ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Земля состоит из нескольких оболочек с различными физиче­скими свойствами, которые определяются составом вещества, а так­же давлением и температурой на той или иной глубине. По анало­гии с гидростатическим давлением в столбе воды¹ давление, вызванное весом вышележащих пород, называют литостатическим. Если плотность пород (p) постоянна, то на глубине h литостатиче-ское давление Р = pgh, где g — ускорение силы тяжести; при пере­менной плотности Р =/_o^Hpgdh. Литостатическое давление измеря­ют в барах и килобарах, а также в мега- и гигапаскалях:

бар =10⁶ дин/см² = 0.9869 атм (кг/см²) = 10⁵ Па (ныотон/м²);

килобар (кбар) = 1000 бар = 10⁸ Па = 100 Мпа;

мегапаскаль (МПа) = 10⁶ Па = 10 бар;

гигапаскаль (ГПа) = 10⁹ Па = 10 кбар.

При плотности горных пород, равной 3.3—2.5 г/см³, увеличение глубины на 3—4 км сопровождается ростом литостатического дав­ления примерно на 100 МПа (1 кбар).

Стационарный геотермический градиент вблизи поверхности Земли составляет в среднем 25 °С/км. Если бы такой градиент со­хранялся и глубже, то почти вся Земля была бы расплавленной. Сейсмические данные ясно указывают на то, что верхние оболоч­ки Земли находятся сейчас в твердом состоянии. Следовательно, ге­отермический градиент уменьшается с глубиной. Самые низкие температуры в земной коре и верхней мантии характерны для древ­них щитов и платформ на континентах, а самые высокие — для подводных срединных хребтов в океанах и активных рифтовых зон на континентах. Возможное распределение температур под конти­нентами и океанами показано на рисунке 1.1.

По изменению физических свойств с глубиной выделяются зем­ная кора, верхняя и нижняя мантия, внешнее и внутреннее ядро (табл. 1.1).

¹ Твердое вещество Земли обладает определенной прочностью — способностью выдерживать некоторую разность напряжений без разрушения или пластической де­формации. Прочность горных пород невелика. При кратковременных нагрузках она не превышает 30—100 МПа, а при длительных нагрузках становится еще мень­ше. Поэтому с течением времени напряжения в недрах Земли выравниваются, и распределение давления с глубиной становится таким же, как в столбе жидкости.

Часть III. Магматические горные породы (петрология)