Що твориться в земних глибинах? Заглянемо туди, наскільки це можливо. У глибокій печері темно, прохолодно і сиро. Але, спускаючись далі, ми помітимо, що поступово стає тепліше. Ще глибше - спека, і шахтарі в найглибших шахтах ледь витримують чотиригодинну зміну.
Продовжимо наш шлях в жаркій темряві подумки. На глибині 10-15 км вогкості немає і в помині - перегріта, стисла тиском в тисячу атмосфер вода тут активно вступає в хімічні сполуки. А ще глибше? Глибше закінчується тьма. Надра на глибині в десятки кілометрів світяться, спочатку темно-вишневим, потім помаранчевим, жовтим, все більш яскравим світлом.
Навіть гірських порід така спека нестерпна - ось-ось вони розплавляться, ще б трохи піднялася температура! І температура підвищується, але ще більш потужно тиск тих верств, що лежать вище. Дві сили борються, і десь на глибині близько ста кілометрів здається, що перемагає температура. Весь шар від 100 до 200-250 км завглибшки розм'якшена, місцями навіть виплавляються крапельки магми. Але немає! В кінцевому рахунку верх бере тиск, зростання температури не встигає за точкою плавлення, яка в зв'язку зі збільшенням тиску зростає швидше. Породи тому залишаються твердими, і далі йдуть сотні кілометрів до білого розпеченого, стисненого до мільйона атмосфер суцільного каменю. Це - мантія Землі.
На перший погляд речовина мантії нерухомо. Але якби ми могли в жаронепроникними камерах забратися в цю глибину, ми виявили б ледве помітне, але невпинний рух. Не більше декількох сантиметрів на рік - така його швидкість. Інерція важких гірських мас і, головне, величезна їх в'язкість не дозволяють речовині мантії рухатися швидше.
Навіть на освіту великих завихрень в атмосфері - циклонів йдуть довгі години і добу. Інерція та в'язкість повітряних мас не дозволяють станом атмосфери - тому, що ми називаємо погодою, - змінюватися дуже швидко. Що ж тоді говорити про тяжких кам'яних шарах! Не дивно тому, що підземна "погода" встановлюється за багато мільйонів, десятки мільйонів років.
Відомий нами рельєф земної поверхні - це як би миттєва фотографія погоди надр: гірські райони - це ділянки ураганів і бур, спокійні простору континентальних рівнин і океанічного дна - це місця, де панує тектонічний штиль.
В жахливо боргом масштабі геологічного часу наука про розвиток земних надр - тектоніка тільки починає робити "повторні знімки". У нас немає довгого ряду попередніх "знімків". Тому нам так важко судити, в який бік йде розвиток Землі. Чим відрізняється "штиль" континентальної рівнини від "штилю" океанічного дна? Де затишшя перед бурею, а де вже заспокоєння? Спори про це не вщухають. Адже від знання того, як розвивається зовнішній шар Землі, залежить рішення багатьох нагальних проблем, серед яких і прогноз землетрусів, і розвідка глибинних родовищ корисних копалин, і використання підземного тепла, і багато іншого.
Зараз в науці про тверду Землі настав час великих надій. Ще зовсім недавно Земля представлялася вченим у вигляді кульки в просторі, досить точно виміряного і зваженого, досить добре була відома його форма. Спостереження за особливостями його обертання і хвилі від землетрусів дозволили подумки проникнути в його надра і намалювати його розріз, що прикрашає багато популярні видання. Здавалося, залишалося небагато - уточнити розподіл температури і щільності речовини всередині кулі, зрозуміти природу ядра.
І не завжди приходила в голову думка, що в нашій дуже великий, дуже складною і дивовижною планеті йдуть глибокі, приховані від прямого спостереження процеси, в результаті яких клімат Хібін може виявитися залежним від зміни глибини морського дна у Фарерських островів, шторм в Атлантиці може викликати мікроколивання грунту в Москві, а порушення в кільцевих електричних струмів в земному ядрі, може бути, як раз і привели (десятки мільйонів років тому) до вимирання динозаврів.
Лише геологи-тектоніст та деякі геофізики намагалися ось так поглянути на
Землю, створити єдину теорію, яка б пов'язала загальні закономірності будови і розвитку Землі і конкретні, живі і замётние процеси в різних частинах поблизу її поверхні. Недолік був і в іншому: не вистачало фактів - однорідних, порівнянних, зібраних в один час і за узгодженою методикою. У таких фактах потребувала вся геофізика, однак представникам наук, які вивчають атмосферу, магнітосферу, океани і льодовики, було легше: погодивши свої дії, вони отримали можливість вивчати "свої" оболонки в русі, в розвитку. І тому 900-денний співробітник кість вчених, відоме як Міжнародний геофізичний рік (МГГ - 1957-1959). принесло успіх насамперед цим наукам. Але міць з'єднаних зусиль так велика, що навіть надра Землі не в силах протистояти їй. Успіх МГГ окрилив представників науки про тверду Землі, і вже в 1960 за пропозицією радянських вчених почався новий міжнародний науковий проект, що отримав назву "Верхня мантія і її вплив на розвиток земної кори". У проекті верхньої мантії поєднуються зусилля вчених багатьох країн, спільно застосовуються різноманітні методи дослідження - геологічні, геофізичні, геохімічні та геодезичні. Техніка другої половини XX в. - штучні супутники Землі та буріння надглибоких свердловин - вносить свій внесок у вивчення поки що недоступних глибоких надр Землі.
Минуло кілька років. На перший погляд може здатися, що ніяких сенсацій не було. У Землі не відкриті нові шари, не виявлені нові джерела енергії. І все ж зараз ми дивимося на надра Землі зовсім не так, як десять років тому. Що ж сталося за ці роки?
Земну кору на материках і в океанах прорізали десятки тисяч кілометрів профілів глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ). Виявилося, що кора влаштована дуже складно. Тридцятикілометровий шар її спокійно залягає лише на рівнинах континентів. Тут кора, як правило, складається з трьох шарів: під шаром осадових порід (пісок, суглинки, галечники, пісковики, мергелі) товщиною від кількох метрів до кількох кілометрів залягають породи типу гранітів. Товщина цього шару в середньому 12 15 км. Нижче лежить шар трохи більшої потужності, умовно званий базальтовим. Склад його точно поки не відомий.
Під гірськими хребтами земна кора стає товщі: глибоко в мантію вдаються "коріння гір". У районах великих гірських масивів товщина кори може досягати 50- 60 км, проте її будова в основних рисах не змінюється. Все це - кора континентального типу.
На великих просторах океанів кора зовсім інша. Під шаром води залягає тонкий шар опадів, а глибше відразу йде базальтовий шар (тут він складається вже з "справжнього" базальту) товщиною 5-10 км. Це - кора океанічного типу.
Біля берегів Атлантичного океану океанічна кора змінює континентальну спокійно і непомітно: сходить нанівець, виклінівается гранітний шар, тоншає і трохи видозмінюється "базальтовий". Продовжуючи наше порівняння з погодою, можна сказати, що товстий шар хмар перейшов в майже безхмарне небо тихо і спокійно.
Зовсім не те біля берегів Тихого океану. Тут океанічну кору відокремлює від континентальної "грозовий фронт" тектонічних процесів. У вузькій смузі, що оточує океан, все протікає бурхливо і складно. Виблискують вогняні виверження вулканів. На інших ділянках гранітної зони здригаються багатокілометрові пласти порід і, зрушивши з розломів, породжують на поверхні Землі сильні землетруси. На околицях Тихого океану виділяється 90% всієї сумарної енергії землетрусів. І тип будови земної кори тут теж особливий - перехідний, з великими перепадами глибин, пронизаний розломами, майже без гранітного шару, але з глибоким корінням "базальту".
Якщо в Тихому океані найбільш рухлива зона огинає океан точно по його краях, то в Атлантичному навпаки: там майже точно по осі океану тягнеться серединний хребет - може бути, найцікавіше тектонічна освіту на Землі. Земна кора тут теж перехідного типу. Але якщо на околицях Тихого океану діють перпендикулярні до його краях горизонтальні сили стискування, то тут земна кора перебуває в стані розтягування. Уздовж всієї осі хребта тягнуться вертикальні розломи, а просевшие між ними ділянки утворили вузьку і довгу долину - рифт. Рифтові зони простяглися на десятки тисяч кілометрів по серединним хребтах Атлантичного, Індійського і частково Тихого океану. Місцями вони виходять
Причина землетрусів всюди одна - майже миттєвий зрушення гірських порід по обидві сторони виникла тріщини, розлому. Але сили, що утворюють розломи, різні в різних областях Землі: на околицях Тихого океану панують майже горизонтальні сили стискування, землетрусу в Серединно-Атлантичному хребті викликаються силами розтягування.
на сушу. Ланцюг Великих африканських озер і лежать між ними долини - це теж рифтовая зона. Червоне море і Байкал - це теж ділянки континентальних рифтових зон.
При дуже сильному землетрусі відзначені власні коливання Землі. Від удару зсунулись надр половинки земної кулі закручуються назустріч один одному. Якби Земля мала тверде ядро, період коливань був би близько 32 хвилин. Насправді він дорівнює 44 хвилинам, що відповідає рідкому ядру. Спостерігаються й інші види власних коливань Землі - почергове поперечне сплющивание і роздування. Відносне зміщення частинок при таких коливаннях максимум 1 мм.
розрахувати період цих коливань. Періоди, розраховані для цілком твердої Землі, не підійшли, а для Землі з рідким ядром дали збігу зі спостереженнями.
Про склад ядра ми поки нічого не знаємо. Загальноприйнята двадцять років тому гіпотеза залізного ядра похитнулася було, коли В. Н. Човнярів і У. Рамзай припустили, що ядро складено тим же речовиною, що і мантія, але тільки у атомів речовини тиском в півтора мільйона атмосфер розчавлені зовнішні електронні оболонки, електрони зірвані зі своїх місць і в зв'язку з цим речовина як би металізовані. Це була ефектна гіпотеза, і вона почала завойовувати прихильників. За неї говорило і вивчення термічної історії Землі: Земля ніколи не була повністю розплавленої. І залізо не могло зібратися в ядрі.
Залишалося перевірити це досвідом. Як створити, хоча б на секунду, тиск в 2 млн. Атм? Поки це неможливо. Але що неможливо на секунду, можна. на тисячну частку секунди. Вибухова хвиля на незначний мить стиснула речовина з небувалою силою, а прилади встигли записати електропровідність. На жаль! Металізація не наступила. Але, може бути, для цього потрібен час?
Чекають рішення і багато інших загадки земних надр. До сих пір Земля була унікальним, єдиним у Всесвіті об'єктом всебічного дослідження. Тепер уже не те. Візьмемо до прикладу питання про магнітне поле Землі. Це поле викликається системою кільцевих струмів в електропровідному ядрі. Значить, якщо-у планети є ядро, має бути і магнітне поле? подивимося:
Що можна сказати тепер? Зробивши висновок, ви, читачу, зробите перший свій крок в новій, яка створюється на наших очах науці - порівняльної планетофізіке.
Земля в розрізі. Щоб зобразити на одному малюнку, як влаштовані верхні шари Землі і як змінюються з глибиною щільність її речовини, сила тяжіння, температура і тиск, художнику довелося спотворити масштаби. Насправді ядро і нижня мантія Землі простягаються по радіусу на 85% його довжини, займають 67% обсягу всієї планети і становлять 77% всієї її маси. Це найбільш однорідні частини Землі: тут властивості речовини залежать тільки від глибини. Починаючи з 800-1000 км і далі до поверхні, у верхній мантії, на одній і тій же глибині в різних частинах Землі, під океанами і під континентами, з'являються відмінності в щільності і температурі речовини.
Дуже повільні процеси у верхній мантії призводять до різких відмінностей в будові. У найбільш активних зонах місцями виникають вогнища розплавленої магми, яка мало-помалу пробиває собі шлях наверх. По сусідству, в зонах найбільших напружень, виникають вогнища глибоких землетрусів. Ще помітніше неоднорідності в самому верхньому шарі твердої Землі - земній корі. На континентах кора товста, під океанами - тонка. Землетруси з вогнищами в земній корі відбуваються і на континентах - в активних гірських районах, і в океанах - там, де їх серединні частини прорізають океанічні хребти. По осі таких хребтів розташовані поздовжні рифтові долини - результат растягивающего дії тектонічних сил. У спокійній перехідній зоні від океану до континенту (праворуч) вулканів немає, землетрусу дуже рідкісні. А в активних перехідних зонах (зліва) зосереджені найбільш бурхливі процеси, що перетворюють поверхню нашої планети. Тут виділяється близько 90% * всієї сейсмічної енергії Землі.
Розміщення фотографій та цитування статей з нашого сайту на інших ресурсах дозволяється за умови вказівки посилання на першоджерело та фотографії.
Кінологія в Саратові
Розкрутка і просування
Миючі засоби в широкому
асортименті для ручної професійної мийки серії Фаворит та клінінгу