Внутреннее строение Земли. Литосфера и ее экологические функции

Внутреннее строение Земли. Верхняя оболочка Земли - земная кора - самая неоднородная и слож­но устроенная (рис. 11). Выделяют два основных типа земной коры: океанический (базаль­товый) и континентальный (гранито-гнейсовый) с прерывистым осадочным слоем.

Океанская кора по своему составу примитивна и представляет верхний слой дифференцированной мантии, сверху перекрытый тонким слоем пелагических осадков. В составе океан­ской коры выделяют три слоя. Самый верхний слой — осадочный — представлен карбонатны­ми осадками. На больших глубинах отла­гаются бескарбонатные глубоководные красные глины. Средняя мощность океанских осадков не превышает 500 м и только у под­ножия материковых склонов, особенно в районах крупных речных дельт, она возрастает до 12—15 км. Второй слой океанской коры в верхней части слагается поду­шечными лавами базальтов. Ниже располагаются долеритовые дайки того же состава. Общая мощность второго слоя океанской коры составляет 1, 5 км и редко достигает 2 км. Под дайковым комплек­сом располагаются габбро. Мощность габбро-серпентинитового слоя достигает 5 км. Таким образом, общая мощность океанской коры без осадочного чехла составляет 6, 5 — 7 км.

Рис. 11. Внутреннее строение Земли.

Континентальная кора резко отличается от океанской. Ее мощ­ность меняется от 20 — 25 км под островными дугами до 80 км под молодыми складчатыми поясами Земли: Альпийско-Гималайским и Андийским. В континентальной коре выделяют три слоя. Мощ­ность верхнего осадочного слоя меняется в широких пределах: от практического отсутствия до 10—15 км. Средняя мощность осадков со­ставляет около 3 км. Под осадочным слоем находятся толщи с преобладанием в них пород гранитоидного ряда. Под гранитным слоем располагается базальтовый слой, сход­ный по составу с породами океанской коры. Как континенталь­ная, так и океанская кора подстилаются породами верхней ман­тии. Земная кора состоит из силикатов и алюмосиликатов. В ней пре­обладают кислород (43, 13 %), кремний (26 %) и алюминий (7, 45 %), представленные главным образом в форме оксидов, силикатов и алюмосиликатов.

Мантия (рис. 8) — силикатная оболочка Земли, расположенная между подошвой земной коры и поверхностью ядра и составляющая 67, 8 % общей массы Земли. Мантия состоит из трех слоев. Верхние два слоя, образую­щие верхнюю мантию, имеют толщину 850-900 км, нижний слой мантии - 2000 км. Верхнюю часть мантии, залегающую непосредственно под зем­ной корой, называют субстратом. Под океанами в верхней мантии выделяют также слой с пониженной скоростью распространения сейсмических волн — асте­носферу Земли. Считается, что мантийное вещество в этом слое находится частично в расплавленном состоянии.

Земное ядро состоит из двух слоев (рис. 8) — внешнего (жидкого) ядра и внутреннего (твердого). Радиус внутреннего твердого ядра примерно равен 1200-1250 км, толщина переходного слоя между внутренним и внешним ядрами приблизительно равна 140—150 км, а толщина внешнего жидкого ядра, которое начи­нается с глубины 2870 — 2920 км, равна примерно 3000 км. Масса земного ядра составляет 32% всей массы Земли, а его объем — около 16 % объема всей Земли. Земное ядро примерно на 90 % состоит из железа с добавками кислорода, серы, углерода, водорода и, возможно, кремнезема; внутреннее — из железо-никелевого сплава метеоритного состава. Температура, согласно расчетным дан­ным, во внутреннем ядре составляет несколько 4000 - 5000 °С.

Неоднократное объединение и новое деление массивов суши, «закрытие» и появление океанов, т. е. изменение планетарного ре­льефа Земли, в настоящее время не вызывают у ученых сомнений. Но по вопросу, почему и как это происходило, единого мнения нет. Одни ученые придерживаются того мнения, что суша возникала и по­гружалась без горизонтальных перемещений материков - гипоте­за «фиксизма». Другие считают, что материки постоянно перемещались - «сходились» и «расходились» - гипотеза «мобилизма». Эту гипотезу выдвинул А. Вегенер. Он предположил, исхо­дя из очертаний континентов, что в карбоне существовал единый массив суши, названный им Пангеей (греч. — «вся земля»). Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану. 135 млн. лет назад Африка отделилась от Южной Америки, а 85 млн. лет назад Северная Америка — от Европы; 40 млн. лет назад Индийский мате­рик столкнулся с Азией и появились Тибет и Гималаи.

Эта теория нашла поддержку только к концу XX в. и получила широкое признание. Кроме того, была выдви­нута новая концепция тектоники литосферных плит. Сторонники ее по­лагают, что литосфера Земли состоит из шести крупных и многих мел­ких плит, «плавающих» по астеносфере. Плиты ограничены сверхглу­бинными разломами, совпадающими либо с рифтовыми долинами в осевой части серединно-океанических хребтов, либо с глубоководны­ми желобами. Крупными плитами являются: Евроазиатская, Американ­ская, Африканская, Тихоокеанская, Индийская и Антарктическая.

Процесс раздвига литосферных плит происходит по линии подвод­ных хребтов к линии желобов со скоростью от 1 до 6 см в год. Это установлено по снимкам, сделанным с искусственных спутников Зем­ли. По образовавшимся трещинам происходит излияние базальтовой лавы, которая, застывая, образует своеобразные клинья, распираю­щие и смещающие по горизонтали смежные плиты. Океанические ли­тосферные плиты, перемещаясь, подвигаются под соседние континен­тальные плиты. При этом происходит разогревание краев плит и плав­ление литосферы, проявляется вулканизм и активизируется сейсмическая активность, например на Тихоокеанском побережье Ев­разии. Происходит смятие в складки осадочных слоев, перекрываю­щих плиту. Сталкивающиеся литосферные плиты приводят к образо­ванию горноскладчатых сооружений. Примером могут служить гор­ные системы Альп, Кавказа, Памира и Гималаев, возникшие в результате столкновения южных литосферных плит с Евразией. Эту теорию подтверждают и биологичес­кие данные о распространении животных на нашей планете. Теория дрейфа континентов, основанная на тектонике литосферных плит, ныне общепринята в геологии.

Литосферой называют каменную оболочку Земли, все компо­ненты которой находятся в твердом кристаллическом состоянии. Она включает земную кору, подкоровую верхнюю мантию и подстилается астеносферой.

Экологическая функция литосферы, согласно В. Т. Трофимову, слагается из трех частей:

1. Ресурсная функция литосферы определяет значение минерального, органического и органоминерального сырья литосферы, составляющего основу для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и антропоге­неза. По мнению В.Т.Трофимова и др. (1997), она включает следу­ющие аспекты: ресурсы, необходимые для жизни и деятельности биоты; ресурсы, необходимые для жизни и деятельности челове­ческого общества; ресурсы как геологическое пространство, необ­ходимое для расселения и существования биоты, в том числе че­ловеческого общества.

2. Геодинамическая функция литосферы. Под геодинамической функцией литосферы понимается способность последней к проявлению и развитию при­родных и антропогенных геологических процессов и явлений, в той или иной мере влияющих на условия жизнеобитания, жизне­деятельности биоты и особенно человеческого общества.

Исходя из степени воздействия на биоту, в том числе и на человека, все геодинамические процессы можно разделить на две группы. Одни процессы в силу своей масштабно­сти и скорости проявления не способны оказывать прямого нега­тивного влияния на живые организмы, а другие действуют на био­ту в форме катастрофических явлений и стихийных бедствий и, таким образом, являются опасными природными процессами. К первым относятся, например, перемещения литосферных плит, тектонические медленные вертикальные и горизонтальные движе­ния, выветривание, осадконакопление. Ко вторым относятся оползни, землетрясения, извержения вулканов.

3. Геофизико-геохимическая функция литосферы. Эта функция оп­ределяется как свойство геофизических и геохимических полей (неоднородностей) природного и антропогенного происхождения влиять на состояние биоты и здоровье человека. Участки с высоким содержа­нием химических элементов, сильно отличающимся от геохими­ческого фона, называются участками с геохимической аномалией. Выделяются естественные геофизические поля — магнитное, гра­витационное, геотермическое и искусственно возбужденные элект­рические поля постоянных токов и геофизические аномалии.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение понятию «географическая оболочка».

2. Какова функция озонового слоя атмосферы?

3. В чем отличие газового состава современной атмосферы от протоатмосферы?

4. Какие гипотезы объясняют появление гидросферы Земли?

5. Назовите отличия в составе океанической и континентальной коры.

6. Какие факты подтверждают теорию тектоники литосферных плит?

7. В чем заключается геофизико-геохимическая функция литосферы?