1.4. Нижняя мантия и ядро Земли

Нижняя мантия образована силикатными ультрамафическими породами, состоящими из минералов высокого давления. Сейсми­ческие границы в этой области обусловлены фазовыми переходами,

406

1.Глубинное строение Земли

связанными с изменением структуры кристаллической решетки минералов и увеличением их плотности как функции давления. Нижняя граница верхней мантии на глубине 400 км обусловлена по­явлением β-модификации оливина, плотность которой на 8% вы­ше, чем у обычного оливина. На глубине 500-530 км β-оливин пе­реходит в /-оливин, имеющий структуру шпинели; при этом плотность минерала возрастает на 2%. Четко выраженная сейсми­ческая граница на глубине 650 км связана с появлением еще более плотных фаз, представленных магнезиовюститом: (Mg,Fe)0 и пи-роксенами со структурой перовскита. Именно эта граница часто рас­сматривается как нижняя кромка верхней мантии. В интервале 300—460 км устойчивы твердые растворы пироксена и граната, по­лучившие название мейджорита.

Граница между мантией и внешним ядром Земли отмечается рез­ким скачком плотности и скорости продольных упругих волн (см. табл. 1.1). Поперечные волны во внешнем ядре не распространяют­ся, что указывает на жидкое состояние вещества. Согласно совре­менным моделям, внешнее ядро Земли состоит из расплавленного железа с примесью никеля и 5—15% более легкого химического эле­мента. Полагают, что таким элементом является сера, кислород или кремний. Внутреннее ядро Земли состоит из железо-никелево­го сплава, который в отличие от внешнего ядра находится в твердом состоянии.

Дополнительная литература

Ботт М. Внутреннее строение Земли. М: Мир, 1974. Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию. Новосибирск: На­ука, 1980.

Кунин Н.Я. Строение литосферы континентов и океанов. М.: Недра,

1989-

Макаренко Г.Ф. Покровные базальты и данные сейсмической томо­графии // Тихоокеан. геология. 1995. Т. 14, № 3. С. 60-72.

РоновАБ., Ярошевский АЛ, Мигдисов АА Химическое строение зем­ной коры и геохимический баланс главных элементов. М.: Наука, 1990.

407

2. Современные представления о происхождении земли

Планеты Солнечной системы, в том числе и Земля, возникли в результате аккумуляции частиц газово-пылевого облака, которое вращалось вокруг Солнца. Обычно полагают, что во внутренней части этого облака, близкой к Солнцу, были сконцентрированы менее летучие химические элементы, а во внешней области, удален­ной от Солнца,— более летучие элементы. Согласно альтернатив­ной модели А.А.Маракушева, первоначальное распределение хими­ческих элементов в газово-пылевом облаке было гомогенным, но планеты, удаленные от Солнца, сохранили летучие элементы в виде мощных атмосфер, а планеты, близкие к Солнцу, потеряли эти атмосферы и в настоящее время представляют собой ядра неле­тучего материала. Какая бы из этих моделей ни казалась более обос­нованной, фактом остается то, что состав планет, расположенных на разном удалении от Солнца, неодинаков. Для Меркурия, кото­рый находится ближе всего к Солнцу, характерно обогащение не­летучим железом, а внешние планеты-гиганты (Юпитер и др.) в зна­чительной мере состоят из воды, аммиака и других летучих соединений.

Планеты земной группы (Венера, Земля, Марс) первоначально были сложены преимущественно силикатами (кислородсодержа­щими соединениями кремния). В меньшем количестве в протопла-нетное вещество входили металлические частицы, отвечавшие по со­ставу железным метеоритам. Твердый силикатный материал, из которого была сформирована ранняя Земля, обычно отождеств­ляют с хондритами — наименее дифференцированными каменны­ми метеоритами, падающими и сейчас на поверхность нашей пла­неты. По содержаниям нелетучих химических элементов хондриты близки к современной фотосфере Солнца и средним составам пла­нет земной группы (табл. 2.1). Как полагают, источником хондритов служит пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера. Поскольку этот пояс находится на большем удалении от Солнца, чем Земля, следует учитывать возможную разницу между си­ликатной составляющей земного протопланетного вещества и хон-дритовыми метеоритами, в частности, обеднение вещества Земли ле­тучими компонентами, например, калием, рубидием, натрием.

Согласно современным моделям, на начальной стадии накоп­ления протопланетного вещества (этот процесс называется аккре-

408

Таблица 2.1. Состав фотосферы Солнца, планет земной группы и хондритов разных типов (F, Н, L), ат.%, по

А.А.Маракушеву, 1991 г.

Элемент	Солнце	Меркурий	Венера	Земля	Марс		Хондриты
						F	Н	L
Si	34.7	16.45	33.03	31.26	36.44	27.81	31.43	35.56
Fe	30.9	63.07	30.93	34.5	24.78	36.26	29.42	21.81
Mg	27.4	15.65	31.21	29.43	34.33	27.26	30.34	33.39
Na	2.19	—	—	—	—	1.23	1.7	1.62
Al	1.74	0.97	2.3	1.9	2.29	3.3	1.85	2.66
Ca	1.56	0.88	1.62	1.53	1.73	1.19	1.38	2.66
Ni	0.9	1.98	1.18	1.38	0.43	2.12	1.47	1.22