|
Мантия — самая мощная из твердых оболочек Земли. Она простирается до глубины 2900 км и составляет более 60% массы планеты и около 80% ее объема. С глубиной в мантии увеличивается температура — от нескольких сотен градусов до двух-трех тысяч. Одновременно происходит рост давления, которое превышает в наиболее глубинных частях этой оболочки 10-1010 Па. Скорость продольных сейсмических волн постепенно возрастает до 13,6 км/с. Соответственно этому считают, что плотность вещества также постепенно возрастает до 5,7 г/см8.
Что собой представляет вещество мантии, неизвестно. Это область догадок и гипотез. Несмотря на высокую температуру, вещество мантии твердое, о чем свидетельствует прохождение через него как продольных, так и поперечных волн. Одни ученые предполагают, что увеличение плотности связано с изменением химического состава вещества, другие — что изменяется не химический состав, а лишь кристаллохимическая структура соединений, которая становится более плотной.
Мощная мантийная оболочка не остается однотипной на всем своем протяжении. В ее пределах ученые выделяют три зоны. Зона В простирается от поверхности Мохо до глубины 400 км. В этой зоне на глубине от 100 до 200 км под материками и от 50 до 400 км под океанами температура достигает около 1200 °С. При такой температуре плавится очень распространенная горная порода — базальт. Возможно, что в этой зоне вещество частично находится в расплавленном состоянии. Рассеянные расплавленные участки уменьшают скорость распространения сейсмических волн, способствуют пластичности вещества, в которое могут погружаться отдельные блоки земной коры. Область такого неустойчивого состояния мантийного вещества называется астеносферой.
Следующая зона С простирается от 400 до 1000 км. В этой зоне резко возрастает скорость сейсмических волн, что было установлено в 1912—1913 г. Б. Б. Голицыным. На протяжении слоя Голицына происходит сильное уплотнение вещества мантии. Некоторые ученые предполагают, что именно здесь возникают сверхплотные кристаллохимические структуры.
Далее в зоне D продолжается постепенное, менее сильное, чем в предыдущей зоне, уплотнение твердого вещества. Это продолжается вплоть до глубины 2900 км, на которой расположена поверхность раздела мантии и ядра Земли.
Вещество ядра еще более загадочно, чем вещество мантии. Ниже 2900 км полностью прекращается распространение поперечных волн, резко уменьшается скорость продольных. На этом основании делается заключение о том, что в периферической части ядра (зона Е) от 2900 до 4980 км вещество находится в жидком, вязком состоянии. Центральная часть ядра (зона F) от 5100 до6370 км, возможно, является твердой. Но скорость продольных волн имеет величину 9—11 км/с, т. е. значительно меньше, чем в нижней части мантии. Предполагают, что плотность периферии ядра 6000— 9000, а центральной части — от 11 000 до 17 900 кг/м8. Имеется несколько гипотез, при помощи которых пытаются объяснить состояние вещества ядра. Высокую плотность его одни ученые объясняют сильно сжатыми электронными оболочками, другие предполагают, что это вещество металлизировано, третьи считают, что высокая плотность ядра обусловлена его железоникелевым составом.
Схема, отражающая современные представления о строении Земли, приведена на рисунке 1. На ней хорошо видно, что земная кора представляет собой тонкую пленку на поверхности планеты и составляет менее 1% всей ее массы. Но именно эта пленка и доступ на для непосредственного исследования. Поэтому особенности строения земной коры следует рассмотреть подробнее.
Еще недавно самую наружную твердую оболочку нашей планеты называли литосферой (по греч. «литое» — камень.) Но это название невольно подчеркивает, что поверхностная пленка Земли — камень, твердь, а под ней находится жидкая расплавленная масса. Теперь мы знаем, что не только кора, но и мантия находится в твердом состоянии. Разница между корой и верхней частью мантии заключается в неодинаковой плотности. Границу плотностей намечает поверхность Мохоровичича. Поэтому ученые вернулись к старому термину «земная кора», который более правильно отражает сущность наружной оболочки.
|