1. Состав и строение Земли и земной коры. Понятие о литосфере.

Фигура Земли описывается геоидом, который вне континентов совпадает с невозмущенной поверхностью Миро­вого океана.

Для изучения самых глубоких частей Земли используются сейсмологические и гравиметрические методы. Внут­реннее строение Земли изучают с помощью сейсмических волн, возникающих в Земле от землетрясений, ядерных и круп­ных промышленных взрывов, которые пронизывают всю Землю, преломляясь и отражаясь на разных границах смены со­стояния вещества. Выделяют два типа волн: объемные и поверхностные. Объемные волны бывают продольными (Р) и по­перечными (8).

Продольные - это волны сжатия, распространяющиеся в направлении движения волны; скорость их распростра­нения выше других волн.

Поперечные - это волны сдвига, при которых деформации в веществе происходят поперек направления движения волны.

Поверхностные волны распространяются в поверхностном слое земной коры. Различают волны Лява (колебания осуществляются только в горизонтальной плоскости поперек направления движения волны) и Рэлея (подобны волнам на воде, в них частицы вещества совершают круговые движения).

Земная кора выделяется в интервале скоростей продольных сейсмических волн от 3 до 6,5 км/с.

Выделяют 2 типа земной коры:

1) Материковый;

2) Океанический.

Земная кора состоит из трех слоев:

1. Осадочный слой (скорость продольных волн 2,5-4,5 км/с) - толщина слоя от 0 на щитах платформ до 25 км в глубоких впадинах.

2. «Гранитный слой» (5-5,5 км/с) - мощность около 20 км на континентах; в океанической коре отсутствует.

3. «Базальтовый слой» (6-7,5 км/с) - мощность около 10-30 км.

Подразделение на «гранитный» и «базальтовый» слои является условным, т.к. и среди гранитных пород могут присутствовать в значительном количестве основные, породы (базальты), а ниже, среди базальтов, могут быть и большие массы гранитных пород. Поэтому выражения «гранитный» слой и «базальтовый» слой принято брать в кавычки, показы­вая этим условность характеристики обоих слоев.

Земная кора ограничивается снизу (от 60-70 км в горных странах до 5 км под океаническим дном) очень четкой поверхностью скачка скоростей волн» Р и S, впервые установленной югославским геофизиком А. Мохоровичичем в 1909 году и получившей его имя: поверхность Мохоровичича, или Мохо. Средняя глубина этой границы обычно принимается равной ЗЗ км слой, залегающий выше, называется земной корой.

Ниже находится оболочка, или мантия. Земли. Мантия состоит из 3-х слоев:

1. Верхняя мантия - до 400 км.

2. Средняя мантия - до 900 км.

3. Нижняя мантия - до 2900 км.

В пределах мантии сейсмические продольные волны разгоняются от 7 до 13,6 км/с, поперечные - от 5 до 8 км/с. В верхней мантии выделяют слой, в котором сейсмические волны вязнут - астеносфера - слой наиболее подвижного со­стояния вещества в мантии.

Вся земная кора и часть верхней мантии до астеносферы образуют литосферу. Весьма четкая граница находится на глубине около 2900 км. По ней происходит ясное преломление продольных волн, а поперечные волны совсем не прохо­дят через нее. Эта граница отделяет мантию Земли от ядра. В ядре выделяют внешнее (до глубины 5000 км) и внутреннее ядро. Внешнее ядро - жидкое, а внутреннее - металлическое (Fе-Ni).

Химический и минеральный состав Земли. В земной коре содержится 47% О₂, 28% Si, 7,4% А1, 4,2% Fе, 3,3% Са, 2,3% Мg, 2,4% Na, 1% Н. Эти элементы слагают около 90% земной коры. Верхний слой континентальной (материковой) коры состоит из гранитов и метаморфических пород, которые обнажаются на кристаллических щитах древних платформ. Горные породы, слагающие континентальную кору представлены несколькими главными типами. Среди осадочных пород преобладают песчаники и глинистые сланцы, среди метаморфических - гнейсы и кристаллические сланцы, среди магмати­ческих - граниты и базальты. В океанической коре по массе абсолютно преобладают базальты. Самыми распространенны­ми минералами земной коры являются полевые шпаты, кварц, слюды, глинистые минералы. Состав мантии может быть определен только предположительно: мантия сложена ультраосновными породами, обогащенными Fе и Мg, но в то же время обедненными кремнеземом. Основными минералами вещества мантии являются оливин и пироксены. Ядро, предпо­ложительно состоит из Fе с 10% Ni и некоторой примеси серы во внешнем ядре. Таким образом, Земля оказывается рас­слоенной на металлическое ядро и твердую силикатную мантию и кору, что обуславливается различной плотностью и температурой плавления, т.е. различиями физических свойств вещества мантии и ядра. Средняя плотность вещества Земли 5,52 г/см³.

Температурный режим. Ниже глубины 30 км, до которой породы изменяют температуру в связи с климатическими изменениями температуры атмосферы, сохраняются устойчивые температуры, которые вызваны в основной части прито­ком тепла из внутренних частей Земли. С глубиной температура пород земной коры увеличивается в среднем на 3° на 100 м. Повышение температуры на единицу длины называется геотермическим градиентом. Обратная величина, равная рас­стоянию, на которое нужно углубиться, чтобы температуры повысилась на 1°, называется геотермической ступенью. Средняя геотермическая ступень равна 33 км. В центре Земли температура равна 4000-6000°С.