Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
1. Земная кора (слбй А, по К. Буллену) — твердая верхняя оболочка Земли. Ее мощность изменяется от 5—10 (12) км под
Рис. 2.2. График скорости распростране- Рис. 2.3. Оболочки Земли, выде-ния сейсмических волн (P и 6') в преде- ляемые по скорости распростра-лах Земли (по В. А. Магницкому) нения сейсмических волн
водами океанов до 30—40 км в равнинных областях и до 50—75 км в горных районах (максимум под Андами и Гималаями).
2. Мантия Земли распространяется ниже земной коры до глубины 2900 км от поверхности. Она подразделяется на две части: верхнюю мантию (слои В и С) 2 до глубины 900—1000 км и нижнюю мантию от 900—1000 до 2900 км.
3. Ядро Земли. В нем выделяют внешнее ядро — слой E до глубин около 4980 км, переходный слой в интервале глубин 4980—¦ 5120 км и внутреннее ядро ниже 5120 км.
Скорость распространения продольных сейсмических волн (см. гл. 15) в нижней части земной коры в среднем 6,5—7,0 до 7,4 км/с, а поперечных волн V3 — около 3,7—3,8 (4,1) км/с. Земная кора отделяется от мантии в большинстве случаев достаточно резкой сейсмической границей, ниже которой скорость продольных волн возрастает до 7,9—8, иногда 8,2—8,3 км/с, а поперечных — до 4,5—
2 Ряд исследователей к верхней мантии относят слой В (до глубины 400 км), а слой С называют переходным, или средним, слоем (он еще именуется слоем Голицына, в честь русского сейсмолога).
4,7 км/с. Этот сейсмический раздел первого порядка между земной корой и мантией был впервые установлен югославским сейсмологом А. Мохоровичичем и поэтому называется поверхностью» Мохоровичича (сокращенно Мохо, или M). Граница Мохо является опорной границей, от которой регистрируются устойчивые-отраженные и преломленные сейсмические волны.
Сейсмическим методом в слое В верхней мантии установлен* слой относительно менее плотных, как бы «размягченных» горных пород, называемый астеносферой (греч. «астянос» — слабый). В-астеносферном слое наблюдается понижение скорости сейсмических волн, особенно поперечных, и повышение электропроводности, что свидетельствует о своеобразном состоянии вещества, менее вязком, более пластичном по отношению к выше- и нижележащим слоям. Вязкость астеносферы около 1019 Па-с, т. е. на 2—3 порядка ниже, чем в покрывающих и подстилающих ее слоях мантии. Астеносферный слой располагается на различных глубинах: под континентами от 80—120 до 200—250 км, под океанами от 50—70 до 300—400 км. Он наиболее четко выражен и приподнят, местами до глубин 20—25 км и менее, под наиболее подвижными зонами земной коры и, напротив, слабо выражен и опущен под наиболее спокойными участками континентов (щитами платформ). Понижение скоростей сейсмических волн vp и V3 и повышение электропроводности в астеносфере связаны с ч.астичньш плавлением вещества мантии (1—10%), происходящим в результате более быстрого повышения температуры с глубиной, чем повышения давления. Вязкость астеносферного слоя существенно изменяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, изменяется и его мощность. Астеносфере, как мы увидим ниже, принадлежит большая роль в глубинных геологических процессах.
Твердый надастеносферный слой мантии вместе с земной корой называется литосферой. Ниже астеносферы скорость продольных сейсмических волн резко возрастает, достигая на глубинах 900— 1000 км, 11,3—11,4 км/с. В нижней мантии vp продолжает возрастать, но медленнее, чем в слое С верхней мантии, достигая на глубине 2700—2900 км 13,6 км/с, а скорость поперечных волн (в основании нижней мантии) vs = 7,2—7,3 км/с. На глубине 2900 км отмечается следующий сейсмический раздел первого порядка, отделяющий мантию от ядра. Здесь скорость продольных волн скачкообразно падает с 13,6 км/с в основании мантии до 8,1 км/с в ядре. Во внешнем ядре скорость продольных сейсмических волн постепенно возрастает до 10,4—10,5 км/с, уменьшается до 9,5—10 км/с в слое F, во внутреннем ядре (слой G) увеличивается до 11,2—11,3 км/с. Поперечные сейсмические волны ниже глубин 2900 км в ядро Земли не проникают.
Плотность и давление. Средняя плотность Земли по гравиметрическим данным составляет 5,52 г/см3. Плотность горных пород, слагающих земную кору, колеблется от 2,4—2,5 до 2,9—3,0 г/см3. В среднем плотность горных пород земной коры может быть при-
нята равной 2,8 г/см3. Сопоставляя эту величину со средней плотностью Земли, следует предполагать значительное увеличение плотности в мантии и ядре Земли. В надастеносферной части мантии непосредственно ниже границы Мохо плотность пород зна-
П мощность,г/см 5 W
Ускорение силы тяжести, см/с*
500 WOO !500
I
Рис 2.4". Плотность пород внутри Земли (по М. С. Молоденскому)
Рис. 2.5. Ускорение силы тяжести внутри Земли
чительно выше, чем в коре, и составляет 3,3—3,4 г/см3, в основании нижней мантии на глубине 2900 км она достигает 5,6—5,7 г/см3. При переходе от мантии к ядру происходит резкий скачок плотности до 9,7—10 г/см3; затем она повышается до 11—11,5 г/см3, а во внутреннем ядре составляет примерно 12,5—13 г/см3 (рис. 2.4). Приведенные данные указывают, что существенные изменения плотности соответствуют сейсмическим разделам первого порядка между земной корой и верхней мантией и между нижней мантией и внешним ядром. В соответствии с указанными изменениями плотности произведены расчеты давления на различных глубинах:
