Строение земного шара

Лабораторные исследования, а также наблюдения в поле показывают, что природа не знает здесь преград и как самые прочные, так и самые хрупкие кристаллы, такие, скажем, как кварц, не говоря уже о мягких, податливых минералах, дают отличные примеры пластических деформаций, порою выраженных чрезвычайно ярко (рис. 12). Можно сказать, что все кристаллы (тем самым и минералы, а следовательно, и горные породы) пластичны, т. е. обладают, в большей или меньшей степени, способностью к пластическим деформациям, и степень этой способности зависит не только от внутренних, присущих данному веществу, свойств, но и от внешних условий.

Рис. 12. Кусок горной породы (железистый кварцит) из окрестностей г. Старого Оскола с мелкими складками, дающими пример ярко выраженных пластических нарушений.

Здесь мы несколько приближаемся к решению того вопроса, который был поставлен вначале: в каком состоянии находится вещество Земли в глубине. Оказывается, высокое давление и высокая температура благоприятствуют развитию пластических деформаций. Многие кристаллы становятся пластичными только в условиях всестороннего давления, превышающего по своей величине прочность этих кристаллов; таков, например, кварц. Притом давление, именно всестороннее, играет ведущую роль, более существенную, чем температура.

Можно считать, что уже начиная с глубины в 15–20 км все породы становятся пластичными, а многие из них достигают этой способности и гораздо раньше. Подчеркнем: они становятся пластичными, но остаются твердыми. И тектонические напряжения, развивающиеся в недрах Земли, разрешаются в форме пластических смещений, повсеместных, но крайне медленных, именно тех, которые геологами и названы тектоническими.

Здесь можно несколько уточнить наши представления в отношении физических свойств вещества глубоких оболочек. Тектонические движения представляют собою пример, как мы видели, движений очень медленных, движений «длинного периода». Удары землетрясений, распространяющиеся по толще Земли с огромной скоростью и быстро затухающие, наоборот, дают пример движений резких и кратковременных, движений «короткого периода». Так вот, на воздействия короткого периода недра Земли реагируют как твердое тело; на воздействия длинного периода — как жидкое. Это можно пояснить таким примером. Возьмите лед: если бросить льдину на пол или ударить по ней молотком, то она расколется, ибо лед хрупок. Но хрупкость эта не мешает тому же льду в форме горного ледника, спускающегося с гор, спокойно и безостановочно течь, следуя всем изгибам долины, со скоростью до 2–3 метров в сутки. Ясно, что наши понятия «твердое» и «жидкое» довольно относительны.

Нам остается рассмотреть вопрос о ядре Земли. Здесь обстановка иная. Каковы бы ни были наши гипотезы о плотности вещества в ядре, температуре, давлении и т. п., один факт остается неизменным: поперечные сейсмические волны через ядро не проходят. У нас нет пока иного объяснения этому факту, кроме того, что вещество ядра находится в жидком состоянии, в жидком как по отношению к воздействиям длинного периода, так и короткого. Ведь только жидкости (и газы) не пропускают сквозь себя поперечные сейсмические волны. Правда, здесь возникает много нерешенных и неясных вопросов; не исключена возможность того, что со временем будут обнаружены признаки прохождения поперечных волн через ядро; кроме того, может оказаться, что при том колоссальном давлении и той высокой температуре, которые господствуют в ядре, наши обычные рассуждения теряют силу и нужно искать какие-то иные закономерности. Мы не будем затрагивать эти сложные и нерешенные проблемы.

7. Химический состав Земли

Мы уже коснулись немного этого вопроса. Мы видели, что земная кора состоит в основном из магматических горных пород кислого или основного состава и что ее подстилает перидотитовая оболочка ультраосновного состава. Рассмотрим этот вопрос несколько подробнее.

Среди коренных пород, выходящих на поверхность Земли, преобладают осадочные (рис. 13).

Рис. 13. Обнажение осадочных горных пород близ г. Подольска, Моск. обл.