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
11
По среднему содержанию элементов можно рассчи
тать их абсоЛЮ'ПIЫе массы в объеме горных пород. Так, в
1 км3 пород содержится в среднем: железа 130 106 т, алю
миния 230 106 т, меди 260 103 т, олова 100 103 т.
Химические элементы, входящие в состав земной коры, образуют естествеюiые соединения, состоящие из одного, а чаще всего из нескольких элементов. Такие
соединения, возНИКIIIИе в результате природных процес
сов, получили название минералов. Извесnю несколько
тысяч минералов, но существенное учасrие в строении
земной коры пр:инимают всего несколько десятков ми
нералов, называемых породообразующими. Наиболее рас проСтранены из них полевые шпаты (55%), некоторые другие силикаты (15 %), кварц (12 %), слюды (3 %), маг
нетит и гематит (3 %). Большинство этих минералов име
ют кристаллическое строение.
В земной коре минералы rруппируются в естествен
ные ассоциации - горные породы. По происхождению (генезису) различают магматические, осадочные и мета морфические породы.
Магматические породы образовались в результате ос
тывания магмы в недрах Земли или на ее поверхности. Среди них вьщеляют глубинные, или интрузивные (rра
нит, сиенит, габбро, дунит, перидотит и др.), излившие
ся, или эффузивные (липарит, андезит, базальт, порфи ритидр.).
Осадочные породы формируются на поверхности Зем
ли в морях, озерах, болотах, реках или непосредственно
на суше.
ID
2 Метаморфические породы возникли в результате пре-
3. образования магматических, осадочных или ранее суще-
ш
~ствовавших метаморфических пород под действием боль-
сшого давления и высоких температур. К ним относятся
cri ра.з.лwmы:е сланцы (гmmистые, слюдистые), мраморы,
•кварциты,яшмы,гнейсы.
12
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}
ной корой и недосяrаемы пока даже для сверхглубокого
бурения.
Харакrерная черта строеJШЯ верхней мантии - ее рас
слоешюстъ, которая устанавливается геофизическими ме
тодами. На глубине около 100 км под материками и око
ло 50 км под океанами ниже подоiiiВы земной коры на
ходится слой Гутенберга - слой мантии, выявленный немецким геофизиком Б. Гутенбергом в 1914 г. Ско
рость распространения уnругих колебаний в нем резко
снижается, что свидетельствует о размягченном состоя
нии вещества. Предполагают, что оно находится здесь в
твердо-жидком состоянии, гранулы твердого вещества ко
торого окружены пленкой расплава. Эrот слой получил название астеносферы (ослабленный слой). Возникно
вение астеносферы можно объяснить более быстрым на
растанием с глубиной температуры, чем параллельным
увеличением дамения, что и приводит к массовому рав
номерно рассеянному частwnюму пламению породы. По мнению австралийского ученого А.Е. Рингвуда, в рас
пламенном состоянии здесь находится от 1 до 1О % ве
щества (см. рис. 2).
Вьnпе астеносферы породы мантии находятся в твер
дом состоянии, образуя совместно с земной корой ли
тосферу, т.е. каменную оболочку Земли. Ниже астенос феры располагается слой Готщьша, названный так в честь русского ученого Б.Б. Голицына, впервые указавшего на
существование этого слоя (средняя мантия). Для него
характерны возрастание плотности вещества и соответ
m
ственное увеличение скорости распространения сейсми-
~ ческих волн. Предполагают, что слой Голицына состоит
g. из сверхплотных разновидностей кремнезема и силика
~ тов. Опытным nутем бьmо доказано, что при больших с даалениях и температурах кремнезем уплотняется, oбpa cri зуя новые минералы с плотнейшей уnаковкой атомов.
8 Так, в лабораторных условиях при дамении 1,45 МПа и
14
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
15