верхняя и нижняя границы мантии могут в определенных местах смешиваться, а в других областях оставаться четко разделенными. Наличие неровностей может объясняться тепловыми аномалиями и химическими неоднородностями, однако из-за особенностей переноса тепла в мантии любая аномалия бы исчезла в течение миллиона лет. Химические неоднородности же могут возникать из-за расплава земной коры в зонах субдукции, где океанические плиты погружаются под континентальные.
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. |
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 — 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.
Чтобы лучше понять форму Земной поверхности, были проведены очень точные измерения с помощью спутников GRACE и CHAMP, которые помогли создать карту гравитационного поля Земли. Так как центр по изучению этих данных находится в Потсдаме (Германия), а полученная форма Земли напоминает картофелину, итоговый геоид был назван "Потсдамская гравитационная картошка". Более высокие области на этой карте, окрашенные в красный цвет, показывают регионы, где гравитация немного сильнее обычного уровня, а в синих областях она немного слабее. Многие выступы и впадины на Потсдамской гравитационной картошке можно связать с особенностями поверхности, такими как северная часть Срединно-Атлантического хребта и Гималаи, но с некоторыми это не проходит, так что они могут быть связаны с необычно низкой или высокой плотностью подповерхностных слоёв. Подобные карты также помогают отследить изменения на поверхности Земли, в том числе переменные океанские течения и таяние ледников. (Источник: общедоступная группа "Космос и астрономия" в Фэйсбуке) |
Ключевые слова для поиска сведений о физических исследованиях строения Земного шара:
На русском языке: геофизика, геофизические исследования из космоса, геология земных глубин,
эндогенные геологические процессы, подземные геосферы, изучение внутренних слоёв Земли, строение Земного шара,
физика недр Земли, мантия и ядро планеты, тектонофизика, поверхность Мохо, гравитационное поле планеты, ;
На английском языке: geophysics, Earth structures.
|
).
|
|
|
|
|