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,образовавшейга 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.

ГЛАВА IV