6 Методы изучения внутреннего строения Земли. Земная кора, мантия и ядро Земли.

Гравиметрические методы разведки основаны на определении силы тяжести, вернее ускорения силы тяжести – g. В ядра антиклинальных складок породы обычно более плотные и величина g зависит от геологического строения земной коры, плот­ности пород, слагающих земную кору, высоты поверхности Земли над уровнем моря (геоида), характера ее рельефа в районе определения. Величина g значительная, в ядрах синклинальных складок картина обратная. Антиклинальным складкам соответствуют обычно макси­мумы силы тяжести, синклинальным — на том же уровне ее мини­мумы. Однако наблюдаются и исключения. В районах развития соля­ных куполов (например, в Прикаспийской впадине), где к поверх­ности Земли подходят хемогенные породы (каменная соль), а на крыльях складок залегают более плотные, чем хемогенные, породы, ядрам соответствуют минимумы силы тяжести.

В местах разломов земной коры (сбросов, взбросов, над­вигов, горстов, грабенов) ускорение g по обе стороны разрывов разное.

В результате измерения величины g на поверхности Земли, после внесения в эти измерения ряда поправок, в том числе и на рельеф, мы получаем сравнимые между собой значения g. Ускорение g изме­ряется в галах. Для практических целей в гравиразведке пользуются тысячной долей гала — миллигалом.

При гравиметрической разведке пользуются не абсолютной вели­чиной g^-, а ее аномалией, т. е. Ag. Под аномалией ускорения силы тя­жести kg понимается разница между замеренными значениями g и теоретическими значениями g, отнесенными к уровню моря. Эта аномалия выражается в миллигалах. Точки с одинаковыми вели­чинами аномалий соединяют в изолинии гравитационных изоаномал.

Сейсмометрические методы разведки основаны на определении значений скоростей распространения упругих (продоль­ных и поперечных) колебаний в верхних частях земной коры. Эти

Рис. 43. Схематическая карта гравитационных аномалий.

1 — изомнллигалы. А и В — гравитационные максимумы; С и D — гравитационные минимумы

скорости зависят от плотности и упругости пород, слагающих соот­ветствующие участки земной коры.

Для получения сейсмических колебаний производят искусствен­ные взрывы на небольших глубинах (порядка нескольких метров или десятков сантиметров). Вдоль заранее заданного профиля на определенных расстояниях от пункта взрыва располагают особые приборы — сейсмоприемники, которые улавливают распро­страняющиеся от места взрыва колебания. Скорость колебаний зави­сит от плотности пород, по которым они проходят. Колебания создают вокруг точки взрыва упругие волны, которые могут отражаться и преломляться на поверхностях плотностного раздела вещества по пути распространения волн.

Так как скорости упругих колебаний в первую очередь зависят от плотности пород, мы можем на основании времени прихода коле­баний после взрыва к точкам расположения сейсмоприемников вы­верчивать изолинии одновременного прихода колебаний.

На основании данных изучения землетрясений, определения массы и средней плотности Земли считают, что Земля состоит из следующих оболочек (рис. 39): сиалической, или литосферы; симатической, или барисферы; промежуточной и центрального, или же­лезного, ядра.

1. Сиалическая оболочка (литосфера) про­слеживается от поверхности Земли до глубины 5—80 км. В пределах континентов она более мощная, в пределах океанов менее мощная. В среднем мощность ее равна 60 км. Часто эту оболочку называют земной корой.

Она состоит из магматических, метаморфических и осадочных горных пород, имеющих плотность в среднем 2,7—2,8 г/см².

В состав вещества этой оболочки входят, кроме кислорода, главным образом кремний (Si) и алюминий (Аl). Поэтому ее сокра­щенно обозначают sial. Сиалическая оболочка делится на гранитную и базальтовую геосферы. Первая расположена наверху, вторая внизу. Возможно, что гранитная геосфера не сплош­ным слоем покрывает Землю. Весьма вероятно, что она отсутствует, например, в пределах некоторых областей Тихого, Атлантического

и Индийского океанов. Гранитная геосфера в пределах континентов достигает в среднем 16—20 км мощности и состоит преимущественно из горных пород кислого состава (в основном из гранитов). Базаль­товая оболочка состоит из более основных пород: базальтов, диаба­зов, габбро и др. Ее в последнее время часто называют верхней м а н т и е й.

Сим этическая оболочка (мантия Земли) прослеживается под сиалической приблизительно до глубины 900 км. Средняя плотность ее вещества 3,4 г/см³. Оболочка состоит в основном из кислорода (О) и кремния (Si), кроме того, в составе ее существен­ную роль играет магний (Mg). Отсюда сокращенное наименование sima. Эту оболочку называют также барисферой.

Промежуточная оболочка расположена между барисферой и центральным ядром в интервале глубин 900—2900 км. Иногда ее вместе с барисферой относят к мантии. Плотность вещества этой оболочки колеблется от 4 до 6 г/см³. В ее составе играют роль такие элементы, как кислород (О), кремний (Si), железо (Fe), маг­ний (Mg), никель (Ni). По сейсмическим данным в пределах проме­жуточной оболочки на глубине примерно 1800 км выделяется гра­ница различных плотностей вещества.

Ц е н т р а л ь н о е (ж е л е з н о е) я д р о расположено с глу­бины 2900 км до самого центра Земли, т. е. в среднем до глубины 6371 км. Плотность вещества в нем 6—11 г/см³. Ядро состоит главным образом из железа (Fe) и никеля (Ni). Отсюда его сокращенное наи­менование nife

В пределах центрального ядра на основании изучения сейсмических колебаний выделяют поверхности плотностного раздела веще­ства на глубинах 5000 и 5200 км.

Зная строение Земли, нетрудно подсчитать давления, существу­ющие на разных глубинах.

Из всех оболочек Земли для нас наиболее важной является самая верхняя — сиалическая. Она сложена разнообразнейшими горными породами — 95% ее объема составляют магматические и мета­морфические породы и 5% осадочные. Плотность пород самая разнообразная; в среднем она равна 2,7—2,8 г/см³.