21. Зональність підземної гідросфери

У артезіанських басейнах має місце певна вертикальна гідрогеологічна зональність, обумовлена різними гідродинамічними особливостями, вираженими через інтенсивність водообміну. Так, верхня зона, в якій відбувається інтенсивний водообмін характеризується відносно прісним складом води. Для середньої зони з уповільненим водообміном переважають солонуваті води кальцієво – натрієвого складу з мінералізацією до 4,5 г/л, а більш глибока третя зона, водообмін в якій дуже уповільнений, характеризується наявністю хлоридних вод, мінералізація яких досягає 250-300 г/л. У таких водоносних горизонтах окрім основних аніонів і катіонів, присутні також йод, бром, стронцій, літій та деякі радіоактивні елементи.

В природі окрім вертикальної, існує і широтна зональність ґрунтових вод, обумовлена змінами кліматичних умов та характером розчленування рельєфу земної поверхні. Враховуючи зазначені фактори та особливості формування ґрунтових воді їх хімічний склад, виділяється дві широтних зони. Перша приурочена до районів північної частини півкулі Землі з гумідним кліматом та невисокими плюсовими середньорічними температурами. Це здебільшого води вилуговування та виносу солей, які формуються в умовах, що забезпечують перевагу підземного стоку над випаровуванням. При просуванні з півночі на південь змінюються глибина залягання ґрунтових вод і їх мінералізація від дуже прісних з мінералізацією 0,2-0,5 г/л, до прісних, мінералізація яких складає 0,5-1,0 г/л, і солоних у південних районах, де мінералізація перевищує 10 г/л.

Друга зона, або зона континентального засолення, приурочена до аридних (посушливих) областей – це сухі степи, напівпустелі та пустелі, де випадає незначна кількість атмосферних опадів і порівняно високі температури, що сприяють інтенсивному випаровуванню вологи. Відповідно такі зони характеризуються незначним підземним стоком та формуванням солонуватих і солоних вод, а в деяких випадках і ропи.

22. Методи вивчення внутрішньої будови Землі. Внутрішня будова Землі

1. Методи вивчення внутрішньої будови Землі. Методів вивчення будови і складу твердого тіла Землі багато. Аналіз дозволяє умовно об'єднати ці методи за трьома основними напрямками, кожний з яких характеризується відповідним загальним рівнем вірогідності: геолого-знімальний;геофізичний;глибинного сейсмічного зондування.

Геолого-знімальний напрямок включає різні методи безпосереднього вивчення і випробовування гірських порід у їх природних відслоненнях на поверхні, у зразках, які відбираються у гірничих виробках та свердловинах. Інформація, яка отримана таким шляхом, є найбільш достовірною. Проте глибина більшості свердловин не перевищує 5 км. І лише окремі з них досягли глибини 10 кілометрів. Найглибша з таких свердловин на Кольському півострові (12 км 262 м).

Узагальнення результатів зйомки у вигляді геологічних карт і розрізів для будь-якого району дозволяє одержати уявлення про його будову до глибин 10 – 20 км. Додаткову інформацію може дати вивчення продуктів виверження діючих і погаслих вулканів, магматичні осередки які звичайно розташовуються на глибинах до 100 км. Таким чином, зрозуміло, що геолого-знімальні методи застосовуються тільки для вивчення верхніх горизонтів земної кори.

Геофізичний напрямок поєднує так звані непрямі методи, які базуються на вивченні фізичних параметрів Землі – електропровідності, розподілу сили ваги та ін. Ці методи дозволяють говорити про стан неоднорідностей усередині Землі практично без обмежень глибини досліджень. Однак, дані геофізичних методів припускають різні тлумачення і з глибиною їх надійність зменшується. Проте геофізичні методи – це поки єдина можливість одержувати відомості про те, що відбувається усередині Землі. Багато цікавих даних геофізики одержують шляхом вивчення швидкостей поширення пружних коливань – сейсмічних хвиль. Цей розділ геофізики називається сейсмологією. За допомогою сейсмічних методів відбувається пошук газонафтових структур і інших родовищ, виявляється багато деталей геологічної будови окремих ділянок земної кори. Принципи сейсмічних досліджень покладені в основу глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ), яке застосовується для вивчення внутрішньої будови Землі.

Сейсмічні хвилі проходять крізь Землю при землетрусах, падінні метеоритів, ядерних і звичайних вибухах. Час приходу сейсмічних хвиль до спостерігача та їх інтенсивність фіксуються приладами – сейсмографами, головною деталлю яких є спеціальний маятник. Сейсмічні коливання в земній корі збуджують три види сейсмічних хвиль – поздовжні, поперечні і поверхневі.

2. Ядро. Це внутрішня, найбільш щільна оболонка Землі. Для зовнішнього ядра характерне різке зниження швидкості поширення поздовжніх хвиль (з 13,6 до 8,1 км/с), загасання поперечних хвиль, поява високої електропровідності. Усе це свідчить про зміну агрегатного стану речовини. Тому припускають, що зовнішнє ядро знаходиться у стані, який наближається до рідкого.

У межах внутрішнього ядра швидкість поздовжніх хвиль знову зростає, що свідчить про твердий стан його речовини. Деякі вчені припускають, що за умов високого тиску відбувається деструкція речовини, що внутрішнє ядро знаходиться у металізованому або плазменому стані. Хімічний склад зовнішнього і внутрішнього ядра за найбільш поширеною версією приблизно однаковий – залізонікелевий, близький до складу залізних метеоритів. За переважними компонентами (Ni – Fe) цю оболонку називають застарілим визначенням – «ніфе».

Мантія. Ця геосфера також складається з двох оболонок – нижньої і верхньої мантії. Разом вони утворюють найбільшу геосферу Землі, яка обмежена поверхнею Мохоровичича (поділ Мохо, чи М) зверху і границею Віхерта-Гутенберга знизу. Маса мантії складає 2/3 маси Землі. Про склад речовини мантії існують лише гіпотетичні припущення.

Верхня мантія характеризується складною будовою – наявністю в ній так званої астеносфери (геосфера «без міцності») – інтервалу мантії зі зниженими швидкостями хвиль, що очевидно зумовлене розм’якшеним, пластичним станом речовини. Під океанами астеносфера займає інтервал глибин приблизно від 50 до 400, а під континентами від 80 до 270 км.

Астеносфера, на думку вчених, зумовлює рухливість усієї твердої оболонки, що залягає на ній і цим створює умови для виникнення ендогенних геологічних процесів. Це пояснюється тим, що окремі частини (блоки) зазначеної оболонки, яка включає земну кору і частину верхньої мантії, у напіврідкій астеносфері можуть «тонути», «спливати» чи зміщуватися вбік – у залежності від змін маси блоків, умов обертання Землі (ротаційних умов) чи напрямку конвекційних потоків речовини в самій астеносфері. Унаслідок таких переміщень блоків кори (тектонічних рухів) на Землі утворюються западини (моря), або навпаки, виникають гірські споруди, а також формуються магматичні осередки і здійснюються метаморфічні перетворення гірських порід. Описувана рухлива тверда оболонка, що залягає на астеносфері, має назву «літосфера» (грецьк. літос – камінь).

Нижня мантія за сейсмічними характеристиками відносно однорідна. У зоні D швидкість хвиль залишається практично постійною аж до поділу Віхерта-Гутенберга.

Непрямі дані про хімічний склад мантії отримані за даними аналізу магматичних порід, що за припущенням вчених утворилися з мантійної речовини. Основну частину (97,7%) цих порід складають 5 окислів: SiО₂ (45,2%); MgО (37,5%); FeО (8,4%); Al₂O₃ (3,5%); CaО (3,1%). Вміст окислів Na, K, Ti, Mn не перевищує 0,1 – 0,4%. У складі переважають Si і Mg, тому цю геосферу скорочено називають «сіма»