116. Химический и минеральный состав земной коры.

116. Химический и минеральный состав земной коры.

В химическом отношении состав земной коры определяется в первую очередь кислородом (49, 13%), кремнием (26%) и алюминием (7, 45%). Значительную роль играют также железо (4, 2%), кальций (3, 25%), натрий (2, 4%), калий (2, 35%) и магний (2, 35%). Самый распространенный элемент – кислород – находится в коре в виде оксидов: SiO2 (58%), Al2O3 (15%), FeO и Fe2O3 (8%), CaO (6%), MgO (4%), N2O (4%), K2O (2-2, 5%) и т. д. Кора характеризуется относительно высоким содержанием долгоживущих радиоактивных изотопов урана, тория и калия. Максимальная концентрация отмечается в кислых породах, минимальная – в ультраосновных. В минералогическом отношении земная кора состоит из легкоплавких силикатов с преобладанием алюмосиликатов. Химический состав земной коры отличатся от состава нижележащих оболочек и метеоритного вещества повышенной концентрации кислорода, кремнезем, щелочных металлов, большинства редких элементов и пониженным содержанием магния и элементов группы железа (Fe, Co, Ni, Cr). Считают, что вещество земной коры образовалось из мантии за счет выплавления и дегазации.  

117. Эволюция взглядов о строении земной коры.

Первые представления о существовании земной коры были высказаны в 1600 г. Гельбертом. Недра Земли делились на кору и твердое ядро. Подобные мысли были продолжены в трудах Ломоносова, Декарта, Лейбница и др. Исследования земной коры были ориентированы на континенты, поэтому первые модели отражали континентальное строение. В первой половине XX в. Изучение недр стали производить с помощью сейсмики и сейсмологии. 1909г – Мохорович. В 1925 г. Конрад Выше границы Мохо выделил еще одну и назвал поверхностью Конрада. Им предложен верхний слой коры мощностью около 12 км называть гранитным, а нижний слой – мощностью около 25 км – базальтовым. Так появилась первая двухслойная модель строения Земли. Дальнейшими исследованиями было установлено, что мощность коры варьирует в низменных местах до 35040 км, а в горных – возрастает до 60 км. Земную кору, состоящую из гранитного и базальтового слоев, стали называть консолидированной корой, на которой располагается еще один слой, получивший название осадочного слоя. Начиная с 1954 г, для изучения недр стали использовать метод глубинного сейсмического зондирования (Г. А. Гамбурцев). ГЗС позволил проследить Землю до глубины 100 км. Начиная с 60х гг, данным методом стали изучать дно Мирового океана и стало доказано существование двух типов кор: континентального и океанического. Данный метод позволил также опровергнуть существование границы Конрада, это также было подтверждено бурением Кольской сверхглубокой скважины, которая на обозначенной глубине не вскрыла гранитного слоя. Наличие некой границы связано с увеличением скорости сейсмически волн, объясняется увеличением основности пород и степенью их метаморфизма. Т. о. было установлено, что в составе гранитного слоя находятся не только гранитоиды, но и метаморфические породы типа гнейсов, слюдистых сланцев, возникших из первичных осадочных отложений. Слой стали называть гранито-метаморфическим или гранито-гнейсовым. В 80х гг прошлого столетия начался новый этап в истории изучения земной коры, характеризующийся созданием трехслойной модели строения консолидированной коры

118. Элементы сейсмологии (сейсмические волны, их характеристики).

Сейсмология – наука, изучающая все естественные движения, которые регистрируются сейсмографами на поверхности Земли. В отличие от нее, сейсмика – это метод исследования недр, основанный на изучении и регистрации упругих колебаний (искусственно вызванных). В том и другом случае анализируются сейсмические волны, которые возбуждаются упругим импульсом, возникшим в недрах Земли или на ее поверхности естественным или искусственным путем. Центр образования импульса называется очагом землетрясения, фокусом, или гипоцентром. В гипоцентре происходит разрядка напряжений и освобождение энергии, что сопровождается обратимыми деформациями, распространяющимися в горных породах в виде упругих колебаний или сейсмических волн. Очаг излучает спектр колебаний с периодами от десятков секунд до сотых долей секунды, которые распространяются в недрах Земли и уже через 20 минут достигают противоположной точки земного шара. Сейсмические волны – низкочастотные звуковые волны в твердой упругой Земле. Они делятся на объемные (охватывают весь земной шар) и поверхностные (концентрируются вдоль поверхности Земли). В образовании продольных волн принимают участие 2 параметра: упругость на сдвиг(изгиб) и упругость на сжатие. В образовании поперечных только упругость на изгиб. Наибольший интерес для изучения глубинной структуры земного шара представляют объемные волны. Их распространение во многом идентично прохождению световых лучей в оптических средах. Ученые вывели формулу для вычисления скоростей волн: υ p=√ (k+4/3μ )/ρ для продол. волн и υ s=√ μ /ρ для попер., где k-модуль сжатия, μ -модуль сдвига, ρ -плотность вещества.

Обычно пределы скоростей распространения продольных волн варьируются от 5 до 13, 8 км/с, поперечных – (3, 2-7, 3 км/с), а поверхностных – (2-4, 5 км/с).

В точку наблюдения первыми приходят продольные волны, поэтому их называют первичными, или волнами Р (primary), а поперечные волны – вторичными, или волнами S (secondary). Объемные волны, возникающие в гипоцентре, расходятся от него во все стороны. Отдельно взятое направление, по которому распространяются продольные и поперечные волны, называется сейсмическим лучом. Сейсмические лучи проходят от очага землетрясения к эпицентру и антиэпицентру. Эпицентр – точка на поверхности Земли, расположенная на кратчайшем расстоянии от гипоцентра; антиэпицентр – диаметрально противоположная точка.