Тепломассоперенос и конвективные течения мантии

Глубокие недра Земли не только генерируют тепловую энергию, но и осуществляют ее выход к поверхности. Благодаря генерации тепловой энергии формируются различные магматические расплавы и флюиды. С ними непосредственно связано образование магматических и метаморфических пород, разуплотнение и уплотнение, растяжение и сжатие вещества оболочек Земли. Преобразование тепловой энергии в кинетическую предопределяет характер тектонических движений и деформацию горных масс. Землетрясения, как и разломы, не могут возникать без накопления потенциальной энергии. Поднятия горных хребтов, движения литосферных плит немыслимы без связи этих процессов с мощнейшими источниками энергии.

Любой геологический процесс связан с источником энергии. Каковы эти источники, где они находятся и каким способом эта энергия доставляется к поверхности?.В каких частях недр Земли генерируется эта энергия? Каков механизм ее генерации и, наконец, каким путем она поставляется к поверхности? Ответы на эти вопросы имеет фундаментальное значение Их решение всегда составляло ключевую проблему на всех этапах развития наук о Земле.

Главную информацию о внутреннем строении Земли получают комплексом геофизических методов (многоканальное сейсмопрофилирование, глубинная сейсмотография, гравиметрия, магнитометрия, магнитотеллургическое зондирование, геотермия). Их дополняют лабораторные эксперименты, позволяющие моделировать обстановки поведения вещества оболочек Земли в условиях различных давления и температуры в ядре и мантии. Комплексное использование этих методов позволило получить объемную картину глубинного строения Земли. Земля не только расслоена на оболочки, но и сами они имеют сложное внутреннее строение, латерально неоднородны по физическому состоянию и петрохимическому составу.

Анализ распространения продольных и поперечных волн позволил получить объемную картину разреза Земли в виде слагающих ее оболочек (геосфер). По незначительным изменениям сейсмических скоростей в пределах ±0,5-3,0% по отношению к их средним фоновым показателям были построены карты-срезы строения Земли на разных глубинах. На каждой из этих карт выявились области-аномалии с характерными для них скоростями прохождения сейсмических волн,т.е. высоко- и низкоскоростные неоднородности. Высокоскоростные интерпретируются как более плотные и холодные тела,а низкоскоростные как менее плотные и более нагретые.Был сделан главный вывод- в разрезе Земли выделяется ряд оболочек.Одновременно по латерали их свойства меняются,т.е.в каждом слое соседствуют аномалии с разной плотностью.На рис.4.13 приводятся карты срезов,начиная с поверхности границы между ядром и мантией вплоть до астеносферы.

На уровне поверхности ядра (2770 км) выделяются яркие красные пятна.Они соответсвуют областям максимальной генерации тепловой энергии в связи с извлечением железа мантии.Здесь породы мантии (красное) сильно нагреты и имеют меньшую плотность по сравнению с другими участками (синее) менее нагретыми,а следовательно более плотными.Прослеживая далее картину в разрезе твердой мантии (глубины 2125-460 км), обращает внимание, что контуры цветных пятен сохраняются.Однако в целом плотности снижаются.Отсюда можно сделать вывод,что в разрезе твердой мантии существуют колонны,отличающиеся по плотности.

Совершенно иная картина устанавливается в астеносфере (глубины 290-60 км).Появление полей ярко красного цвета свидетельствует о резком изменении физического состояния пород.Их плотность резко уменьшается,на что указывает столь же резкое снижение скоростей сейсмических волн.Это согласуется со свойством астеносферы-частичное плавление и квазипластичное состояние.

Р

Рис.4.13.Сейсмотомографические срезы мантии Земли на уровне основания мантии (Д¹¹) для глубины 2850 км и далее на разных уровнях показывают степень разуплотнения мантии на различных глубинах,(Su W., R.L.Woodward, A.M.Dziewonski): области с различными сейсмическими скоростями: низкоскоростные,горячие

Поиск по сайту: