Лекция 2. Общие сведения о Земле. По форме Земля является геоидом, т. е. поверхностью, совпадающей с невозмущённой поверхностью Мирового океана и продолжающейся под континентом. Геоид определяет фигуру Земли, но существенно отличается от физической поверхности Земли. Геоид соответствует поверхности равных значений силы тяжести. Средний радиус Земли 6371 км. Средняя плотность 5, 51 г/см 3. Земля обладает магнетизмом, с которым связаны электрические поля.
О происхождении космогонические Земли представления. существуют Есть гипотезы образования планет из раскалённой газово-пылевой туманности, а также гипотезы образования этих же планет, в том числе Солнца из мелкораздробленного космического вещества. Время образования радиологическими и Земли изотопными определяется методами и оценивается в 4, 55 – 4, 61 млрд. лет. С помощью этих методов создана в абсолютных геохронологическая шкала. летоисчислениях
Наиболее распространён для определения возраста геологических образований калий-аргоновый метод. В основу положен закон радиоактивного распада: , где Nt – количество не распавшихся атомов ядер неустойчивых (радиоактивных) элементов, N 0 – количество атомов ядер в момент образования природного объекта, t – время распада, λ - постоянная распада, которая для каждого изотопа имеет своё численное значение. В практике используется и величина Т 1/2 –период полураспада:
По современным представлениям внутреннее строение Земли обобщённо можно представить последовательной схемой трёх геосфер: 1) земная кора h = 5 -75 км. ; 2) мантия h ≈ 3000 км. ; 3) ядро h ≈ 3300 км.
Земная кора – твёрдая оболочка, которая по составу на материках и океанах разделяется на материковую и океаническую. В первой три слоя: осадочный, гранитный, базальтовый. Во второй два слоя: осадочный и базальтовый.
К настоящему времени наиболее прогрессивным методом изучения внутреннего строения Земли является сейсмометрия. Основа метода – изучение распространения через недра Земли сейсмических волн специальными приборами – сейсмографами. Изучаются волны объёмные (продольные - Vp, поперечные - V s) и поверхностные вертикально-поляризуемые (Релея – колебания и Лява – горизонтально-поляризуемые колебания).
Vp- волны сжатия – растяжения, распространяются в любой среде и выражаются формулой: , где kcж. – коэффициент сжатия, μсдв. - модуль сдвига, δ- плотность. Vs – волны сдвига, распространяются только в твёрдой среде, поэтому их формула:
Классическая модель внутреннего строения Земли носит название Джеффриса-Гутенберга. Она построена на основе изучения изменения с глубиной (по радиусу) показателей Vp и Vs. В настоящее время эта модель уточнена академиком Ю. М. Пущаровским на основе анализа современных сейсмотомографических карт. Выделены в земном шаре как глобальные, так и промежуточные границы.
Глобальные и промежуточные границы в земном шаре • кремнистые породы δ=2, 9– 3, 3 г/см 3 • ультраосновные и полиморфные δ=3, 5– 4, 3 г/см 3 • плотные окислы (Mg. O, Si. O) δ=5, 5– 10 г/см 3 • жидкие металлы (Fe, Ni, Si) δ=10– 12 г/см 3 • твёрдые металлы δ=13– 14 г/см 3
Графики распространения Vp , Vs и δ , отражающие глобальные границы внутри Земли
Промежуточные границы: 1) поверхность Конрада, которая разделяет гранитный и базальтовый слои на материковой коре; 2) слой астеносферы мощностью 200 -300 км в верхней мантии, где вещество находится в частично расплавленном состоянии; 3) инверсные зоны в верхней и средней мантии, границы которых прослеживаются на глубинах 100, 220, 300, 710, 1050, 1200 и 2000 км.
В целом фигура Земли аппроксимируется сфероидом или трёхосным эллипсоидом. Это первым понял Ньютон, применяя закон всемирного тяготения для условия вращения Земли. Следовательно, для такого эллипсоида вращения справедлива формула сжатия Земли : , где а - экваториальный радиус, в – полярный радиус, .
Согласно выводам Ньютона Земля сплющена у полюсов и растянута в экваториальной зоне. В то же время, фигура Земли не может быть достаточно аппроксимирована 3 -х осным сфероидом (эллипсоидом), т. к. уровенная поверхность испытывает местные возмущения под действием неоднородностей, притяжения а также топографического рельефа местности. физических в силу
Истинную форму уровенной поверхности Земли называют геоидом, т. е. поверхностью невозмущённой воды океанов, трансформированную на сушу, по уровню воды в условно сооруженных каналах, дно которых ниже поверхности океана. .
Разность величин экваториального и полярного радиусов Земли невелика и составляет 25, 5 км. На этом фоне средняя высота материков (≈1 км) и средняя глубина океанов (≈4 км) являются величинами второго порядка малости. Отсюда важный вывод, что Земля находится в гидростатическом равновесии и состоит из концентрических слоёв, в которых плотность одинакова.
Упругость твёрдых оболочек Земли вполне достаточна для того, чтобы медленно деформироваться под воздействием центробежных сил вращения и тяжести, т. к. если бы она была действительно жидкой. Слоистость же – результат первоначально «холодной» эволюции земного шара.
Скачать презентацию Лекция 2. Общие сведения о Земле. По форме
Лекция_2_Геофизика_Чурюмов.ppt