Внутренние геосферы Земли

Ядро радиусом около 4000 км, составляет 16% объема Земного шара и 31% его массы. Оно, по-видимому, еще длительное время будет доступно для изучения лишь дистанционными методами исследования. Граница ядро – мантия проводится на глубине 2700-2900 км (граница Гуттенберга) (рис. 94). Наличие магнитного поля Земли позволяет предположить, что ядро состоит из намагниченного вещества, возможно никелистого железа. Наружная его оболочка – внешнее ядро – мощностью около 2800 км, практически не пропускает поперечных сейсмических волн, что дает основание считать её жидкой (расплавленной). Нижняя граница внешнего ядра проводится на глубине около 5146 км. Факт повышения температуры вещества Земли с глубиной общеизвестен, но вопрос о сравнительной величине факторов, вызывающих это явление (радиоактивный распад, бомбардировка метеоритами и другие), остается дискуссионным. Одной из вероятных причин повышения температуры с глубиной является теплота трения, обусловленная расслоенностью внешнего жидкого ядра, разные слои которого, возможно, вращаются с разной скоростью отличной от скорости вращения Земли. Кроме того сушествует мнение о выделении тепла при гравитационной дифференциации вещества. Предполагается, что пока толщина внешнего ядра будет достаточно велика, поступление глубинного тепла к поверхности Земли будет продолжаться, постепенно уменьшаясь с течением времени. С раннего архея до настоящего времени (в течение 3,5 млрд. лет) тепловой поток уменьшился не менее чем в 3 раза. Существенное понижение теплового потока ядра, возможно, произошло на рубеже раннего и среднего протерозоя (около 1,6 млрд. лет назад), когда Земля вступила в фазу континентально-океанического развития.

Внутреннее ядро («ядрышко») радиусом около 1200 км является твердым, так как плотность его 11 т/м³ (рис. 94). Даже при том огромном давлении, которое присутствует в ядре, такую плотность может иметь только металл. Установлена анизотропия ядрышка: в разных направлениях скорость распространения в нем сейсмических волн оказывается несколько различной. Исходя из этого, ядрышко рассматривается как гигантский кристалл. В ходе геологического развития Земли химический состав и минеральная структура ядра, по-видимому, существенно менялись, но пока какими-либо данными на этот счет наука не располагает.

Мантия (мощность до 2900 км) состоит, в основном, из силикатов, то есть по химическому составу близка к земной коре и литосфере (рис. 94,). Переход от мантии к твердой оболочке Земли носит постепенный характер. По мнению большинства исследователей на границе мантии с твердой оболочкой выделяется пластичный слой – так называемая астеносфера. Верхняя мантия сложена преимущественно перидотитами, ультраосновными породами, состоящими из оливина, пироксена и иногда граната. При температуре 1400–1500 ºС, оливин остается твердым, а пироксены и гранаты плавятся. При этом образуется частичный расплав, имеющий состав базальта. Такое частичное плавление обусловливает пластичное состояние астеносферы. Наличие в верхней мантии такого слоя объяснило и подтвердило мобилистскую концепцию о движении литосферных плит, которые как по смазке перемещаются по пластичному веществу астеносферы. Причиной этого движения во многом являются конвекционные движения в мантии (рис. 93, 1), а также разная вязкость вещества под океанами и под континентами.