Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 68

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

внутренних планет земной группы . Внешние планеты имеют малую плотность, что определяется их газовым составом. Причем ведущим элементом этих планет я в л я ю т с я водород и его соединения. По некоторым оценкам Юпи­ тер содержит 78 вес. % водорода, а Сатурн 63 вес. %. У р а н ;и Н е п т у н имеют более высокие средние плотности, и,

.вероятно, пропорция водорода в них ниже .

В спектрах протяженных атмосфер внешних планет от­ личаются сильные полосы метана (СН4 ), а также полосы мо­

лекулярного

водорода. Кроме

того,

в спектрах Юпитера

и Сатурна наблюдаются слабые полосы аммиака

( N H 3 ) .

Однако

на У р а н е и Нептуне

аммиак находится в заморо­

женном

состоянии,

поскольку

температура

поверхности

э т и х т п л а н е т очень

н и з к а я — п о р я д к а

—210° С.

П р и

таких

температурах

большинство

газов

переходит

в

жидкое

и твердое состояния.

По некоторым косвенным

данным,

можно допустить, что

в составе внешних планет

имеется

много Н е .

 

 

Т а к и м образом, крупные внешние планеты солнечной системы по своему атомарному элементарному составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены преиму­

щественно

из легких

компонентов — Н 2 , Н е

(?), С Н 4 ,

N H 3 , И 2 0 .

Сохранность

этих веществ в составе

больших

планет связана с высокими значениями масс самих пла ­ нет, а т а к ж е с низкими температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой они произошли .

Изложенные выше данные позволяют прийти к опре­ деленным выводам, имеющим прямое отношение к вопро­ сам происхождения солнечной системы.

1. Планеты солнечной системы различаются по своему химическому составу. Внутренние планеты сложены в ос­ новном твердыми телами, внешние — преимущественно газами.

2. Среди внутренних

планет

т а к ж е имеется

различие

в составе — ближайшие

к

Солнцу планеты

более

плот­

ные, чем

отдаленные.

 

 

 

 

 

 

3. Различие в составе внутренних планет,

по-ви­

димому,

обусловлено теми

ж е

причинами,

что

и

раз ­

личие в составе метеоритов, т. ѳ. планеты более плотные содержат больше металлической (железоникелевой) фазы и меньше силикатной. Максимальное содержание железа,' вероятно, характерно д л я М е р к у р и я , минимальное —

47


д л я Л у н ы , в которой большая часть железа находится

всиликатах .

4.Различие состава планет свидетельствует о хими­ ческом и. физическом фракционировании элементов в про­ цессе образования солнечной системы. Фракциониро ­ вание определялось различной степенью окисления ве­

щества в зависимости от расстояния от Солнца.

f 5 . Гигантские внешние планеты солнечной системы возникли из вещества, чрезвычайно близкого к составу Солнца, и процессы фракционирования п р и их образо-- вании проявились в незначительной степени.

С Т Р О Е Н ИЕ И СОСТАВ З Е М Л И

Земной ш а р сложен из оболочек различной плотности и состава, концентрически обволакивающих друг друга. Верхними оболочками Земли я в л я ю т с я атмосфера и гидро­ сфера. Атмосфера граничит с космическим пространством. Твердое тело нашей планеты состоит из трех главных оболочек: тонкой коры, мощной мантии и центрального ядра .

Поверхность твердого тела Земли имеет весьма не­ ровный характер . Горные вершины и хребты чередуются с обширными равнинами на материках . В свою очередь материки представляют собой приподнятые над уровнем моря участки земной коры . В то ж е время пространствен­ ное расположение материков отличается крайне неровным и асимметричным характером . Н а физической карте земного шара нетрудно видеть, что материки представ­ ляют собой обширные массивы суши, сосредоточенные преимущественно в одном из п о л у ш а р и й планеты. Т а к , если мы разделим земной шар по Тихоокеанскому по­ бережью материков (например, по Западным Кордилье ­

рам),

то

он будет состоять из двух п о л у ш а р и й : материко­

вого,

в

котором сосредоточены почти все материки вместе

с Атлантическим и Индийским океанами, и океанического,

которое займет площадь всего Тихого

океана.

Т а к о й

неравномерный и

асимметричный характер пла ­

нетарного

рельефа нашей

Земли имеет

глубокие корни .

В первую очередь он связан со строением и составом земной коры в пределах материкового и океанического полушарий .

Мы д о л ж н ы обратить

внимание на то, что в настоящее

время под земной корой

мы подразумеваем верхний слой

твердого тела Земли, находящийся между

поверхностью

и так называемой сейсмической границей

Мохоровичича.

Н а определенной глубине эта граница отмечает резкий

4 Г. В. Воііткевич

49



скачок в увеличении скоростей сейсмических волн, в о з ­ никающих пр и сильных землетрясениях . Проходя через границу Мохоровичпча, продольные сейсмические волны с тлз^биной увеличивают свою скорость от 6,5 до 8 км/сек, поперечные — от 3,7 до 4,5 км/сек. Н и ж н я я граница земной коры; фиксируемая разделом Мохоровичича, на­ ходится на разной глубине. Под материками она дости­

гает глубины 70

км, под океанами — 10 км. В

среднем

континентальная

кора имеет мощность 35 км,

океаниче­

с к а я — в пределах 5—10 км. Т а к а я неодинаковая

толщина

земной коры в области разных п о л у ш а р и й связана

с

раз ­

личием состава слагающих ее пород. Океаническая

кора

сложена

в основном базальтовым материалом,

континен­

т а л ь н а я

кора состоит главным образом из материала,

близкого по составу к граниту . Современное

строение

земной коры представлено на рис. 11. Гранитные

породы

содержат

больше

кремнекислоты (Si02 ) и меньше

магния

и железа, чем породы базальтовые. Поэтому можно за­ ключить, что одно пз п о л у ш а р и й нашей планеты в верх ­ них горизонтах более обогащено S i 0 2 , чем другое, ему противоположное.

Неравномерный характер строения верхних частей Земли охватывает не только собственно ее кору, но и верх­ нюю мантию и, возможно, простирается до глубин 700 км . В связи с этим следует подчеркнуть, что любая теория происхождения Землп должна объяснить указанный выше асимметричный характер верхних частей твердого тела Земли. Неравномерный характер строения и, вероятно, состава верхних горизонтов земного шара (до глубин 400—500 км) не мог возникнуть в предполагаемую в про ­ шлом эпоху всеобщего расплавленного состояния Земли.. В этом случае при любом способе дифференциации мы бы встречали однородные по составу и мощности оболочки..

Вдействительности наблюдается определенная неодно­

родность, которая схематически представлена на рис. 12.

К р а т к о остановимся на характеристике отдельных оболочек нашей планеты (рис. 13). Детальное подраз­ деление всего объема Земли, которое сейчас становится общепринятым, представляется в следующем виде:

А

— кора Земли

D

— нижняя мантия

В

— верхняя мантия

Е

— внешнее ядро

С

— переходной сдой маитші

G

— внутреннее ядро

.50


Контннеит

Осадоппые породы

км

 

 

 

 

 

 

,

 

Д и I 1 H I . I O о т л о н ѵ с п п г і

О

J-

+

+

+

+

+

^4%7Л

 

Z ГІ,03-

 

+

 

+

+

+

+ > ^ ^ - Г - І - О к о Г і і - І Z

10

+ Г р а „ ц т п и П

с л о і і 2,7

+ +

 

 

20

+

+

+

 

);

±_

 

 

 

311

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .

11.

Схема

строения, земной

,,л и

Контігкеитял,

коры.

Цифрами

обозначена

плот­

 

 

ность

материала

в

г/см3

 

 

 

V h с. 12. Схематический разрез континентальной н океанической частей мантии Земли

Р и с . 13.

Внутреннее строение

Земли

 

 

А — кора;

 

 

J3 — верхняя

мантия;

С — переходной

слой;

D — нижняя

мантия;

-Е — внешнее

ядро;

F — граница внешнего и внутрен­

него ядра;

 

•G — внутреннее

ядро.

4*