содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ГЛАВА   III

СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Земля состоит из оболочек различной плотности, концентри­чески располагающихся вокруг центрального ядра.

Внешние оболочки — атмосфера и гидросфера — самые легкие, они составляют ничтожную долю массы планеты. Основную ее часть составляют земная кора, мантия и ядро.

Особая сфера Земли, населенная организмами, получила название биосферы. Она охватывает часть атмосферы, непосред­ственно прилегающую к поверхности Земли (преимущественно тропосферу), всю гидросферу и поверхностные слои земной коры не более 3 км).

§ 1. Внешние оболочки Земли

Атмосфер а является газообразной оболочкой Земли. Она состоит из трех слоев — тропосферы, стратосферы и ионо­сферы и распространяется на высоту в несколько тысяч кило­метров. Согласно исследованиям с помощью высотных ракет, состав атмосферы до высоты 100 км изменяется незначительно. Исключение составляют водяной пар, сконцентрированный пре­имущественно вблизи земной'поверхности, и озон, который суще­ствует в виде слоя на большой высоте.

Самый нижний слой атмосферы — тропосфера, имеет макси­мальную высоту у экватора (до 17 км) и минимальную — у полю­сов (7—10 км). В тропосфере содержится до 90% массы атмосферы и почти весь водяной пар. Газовый состав (воздух) тропосферы следующий: 78,08 % азота, 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и около 0,03 % углекислого газа. На долю других газов (водорода, неона, гелия, криптона, ксенона и т. п.) приходится не более 0,01 %.

Температура воздуха у поверхности Земли зависит от широты местности и различных климатических условий — удаленности от океана, морских и воздушных течений, высоты местности

и т. п. С высотой происходит постепенное понижение температуры в среднем на 0,5—0,6 °С на каждые 100 м. Так, на высоте 10 км температура воздуха ниже —50 °С.

В интервале высот от 7—12 до 80 км от поверхности Земли расположена стратосфера. Масса ее составляет менее 10 % массы атмосферы. Стратосфера содержит слой озона, поглощающего ультрафиолетовое солнечное излучение. Благодаря присутствию этого слоя уже в нижних частях стратосферы начинается повы­шение температуры и на высоте около 60 км она достигает 75 °С. Далее следует слой, где наблюдается полное отсутствие озона, вследствие чего температура на высоте 80 км понижается до —90 °С. Выше этого слоя температура начинает повышаться.

Ионосфера состоит не менее чем из четырех различных слоев, располагающихся на высоте от 80 до 400 км от поверхности Земли и характеризующихся большой концентрацией свободных электро­нов, ионизированных атомов и молекул. Выше последнего слоя плотность электронов постепенно уменьшается. Слои ионосферы обладают свойством отражать короткие радиоволны. Газы ионо­сферы сильно разрежены, так как они находятся в атомном, а не в молекулярном состоянии. Температура ионосферы возрастает с высотой: на высоте 200 км от поверхности Земли она достигает 600—700 °С, а на высоте 11 000 км — 4000 °С, что объясняется интенсивным поглощением азотом и кислородом ультрафиолето­вых лучей. Однако в силу особого физического состояния ионо­сферы тела в ней не нагреваются.

Гидросфера является водной оболочкой Земли. Она включает воды океанов, морей, болот и т. п. Площадь, занятая водой, составляет более 70 % всей поверхности Земли. Подавля­ющая часть гидросферы приходится на долю океанов и морей. Средняя глубина гидросферы 3,75 км. Однако в более глубоких океанских впадинах (например, в Марианской впадине в Тихом океане) толща воды достигает 11 км.

Воды океанов и морей содержат в среднем 35 г солей в 1 л, а пресные воды суши — 1 г. Среди солей в морской воде преобла­дает хлористый натрий (78 %), остальную их часть составляют хлористый магний, сернокислый магний, сернокислый кальций, хлористый кальций, углекислый кальций. В морской воде в не­значительных количествах присутствуют кремнезем, бром, иод, марганец, свинец, золото, а также газы — кислород, углекислый газ, аммиак и сероводород.

§ 2.  Внутренние оболочки и ядро Земли

В результате изучения землетрясений было установлено, что на определенных глубинах происходят скачкообразные изменения скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн. Эти явления связаны с резким изменением плотности ве­щества Земли и его состава. Таким образом, Земля оказывается 16

разделенной своеобразными поверхностями на несколько оболочек, характеризующихся различными свойствами.

Земная кора. Земной корой называется весь комплекс горных пород между атмосферой и гидросферой сверху и поверх­ностью Мохоровичича снизу (рис. 2).

Поверхность Земли делится на две основные части — конти­нентальную и океаническую. Такой характер планетарного рель­ефа связан с разным строением и составом земной коры. Под материками толщина земной коры достигает 75 км (в среднем 35 км), а под океанами 3—12 км (в среднем 4—6 км).

Континентальная кора с поверхности сложена осадочными породами, образующими осадочный слой мощностью от 0 до 15 км и более. Нижняя часть осадочного слоя под действием высоких температур и давлений преобразовалась в метаморфические гор­ные породы. В некоторых местах метаморфические и осадочные породы прорезаны магматическими породами. Плотность осадоч­ных пород 2,6—2,65 г/см3, скорость распространения в них про­дольных волн 2,5—3,5 км/с.

Осадочные и метаморфические породы подстилаются породами типа гранитов. Средняя плотность их 2,7 г/см3; скорость распро­странения продольных волн 5,5—6,3 км/с, поперечных 3,4— 3,7 км/с. Этот слой пород условно назван гранитным. Под гранит­ным залегает «базальтовый» слой, представленный породами, близкими по свойствам к базальтам. Поверхность, разделяющая гранитный и «базальтовый» слои, называется поверхностью Кон­рада. Базальтовые породы содержат да сравнению с гранитами

разогрев. Значительное количество тепловой энергии поступало от Солнца. При формировании ядра и мантии высвободилась энер­гия, как полагают соизмеримая с радиогенной. Однако внутренний разогрев Земли происходил неравномерно, отдельными очагами. При подъеме расплавленного материала из очагов плавления происходил процесс, названный акад. А. П. Виноградовым зонной плавкой и хорошо изученный им и его учениками на материале хондритовых метеоритов.

При зонной плавке оседали и кристаллизовались в первую очередь наиболее тугоплавкие компоненты. По мере продвижения вверх за счет запасов тепла в жидком слое расплав обогащался наиболее легкоплавкими компонентами. Он становился более кислым, а мантия, чгрез которую он прошел, более основной. Продукты выплавления мантии привели к формированию первич­ного базальтового слоя земной коры. На поверхности планеты появились первичные вулкано-плутонические кольцевые струк­туры, заполненные базальтом. Наряду с метеоритными кратерами они образовали пейзаж, сходный с лунным. Поэтому рассматри­ваемую стадию формирования земной коры называют лунной. Она продолжалась от 4,6 до 4 млрд. лет назад.

Выплавление базальтового слоя сопровождалось дегазацией материала мантии. Выделившиеся газы скапливались в около­земном пространстве благодаря силам земного тяготения. Пола­гают, что первичная атмосфера состояла преимущественно из метана, аммиака, в меньшей степени — из водорода, паров воды и углекислого газа. В этот же период геологической эволюции Земли происходило формирование первичных водных бассейноа. По данным А. П. Виноградова, количество воды, образовавшейся при конденсации ее паров в процессе зонной плавки, соизмеримо с объемом современных океанов и морей.

Таким образом, к концу лунной стадии на Земле сформирова­лись базальтовый слой земной коры, первичные атмосфера и гидро­сфера.

Дальнейшая эволюция Земли связана с формированием гранит­ного слоя земной коры. Появившиеся ранее атмосфера и гидро­сфера способствовали разрушению горного рельефа вулканиче­ского происхождения. Продукты разрушения осаждались в по­ниженных местах, образовывая первые осадочные породы. Одно­временно с ними формировались и эффузивы — результат непре­кращающейся вулканической деятельности. Базальтовая кора испытывала в этот период преимущественно вертикальные текто­нические движения.

Отложения обломочных и эффузивных пород достигали боль­шой мощности. Подвергаясь уплотнению и метаморфизму, они преобразовывались в метаморфические породы (гнейсы, кварциты и т. п.). Под влиянием исходящих из недр Земли газовых и жидких растворов, содержащих щелочи и кремнезем, происходил также процесс метасоматической гранитизации осадков. Первоначально

гранитные и гнейсовые комплексы образовывали овальные струк­туры от единиц до сотен километров в поперечнике, называемые овоидами, или нуклеоидами («нуклеос» — ядро), в связи с чем стадию образования гранитного слоя земной коры было прздло-жено называть нуклеарной. Она продолжалась от 4 до 3,5 млрд. лет назад. Постепенно формирование нуклеарных ядео стало повсеместным. Сливаясь, они образовывали гранитный слой земной коры с более равномерной, чем ныне, мощностью — до 35—40 км.

Таким образом, в период лунной и нуклеарной стадий сформи­ровались базальтовый и гранитный слои земной коры. Однако это была первичная кора, не тронутая пока процессами образования геосинклиналей, складкообразования и формирования платформ. Эти вопросы будут рассмотрены ниже.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..