Структура Земли и состав геосфер

Современные геофизические методы изучения земных недр позволяют проникнуть только в верхнюю ее часть. Большая часть недр скрыта от глаз человека. Наиболее глубокие скважины дают прямую информацию о строении Земли на первых 8-10 км от ее поверхности. Самая глубокая скважина в России пробурена на Хибинском массиве Кольского полуострова глубиной 14 км. Таким образом, многие наши представления о глубинном строении Земли гипотетичны.

Исходя из очень сложных сопоставлений, учеными сделан вывод о том, что возраст Земли составляют 4,5 млрд.лет.

На основании сведений о скоростной характеристики по сейсморазведки и данных магнитотеллурического зондирований предполагается, что Земля имеет плотностное ядро и радиус его составляет 3400 км. Оно окаймлено более легким веществом, которое образует “мантию” толщиной около 2900 км. Предполагается что ядро сложено, главным образом, железом и никелем, а мантия- кремнистыми соединениями магния, железа и некоторых других элементов.

Над мантией находится земная кора, причем между ними прослеживается довольно отчетливо граница, названая в честь сербского ученого поверхностью Мохоровичича. Земная кора, самая верхняя оболочка Земли состоит, главным образом, из кремнистых соединений – силикатов.

Обобщение многочисленных наблюдений позволяет дать схематическое строение основных геоструктур земной коры. Граница Мохоровичича выявляется по резкой смене скорости сейсмических волн. Практически же это довольно широкая зона (до 5 км), структура которой крайне сложна. Данные сейсморазведки дают общую сглаженную картину, так как среду просвечивают под большими углами.

Земная кора – основа жизни нашей планеты. Из нее мы извлекаем все минералы, металлы и топливо.

Самый верхний слой земной коры на 98,5% состоит из всего лишь 8 химических элементов: кислорода- 46,6%, кремния- 27,7%, алюминия- 8,1%, железа- 5%, кальция- 2,8%, калия- 2,6%, магния- 2,1% . На остальные элементы приходиться 1,5%.

На поверхности Земли расположены пять континентов и четыре океана, причем на долю континентов приходиться приблизительно 1/3 земной поверхности. Над океаном континенты подымаются в среднем на 800 м, а отдельные вершины горных систем- почти на 8000 метров в Гималаях.

Между континентами и океанами располагается континентальный шельф, ширина которого составляет от нескольких десятков до полутора тысяч км, а глубина его в среднем составляет около 200 м.

Континенты сложены породами малой плотности (в среднем 2,8 г/см³), они как бы “плавают” на более плотной мантии. Мощность земной коры на равнинах 30- 40 км, в горных областях 50- 70 км. Наиболее характерной породой, слагающей континенты, являются гранит, который образуется при кристаллизации силикатного раствора из мантии.

Средняя глубина океанов около 4,8 км. Океаническое дно напоминает равнину, на которой располагаются горные цепи, отдельные поднятия и узкие протяженные дугообразные желоба- впадины. Наибольшая глубина океана (более 11 км) зарегистрирована в одном из желобов в Марианской впадине, расположенной к востоку от Марианской островной дуги . Островные дуги- это структуры современных геосинклинальных систем в зонах перехода от материка к океану, представляющие собой линейно ориентированные молодые горные сооружения и выступающие над поверхностью океана в виде островов. В океанах, как и на континентах, имеется кора. Но здесь ее мощность всего лишь 6- 8 км, а поверхность Мохоровичича располагается 10-12 км ниже уровня воды.

Все горные породы, образующие земную кору на континентах, образуют как бы два этажа - кристаллический фундамент (нижний) и чехол осадочных пород (верхний). На обширных территориях континентов кристаллический фундамент перекрыт осадочным чехлом мощностью от первых сотен метров до 25-30 км. Но местами кристаллический фундамент обнажается на поверхности Земли(в некоторых районах Скандинавии, у нас в стране – в Карелии, на юго-западе Украины и др.)

Иногда может наблюдаться и трехъярусное строение в зависимости от наличия четвертичного, покровного и вулканического комплекса пород.

Каждый из этих комплексов представляет самостоятельный интерес и исследуется определенным набором геофизических методов. Четвертичные, как правило, глинистые и песчано-обломочные отложения характеризуются пониженными значениями плотности (1,2-2,5 г/см³) и скоростей распространения упругих волн (от 300 до 2000 м/с), изменчивой и невысокой намагниченностью, широким интервалом изменения удельных сопротивлений (от единиц Омм для глин до сотен для гравийных отложений).

Покровные, т.е. коренные осадочные отложения, особенно глинистые и песчано-гравийные, характеризуются теми же физическими свойствами, как и у четвертичных. У скальных осадочных пород по сравнению с рыхлыми выше плотность, скорость упругих волн, и удельное сопротивление.

Вулканические породы, которые слагают складчатое основание, отличаются повышенными значениями плотности (2,6 – 3,3 г/см³) и намагниченностью (10²-10⁵)∙10^-6 ед. Си, высокими скоростями упругих волн (3-7 км/с) и значениями электрических сопротивлений (10³-10^-5 Омм).

В породах осадочного чехла заключены останки древних животных и растений, обитавших на суше и в морях и по их расположению учеными была разработана общая последовательность слоев Земли или стратиграфия земной коры. Здесь отражены эры, периоды, эпохи и возраст их по радиометрическим данным.

С земной корой связаны все минерально-сырьевые ресурсы нашей планеты, причем в кристаллическом фундаменте различаются только рудные полезные ископаемые, а в осадочном чехле – рудные и многие другие, в частности горючие ископаемые (уголь, нефть, газ).

Освоение природных богатств, скрытых в недрах шельфа и тем более в глубоководных зонах океанов и морей, только начинается. Континенты в этом отношении изучены основательно.

Весь опыт исследовательских и поисково-разведочных работ показывает на сколько тесной является связь между местоположением различных полезных ископаемых, историей геологического развития и структурой территории. По существу поисково-разведочные работы начинаются с изучения структуры, а наиболее крупными геологическими структурами континентов являются платформы и складчатые области, различия между которыми значительны.

Платформами называют стабильный сегмент континентальной коры, представляющий собой значительную территорию(площадью до нескольких миллионов км²) со спокойным тектоническим режимом. Они сложены двумя резко разнородными комплексами: фундаментом и породами чехла. Фундамент представлен метаморфизованными осадочно-вулканическими породами, смятыми в различные складки и прорванными интрузиями. Чехол сложен слабо дислоцированными осадочными(редко вулканогенными) породами небольшой мощности(обычно 2-4 км, а местами до 10 км).

Складчатые области, напротив, выражены узкими линейно вытянутыми на многие сотни и даже десятки тысяч километров горными системами, где мощность осадочного чехла достигает 20-40 км, причем в его объеме широко развиты различные типы магматических пород. Эти области еще называют геосинклиналями, которые представляют подвижные пояса земной коры глобального масштаба.

Платформами в нашей стране является Среднерусская возвышенность, Западно-Сибирская равнина и Туранская низменность, а складчатыми областями- это Уральская, Крымско-Кавказская, Охотско-Чукотская, Сихотэ-Алиньская горные системы и др.

Скопление нефти и природного газа и на платформах и в складчатых областях размещаются, как правило, в осадочных породах. Исключения являются несколько десятков скоплений в магматических породах, но все они сосредоточились в них в результате перетока из осадочных отложений.

Месторождения нефти и газа выявлены в отложениях от кембрийского до плиоценового возраста. Однако основная доля запасов этих ископаемых связана с породами мезозойского и кайнозойского возрастов.