Геологія/Загальні дані про внутрішню будову Землі

Землетруси завжди були стихійним лихом і бідою для мільйонів людей. Але нема злого, аби не вийшло на добре — геологи умудрилися витиснути з цієї біди корисну інформацію про глибинну будову нашої планети. Отже виявилося, що Земля далеко неоднорідна у своїх надрах — сейсмологи виділяють земну кору, мантію і ядро. Найтонша з цих оболонок — земна кора, верхню частину якої геологи можуть досліджувати безпосередньо в польових умовах і за допомогою глибокого буріння. Все що глибше 12 000 м наразі вивчається за допомогою геофізичних методів досліджень. До початку XX століття про внутрішню будову нашої планети геологи мали вельми примарне уявлення, і тільки з розвитком технології досліджень сейсмічних хвиль почала вимальовуватись реальна картина.

Схема поширення сейсмічних хвиль після землетрусу всередині Землі. Суцільними лініями позначено P-хвилі (повздовжні), штриховими лініями — S-хвилі (поперечні). Поперечні хвилі не поширюються через ядро, але через нього можуть проходити обмінні повздовжні хвилі (позначені літерою K). До поверхні Землі в цьому випадку вони дійдуть як PKP (P → K → P) і SKS (S → K → S). Хвилі можуть відбиватися від поверхні (PP, PPP, SS).

Діаграма глибинної будови Землі

Приблизною датою зародження реальних знань про земні надра, куди не могла досягти кірка рудокопа, є 1640 рік, коли у Швеції, кмітливі гірничі майстри почали застосовувати компас для розвідки магнітних залізних руд. У 1829 році вийшла друком стаття Сімеона Пуассона, у якій було дано хвильове рівняння для опису поширення пружних хвиль у твердому середовищі — так була закладена теоретична основа для розвитку сейсморозвідки. Першими роботами з електророзвідки були проведені у 1830 році спостереження Роберта Фокса за природною електричною поляризацією сульфідних руд в Англії. Наприкінці 1880-х років Каспар Швайцер та Федір Слуцький за допомогою маятникових досліджень відкрили Московську гравітаційну аномалію. Ернест Лейст у 1894 році вдосконалював методи магнітометричних досліджень величезних покладів залізної руди в районі Курська. У 1909 році, директор метеостанції і Загребської обсерваторії, хорват Андрія Мохоровичич проводив регулярні записи численних дрібних землетрусів і помітив, що сейсмограма неглибоких землетрусів має два і більше акустичних сигнали: прямий і заломлений. Так була відкрита границя Мохоровичича — межа між земною корою і мантією. У 1913 році брати Шлюмберже запатентували метод електророзвідки в свердловині, що став родоначальником цілого комплексу геофізичних методів дослідження свердловин.

Принагідно слід зазначити, що всі ці «танці з бубном», як от граві-, магніто-, електро-, сейсморозвідка та інша геофізика, попри надзвичайну складність все одно дешевші, ніж буріння геологічної свердловини. І як правило, під час геологічної розвідки певної території геологи намагаються витиснути з геофізиків по-максимуму інформації, а вже потім закладати свердловину. Саме результати буріння в геології і є тим «залізобетонним» доказом який свідчить про правильність/хибність уявлень про геологічну будову району та наявність/відсутність корисних копалин.

Земна кора

Контурна карта товщин земної кори. Цифри вказані в км.

Земну кору так назвали через аналогією з кіркою кавуна, чи яблука. Відносно тонка і тверда оболонка покриває усю нашу планету. Товщина земної кори не є всюди однакова — від 5 км під дном океану і до 70 км під горами. Земна кора океанічного типу відрізняється за внутрішньою будовою, віком і речовинним складом від земної кори під континентами. Остання складена трьома геологічними шарами: (зверху - вниз) осадовим, гранітним і базальтовим, тоді як в океанічному типі кори відсутній гранітний шар.

Мантія

Одна з внутрішніх оболонок (геосфер) земної кулі, лежить між земною корою, від якої відокремлена поверхнею Мохоровичича, та ядром Землі. Становить 83% об'єму і 67% маси Землі. Верхня межа земної мантії проходить на глибині від декількох км (під океанами) до 70 км (під континентами). Пересічна глибина близько 2900 км. У її розрізі (зверху вниз) за швидкістю поширення сейсмічних хвиль виділяють верхню мантію (товщина 850 — 900 км), яка поділяється на субстрат, астеносферу й шар Голіцина, та нижню мантію (товщина близько 2000 км), для якої характерний уповільнений темп зростання швидкості сейсмічних хвиль.

У складі мантії Землі переважають залізо, магній, хром та ін. Температура й тиск магми Землі змінюються з глибиною. Вважають, що під земною корою океанічного типу тиск менший, ніж під континентальною корою. З глибиною збільшується електропровідність.

Тест

Наскільки добре ви засвоїли матеріал з цієї глави покаже цей тест.