Таємниці земних надр
Хоча ми живемо на Землі і вона у пас прямо під ногами, вивчення її внутрішнього складу та будови виявилося справою нелегкою. Глибинні свердловини проникли в земну кору лише на якихось 13-15 км.
Основні дані про будову Землі геофізики отримують із сейсмограм - записів коливань земної поверхні, зроблених під час землетрусів на сейсмічних станціях чутливими приладами - сейсмографами.
Якби Земля була однорідним тілом, то сейсмічні хвилі поширювалися б прямолінійно та з однаковою швидкістю. Але зміна швидкості та напряму «сейсмічних променів» усередині земної кулі свідчить про неоднорідність надр нашої планети. Ретельний аналіз сейсмограм призводить вчених до висновку, що Земля складається з низки концентричних оболонок, що мають різну щільність і мають різні фізичні та хімічні властивості. Найвищий шар - земна кора, товщина якої під материками сягає 25-70 км, а під океанами - 4-10 км.
У континентальній корі можна виділити три шари: осадовий, гранітний та базальтовий. Осадові породи утворилися шляхом осадження різних дрібних частинок у морях та океанах. Вони зустрічаються залишки тварин організмів, комах і рослин, колись населяли Землю. А оскільки у верхньому шарі материкової кори кристалічних порід все ж таки більше, ніж осадових, то зазвичай його називають гранітним.
У складі земної кори переважають вісім хімічних елементів, що становлять понад 97% її маси. Найбільш поширений елемент - кисень - міститься в корі, звичайно не у вільному вигляді, а у формі оксидів з металами та металоїдами. А якщо врахувати, що кисню в цій «співдружності» добра половина, то земна кора постане нашій уяві у вигляді суцільного кисневого «каркаса», в пустотахякого розташовуються кремній, алюміній, залізо та інші хімічні елементи.
Континентальна кора розділена глибокими тріщинами окремі гігантські плити чи блоки. Її найнижчий базальтовий шар складається з порід, багатих магнієм і залізом, але бідних на кремпекислоту.
Під земною корою знаходиться мантія (верхня та нижня), товщина якої близько 2900 км. Як і кора, мантія загалом перебуває у твердому стані, і лише окремих місцях її речовина розплавлено до магми. З лавових "сховищ" магма каналами спрямовується назовні і через жерла вулканів вивергається на поверхню Землі.
Центральна частина Землі, що лежить під мантією, називається ядром. Розрізняють зовнішнє та внутрішнє ядра. Кордон між ними проходить десь на глибині близько 5150 км. Результати сейсмічного зондування свідчать однозначно: зовнішнє ядро перебуває у рідкому, розплавленому стані.
На Землі щільність гірських порід становить 2,6 г/см3. У міру просування в надра земної кулі густина речовини збільшується, а на межі нижньої мантії із зовнішнім ядром різко зростає до 10,0. Щільність у центрі Землі досягає 14,5 г/см3. Чим пояснити таке велике збільшення густини?
За однією з теорій, ядро Землі складається із заліза з домішкою сірки та нікелю, тоді як мантія – з оксидів кремнію, магнію та заліза. Однак не виключено, що наша планета однорідна за своїм складом, а відмінність у щільності між мантією і ядром обумовлена високим тиском у всіх надрах.
За даними сучасних досліджень, тиск у центрі земного тіару повинен досягати 3,6 млн. атмосфер; такому тиску відповідає температура 6600°С. У подібних фізичних умовах звичайна речовина набуває абсолютно нових властивостей — переходить у так звануметалеву фазу. Сутність такого перетворення полягає в тому, що електронні оболонки атомів руйнуються і утворюється щільна плазма, насичена вільними електронами і має гарну електропровідність. Очевидно, кільцеві струми вільних електронів у земному ядрі породжують магнітне полі Землі.
Так, завдяки геофізичним методам зондування вчені змогли «висвітлити» надра нашої планети — отримати своєрідну рентгенограму Землі, а роль рентгенівських променів виконали сейсмічні хвилі.