Вам, земляне
(Издание второе, переработанное) - Зигель Феликс Юрьевич - Страница 12

Под земной корой находится мантия — подкорковая оболочка Земли. Она простирается до глубины 1900 км и разделяется на верхнюю и нижнюю мантию (последняя начинается с глубины 1000 км). Поверхность раздела между мантией и земной корой получила наименование поверхности Мохоровичича (по имени исследовавшего ее югославского ученого). Средняя глубина залегания зоны Мохоровичича — около 33 км. Как и земная кора, мантия в целом находится в твердом состоянии. Лишь в отдельных лавовых «карманах» вещество мантии расплавлено до состояния магмы. Из этих «карманов» магма через жерла вулканов извергается на поверхность Земли.

Известно, что при спуске в шахты температура на каждый километр повышается примерно на 20 °C. Если бы такой прирост температуры продолжался до центра Земли, температура там превысила бы 100 000 °C. На самом деле она, по-видимому, в десять раз ниже, мантия в целом тверда, значит, источники тепла сосредоточены скорее всего в коре, и этими источниками являются распадающиеся радиоактивные вещества.

Верхняя мантия состоит из перидотита, ультраосновной породы, бедной кремнием, но богатой магнием и железом, а мантия в целом — из окислов магния, железа и кремния. Плотность мантии увеличивается с глубиной от 3,3 до 5,2 грамма на кубический сантиметр (г/см³). Соответственно повышается и температура мантии — от 500 °C на граничном слое Мохоровичича до 3800 °C в самых глубоких ее слоях. По некоторым предположениям около 20 % пород верхней мантии находится в жидком состоянии.

В последнее время область перехода земной коры в мантию стала именоваться тектоносферой. По-видимому, здесь из пород мантии «выплавляются» базальты нижнего слоя земной коры. Одновременно из вещества мантии выделяются газы и пары, пробивающие себе путь в атмосферу.

В верхней мантии на глубине 60—100 км есть слой пониженной плотности, где скорость распространения сейсмических волн понижается с 8,1 до 7,8 километра в секунду (км/с). Этот слой, играющий роль волновода, был назван астеносферой. Под океанами астеносфера простирается до глубины 400 км, под материками — до 250 км.

Центральная часть Земли, лежащая под мантией, называется ядром. На границе ядра плотность резко возрастает до 9,4 г/см³, а давление — до 0,13 млн. МПа. Физическая природа земного ядра не вполне ясна. Старая гипотеза о расплавленном железном ядре с различными современными ее вариантами до сих пор находит себе сторонников. Однако сейчас более популярна гипотеза силикатного ядра, предполагающая, что состав ядра сходен с составом мантии. В любом случае физическое состояние земного ядра необычно. В его центре давление достигает 360 000 МПа, и этому давлению соответствует температура 5000 °C. В такой физической обстановке вещество переходит в так называемую металлическую фазу — электронные оболочки разрушаются и образуется плотная плазма, насыщенная свободными электронами. Их кольцевые вихри, по-видимому, н порождают магнитное поле Земли.

Различают внешнее и внутреннее ядра. Граница между ними проходит на глубине около 5000 км. Внешнее ядро жидкое, расплавленное, плотность его около 10 г/см³. Плотность внутреннего твердого ядра достигает почти 14,5 г/см³.

«Вернувшись» из мрачных недр земного шара на его поверхность, мы встречаем еще одну его оболочку — гидросферу. Эта жидкая оболочка нашей планеты занимает 17 % ее поверхности. Мировой океан делит сушу на шесть крупных массивов (материков или континентов) и на множество островов, составляющих в общем 2 % земной поверхности. Средняя глубина Мирового океана —3790 м, наибольшая — 11 022 м. Вдаваясь в сушу, Мировой океан образует моря и заливы.

Примечательно и не случайно, что все материки (исключая Антарктиду) сужаются к югу. Северное полушарие Земли в основном материковое, Южное — океаническое. Есть и другие закономерности во внешнем облике Земли, объясняющиеся, как будет показано ниже, ее планетарной биографией. В гидросферу Земли входят также реки, озера и прочие водоемы. Испаряясь, вода гидросферы пополняет атмосферу — внешнюю газовую оболочку Земли. Смесь газов оболочки именуется воздухом. Состав воздуха нам хорошо знаком с детских лет (78 % общего объема атмосферы приходится на азот, 21 % — на кислород, около 1 % —на аргон, 0,03 % — на углекислый газ, остальное — разные примеси).

Хотя сейсмические волны не затрагивают атмосферу, связь ее с недрами Земли очевидна. Собственно, атмосфера Земли есть порождение ее недр. Она образована газами, выделившимися из твердого в целом тела Земли. Атмосфера частично рассеивается в мировое пространство, но на смену покинувшим Землю газам из земных недр приходят новые, особенно обильные во время вулканических извержений. Все оболочки Земли, и внешние и внутренние, не изолированы друг от друга, а находятся в постоянном, непрерывном взаимодействии.

На вопрос, где может произойти землетрясение, ответить сравнительно просто. Давно существуют сейсмические карты, на которых отмечены сейсмически активные зоны земного шара (рис. 17). Это те участки земной коры, где тектонические движения возникают особенно часто.

Следует заметить, что эпицентры землетрясений локализованы в очень узких зонах, определяющих, по мнению ряда ученых, взаимодействующие края литосферных плит. Различают три главных сейсмических пояса — Тихоокеанский, Средиземноморский и Атлантический. В первом из них совершается около 68 % всех землетрясений. Он включает Тихоокеанское побережье Америки и Азии и через систему островов доходит до берегов Австралии и Новой Зеландии. Средиземноморский пояс тянется в широтном направлении — от островов Зеленого Мыса через побережье Средиземного моря, юг Советского Союза до Центрального Китая, Гималаев и Индонезии. Наконец, Атлантический пояс проходит вдоль всего подводного Срединно-Атлантического хребта от острова Шпицберген и Исландии до острова Буве.

Рис. 17. Схема размещения сейсмически активных зон земного шара. 1, 2, 3 — неглубокие, промежуточные и глубокие точки соответственно.

На территории Советского Союза около 3 млн. квадратных километров заняты сейсмически опасными районами, где возможны землетрясения в 7 баллов и более. Это некоторые районы Средней Азии, Прибайкалья, Камчатско-Курильской гряды. Сейсмически активна южная часть Крыма, где еще не забыли 8-балльного Ялтинского землетрясения 1927 г. Не менее активны районы Армении, где в 1968 г. также произошло сильное 8-балльное землетрясение.

Во всех сейсмически активных зонах землетрясения возможны, в других местах они маловероятны, хотя и не исключены: некоторые москвичи, возможно, помнят, как в нашей столице в ноябре 1940 г. произошло 3-балльное землетрясение.

Предвидеть, где произойдет землетрясение сравнительно легко. Гораздо труднее сказать, когда оно произойдет. Замечено, что перед землетрясением наклон земной поверхности, измеряемый специальными приборами (наклономерами), начинает быстро изменяться, причем в разные стороны. Происходит «буря наклонов», которая может служить одним из предвестников землетрясения. Другой способ прогноза — подслушивание «шепота» пород, тех подземных шумов, которые появляются перед землетрясением и по мере его приближения усиливаются. Высокочувствительные приборы регистрируют усиление местного электрического поля — результат сжатия пород перед землетрясением. Если на побережье после подземных толчков резко меняется уровень воды в океане, значит надо ждать цунами.

И все-таки прогнозирование землетрясений находится в начальной стадии, что, конечно, обусловлено сложностью сейсмических явлений и неполнотой наших сведений о том, что происходит в земных недрах. Над решением проблемы прогноза землетрясений работают большие коллективы ученых. И наступит время, когда человек полностью обуздает внутренние силы своей планеты, заставив их работать на себя.