учебники / Гаврилов В.П. «Путешествия в прошлое Земли»

рии материков (континентальный склон). Угол наклона

уступа в среднем составляет 2-6 ас, а местами достигает

45 ас; превышение его над океаническим ложем - 3-4

км при ширине 15-50 км. На географических каргах кон­ тинентальный склон отражается сrущением изобат (ли­

ний равных глубин), по его подножию проводят грани­

цу океанической коры с континентальной.

Надото океанической и континентальной коры при­ ходится 80-85 % от всей площади Земли. Остальные 1520 %занимает промежуточная кора, имеющая черты как

океанической, так и континентальной коры. Эта кора

присуща многим островньiм дугам типа Курильских,

Японских, Антильских островов, а также окраинным

морям типа Охотского, Японского и внутриконтинен­

тальным - типа Средиземного, Черного.

В 80-х годах XIX столетия американский ученый Кларк

.задался целью установить средний химическиi!_ состав

земной коры. Для этого он собрал все известные анали­ зы горных пород (около 6000) и вывел из них среднее содержание различных элементов. Более поздние иссле­ дования показали, что цифры Клар:к& близки к истине, но в ряде случаев требуют существенных корректив. С

тех пор многие ученые уточняли химический состав зем-

нойкоры.

К настоящему времени установлено, что наибольшую

дото- 82,58% имеюттри элемента: кислород (49,13 %),

кремний(26 %) иалюминий(7,45 %). Значительнуюролъ

в химическом составе коры играют железо (4,2 %), каль-

ций (3,25 %), натрий (2,4 %), калий (2,35 %), магний

(2,35 %), водород (1 %). В сумме эти девять элементов

составляют 98, 13 % массы всей земной коры.

Менее всего в земной коре содержится инертных га-

зов - гелия и радона. Это объясняется их высокой под-

вижностъю: они легко уходят в атмосферу, а затем рас­

сеиваются (диссипируют) в космическом пространстве.

s:

~

м

~UJ

§-

!D

~

g

3

~

8

MAНlИSI ЗЕМЛИ

Земная кора имеет довольно четко выраженную гра­ mщу с подстилающей мантией. Скорость сейсмических

вoJD:I выше этой границы не превышает 7,1-7,4 кмjс, тогда как ниже она увеличивается до 8,2 кмjс. Эrа ·по­ верхность раздела была открыта в 1910 г. югославским

геофизиком А Мохоровичичем при изучеmm землетрясе­ ний в Хорватии (см. рис. 2). Впоследствии подошва зем­ ной коры получила название rраницы: Мохоровичича, или,

сокращенно - Мохо. Ниже нее до глубины 2900 км рас­ полагается мантия Земли. Плотность вещества мантии выше плотности пород земной корыи колеблется от 3,3 гjсм3 в верхней части до 6-9 гjсм3 в низах мантии. В

соответствии с этим скорость распространения упругих

колебаний возрастает до 13,6 кмjс. Однако нарастание

скорости происходит неравномерно: значительно быст­

рее в верхней части мантии до глубины порядка 670 км

и чрезвычайно медленно и постепенно на больших глу­

бинах. В связи с этим мантию делят на верхнюю, сред­ нюю и нижнюю; границы между ними лежат на глуби­

нах 670 и 1700 км соответственно (модель Ю.М. Пуща­

ровского). Иногда используется двучленное деление ман­

тии: верхняя и нижняя.

Верхняя мантия изучена лучше средней и нижней, но

и в отношении ее многое еще не ясно. В частности, боль-

шие споры вызывает химический состав.

Одни ученые считают, что верхняя мантия сложена

перидотитом - магматической породой, состоящей из

оливина с примесью кремнезема, другие предполагают,

что она значительно богаче кремнеземом и по составу

соответствует базальту, но с более плотной <<упаковкой»

атомов и, следовательно, с большей плотностью, чем обыч-

ный базальт. Такой глубинный базальт получил назва-

ние эклогита. Достоверно ни в одной точке нашей пла-

неты породы мантии не обнажаются, они перекрыть1 зем-

~

м

w

о

<

:3

о

§-

~

t:I1

t:

§

>-

с

8

1}

температуре 1400 ас из кремния удалось получить ми­

нерал стишовит с плотностью 4,3 гjсм3•

Нижняя мантия, располагающаяся в интервале глу­

бин от 1700 до 2900 км, характеризуется большей плот­

ностью вещества и большей скоростью распространения

упругих колебаний, чем средняя и верхняя. Предполага­

ют, что нижняя мантия Земли состоит из силикатов, обо­

гащенных железом и магнием. Возможно, что здесь ши­ рокое развитие получили сульфиды железа.

ЯДРО ЗЕМЛИ

Охватывает всю внутреннюю область планеты с глу­ бины 2900 км. Важнейшей особенностью ядра является

снижение скорости прохождения сквозь него сейсмичес­

ких волн. На основании этого делается вывод о жидком

состоянии вещества ядра. По-видимому, оно напомина­ ет густой, вязкий материал, но гораздо более текучий, чем субстанция нижней мантии. С глубины 5000-5200

км скорость сейсмических волн возрастает. Это послу­ жило основанием для датского исследователя И. Леман­

на в 1936 г. разделить ядро на внешнее и внутреннее.

Весьма вероятно, что материал внешнего ядра находится в жидком состоянии, подобно воде, а внутреннего- в твердом. Считается, что вязкость вещества внешнего ядра

не должна превышать 0,4 Пуаз (вязкость воды составляет 10-2 Пуаз). Плотность пород ядра достигает 13 гjсм3•

О химическом составе ядра Земли существуют два ос­ новных мнения. Одни исследователи считают ядро же­ лезным, состоящим из никеля и железа (нифе, по Э. Зюс­ су). Другие же считают, что оно сложено силикатами, которые находятся в <<металлизированном>> состоянии.

Предполагают, что под миянием огромного дамения в

недрах Земли (до 300 ГПа) атомы силикатов частично

разрушились, от них отарвались отдельные электроны и

произошло уплотнение вещества. Однако эксперименты

:s

~

~

ш

2

3

о

Q_

с::

ш

:s

CD

tJ

ш

а

r§-

8

коры, перемещение ее вещества, называют теiсrОничес­

кими.

На существование те~сrонических движений обратили внимание давно. Еще древнегреческий ученый Страбон

(63 г. до н.э.- 24 г. н.э.) указывал, что вследствие зем­

летрясений мoryr подниматься и опускаться отдельные

участки суши. М.В. Ломоносов в середине XVIII в. вы­

делял «земные трясению> и неощуrимые людьми пере­

мещения земной коры - <<нечувствительные и долго­

временные землетрясения~>, вызывающие изменение бе­

реrовых mrnий.

В конце XIX в. американский геолог Г. Гилберт пред­

ложил выделять два главных вида те~сrонических движе­

ний: эпейрогенические (создающие континенты) и оро­

генические (создающие горы). В дальнейшем вопрос о

те1сr0нических движениях земной коры рассматривался

многими отечественными и зарубежными геологамИ

(М.М. Тетяев, В.В. Белоусов, Ю.А. Косыгин, Н.И.

Николаев, В.Е. Хаин, Г. Штилле, Э. Хаарман, Р. Ван­ Беммелен).

Все многообразие те~сrонических движений можно свести к двум главнейшим типам: вертикальным (ради­

альным) и горизонтальным (тангенциальным) движени­

ям. Первые направлены по радиусу Земли и выражаются

в поднятии или опускании различных по масштабам бло-

ков литосферы, вторые проявляются в виде горизонталь­ ного смещения этих блоков.

Существование различных типов те~сrонических дви­

жений земной коры сейчас строго доказано. Вертикаль­

ные движения особенно четко фиксируются в прибреж-

ной зоне, так как с ними связано наступание моря на сушу (трансгрессия) или отступание его (регрессия). В некоторых районах мира эти явления носят угрожающий xapa~crep, приводят к разрушению целых городов и

стран. Не так давно тревожные годы пережила Венеция,

~

м

ш

~

о

Q..

с

ш

s

CD

1-

u

ш

:3

ш

>-

с

•

на протяжении всей геологической истории нашей пла­

неты, в каждой точке е~ поверхности. Однако интенсив­

ность движений, их взаимоотношение друг с другом по­

стоянно менялись. Совокупность тектонических движе­ ний называют тектогенезом. Считают, что процесс тек­ тогенеза протекает непрерьmно-прерывисто, т.е. на фоне

относительно спокойного проявления вертикальных и горизонтальных движений отмечаются эпохи их резкой

активизации, которые приводят к существенным :каче­

ственным изменениям и перестройке структуры земной

коры. Такие максимумы тектонической активности на­ зьmают тектонамагматическими эпохами (эпохами склад­ чатости или эпохами диастрофизма). Тектонамагмати­

ческие эпохи в свою очередь состоят из более мелких вспышек тектонической активноститектонамагмати­

ческих фаз (фазы склацчатости).

ГЕОСИНКЛИНМИ И ПМТФОРМЫЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Более ста лет назад американский геолог Дж. Холл,

изучая геологию штата Нью-Йорк, обратил внимание на

то, что пласты пород палеозойского возраста в районе

Аппалачских гор имеют мощность в несколько раз боль­

шую, чем одновозрастные отложения в прилегающих

низменностях. Он предположил, что на месте современ­

ньrх гор некогда бьш морской бассейн, дно которого ин­ тенсивно прогибалось в палеозое (250-350 млн. лет на­

зад). Прогибанне компенсировалось накоплением оса­

дочньrх пород, мощность которьrх соответствует его ам­

плитуде (более 12 км). В то же время районы современ­

ной Северо-Американской равнины проrибались во мно­

го раз медленнее.

Дж. Холл сделал вывод о существовании генетической

связи между современными горными областями и зона­

ми мощного осадканакопления в прошлом. Несколько

позже, в 1873 г., другой американский геолог Дж. Дэна

s

<

2

ш

м

w

s

...a:l

u

ш

3

ш

>-

с

8

1q

J:D

~

~а.

Д11Я обозначения областей, которые вначале испъnъmают акrивное прогибание (с амплитудой до 15-20 км), а по­ том горообразование, ввел термин <<геосинклиналь». В

дальнейшем аналогичное явление бьmо установлено по­ чти во всех горных районах мира. Например, мощность

отложений каменноугольного возраста Уральских гор

достигает 5-6 км, а в соседних районах Среднерусской

равнины она не превышает нескольких сотен метров;

юрские отложения Кавказа имеют мощность до 8 км, а в

степях Предкав:казьяне более 1-1,5 км.

Наряду с активными геосинклиналями существуют

относительно стабильные территории земной коры, ко­ торые испытывают прогибание с амплитудой всего не­

сколько сот метров, реже несколько километров. Их на­ зьmают платформами.

Таким образом, в зависимости от интенсивности и

режима тектоническихдвижений в сrроении земной коры различают геосинклинали и платформы.

В дальнейшем бьmи установлены другие многочис­

ленные отличия между этими основными структурами

земной коры. Геосинклинали характеризуются линейно­

стью, вытянуrостью очертаний, широким развитием маг­

матических пород в результате активной вулканической деятельности, распространением процессов метаморфиз­ ма, повышенной сейсмической активностью, повышен­ ным значением теплового потока, идущего из недр. Пла­

стьi в геосинклиналях смять1 в узкие протяженные склад­

ки, объединяемые в антиклинарии и синклинории. Не­

сколько геосинклиналей составляют геосинклинальные

системы, которые в свою очередь образуют геосинкли-

нальные области, а несколько геосинклинальных облас­

тей формируют геосинклинальные пояса. В пределах

cd

•

спокойно, чем в геосинклиналях, вулканизм и земле-

трясения практически отсуrствуют.