Мантия Земли

Рис. 7.27. Зависимость скорости звука в мантии Земли от глубины (плотности) [128]

Вязкость выражается в паузах (П — единица системы СГС) или в паскаль-секундах (1 Па с== 10П). Значения коэффициента вязкости для различных материалов Находятся в широком диапазоне например, для воды при комнатной температуре т1 = = 10 , П, а для пород мантии Земли ri = 10 2 п. Вязкость сильно зависит от температуры и уменьшается с ее ростом. Как мы увидим позже, высокотемпературную ползучесть твердых тел при постоянном напряжении можно рассматривать как процесс вязкого течения. В связи с этим одна из целей данной книги — рассмотреть элементарные физические механизмы, обусловливающие вязкое поведение материала, а также исследовать зависимость вязкости от различных параметров. [c.21]

Случай 2. Материальные элементы тонкой твердой полой сферической оболочки пород испытывают упругие смещения в тангенциальных направлениях, проскальзывая без отрыва по сферической оболочке пород мантии Земли ). Допустим, что [c.824]

Гутенберг на стр. 145 своей последней книги (см. примечание к стр. 766) пишет, что породы верхней части мантии Земли на глубинах от 60 до 200 км могут в определенных местах пребывать в состояниях, близких к плавлению. Это подтверждается минимумом скорости распространения идущих от землетрясений волн и связью поясов сосредоточения очагов землетрясений с только что упомянутыми глубинами и поясами действующих вулканов. [c.826]

Таким образом, наше допущение об увеличенной подвижности основания, подстилающего верхнюю оболочку твердых пород, и наше предположение, что вязкость м, пород достигает сравнительно низких значений в этой критической области по отношению к явлениям длительного необратимого деформирования во внешней коре, в значительной степени допускается авторитетным мнением сейсмологов цитируя Гутенберга, можно сказать, что вязкость и сопротивление пластическому течению минимальны в верхней части мантии Земли , [c.826]

Заметим, что соответствующая удерживающая нагрузка р, которая держит оболочку пород с ее внутренней стороны вровень с контактирующей сферой мантии Земли, препятствуя подъему последней, а именно [c.827]

В последние годы существенно повысился интерес к физическим свойствам горных пород и их изменениям в стационарных и особенно изменяющихся механических, электромагнитных, температурных и других полях. Этот интерес связан как с рядом научных задач, например, задачей изучения теплового состояния земной коры и верхней мантии Земли, так и с задачами практической направленности — разработкой новых способов добычи полезных ископаемых и способов разрущения горных пород при их добыче. [c.442]

Пористость в некоторых карбонатных породах обусловлена глазным образом изолированными полостями или пустотами, заполненными водой либо другими флюидами. Некоторые части мантии земли рассматриваются как частично расплавленные с изолированными скоплениями расплавленных пород, содержащихся в твердой матрице. Математическое описание упругого твердого тела, содержащего сферические или эллипсоидальные полости, является подходящей моделью для таких сред. Установлено, что при землетрясениях и обвалах горных пород напряжения вначале создают [c.81]

Определение и исследование внутренней структуры различных объектов и процессов — задача, в которой органично сочетаются интересы науки, техники и медицины. Не случайно за последние 10 лет томография нашла применение в самых разных областях естествознания в астрономии — для получения изображений распределенных источников в рентгеновском и радиодиапазонах [11] в науках о Земле — для трехмерного картирования мантии Земли [16] и определения крупномасштабных явлений в океане [21] в физике — для измерения распределений физических величин [22] в биологии и медицине — для диагностики биологических обьектов и человека [1, 23] в химии и кристаллографии — для получения изображений молекул [8, 9] в информатике — для обработки многомерных сигналов [13, 18] в машино- и приборостроении — для неразрушающего контроля объектов от многотонных конструкций [24] до изделий микроэлектроники [25]. [c.15]

Рис. 12.4. Тепловая модель Земли, основанная на гипотезе дифференциации мантии

Большинство промышленно важных коренных месторождений золота принадлежат к гидротермальному типу. Схематично процесс образования таких месторождений можно представить следующим образом. Образующаяся в, глубине земной коры или в верхних слоях мантии Земли магма, двигаясь кверху, внедряется в земную кору и, не достигнув поверхности Земли, медленно остывает и кристаллизуется. Магма представляет собой сложный, преимущественно силикатный расплав мантийного или корового вещества, насыщенный растворенными в нем летучими компонентами — водой, углекислотой, сероводородом и т. д. При охлаждении магмы в определенной последовательности кристаллизуются породообразующие силикаты (оливин, пироксен, полевые шпаты, кварц и др.), практически не содержащие в своем составе летучих компонентов. Температура последних стадий кристаллизации кислых магм на глубинах несколько километров близка, по-видимому, к 800 °С. По мере кристаллизации магмы содержание летучих компонентов в остаточном расплаве возрастает. В определенный момент оно достигает предела растворимости, и происходит выделение газов. С последними выносятся не только летучие, но и другие металлические и неметаллические компоненты, в том числе золото. По трещинам и порам газы устремляются в окружающие горные породы, образуя гидротермальные растворы. Вода глубинных гидротермальных растворов находится в виде сгущенного пара, который при температуре ниже 372 °С (критическая точка воды) под давлением переходит в жидкую воду. В условиях высоких температур и давлений вода способна растворять и переносить многие в обычных условиях нерастворимые соединения, в том числе золота, кремнезем и др. Вопрос о форме состояния золота в гидротермальных растворах пока остается спорным. [c.29]

Течение материалов в процессе сверхпластической деформации реологически сходно с течением кристаллизующихся металлических расплавов в процессах жидкой штамповки, термопластов при их деформировании в нагретом состоянии, а также с поведением ряда природных материалов (материалы, входящие в состав геологических слоев поверхности и мантии Земли, ледниковый лед и т. д.), демонстрирующих ква-зисверхпластическое течение. [c.410]

Породы мантии Земли имеют коэффициент вязкости порядка Па-с, а модуль сдвига — порядка 10" Па. Тогда т оказывается порядка 10 ° с (300 лет). Отсюда очевидно, что мантия Земли передает объемные сейсмические волны с периодом в несколько секунд как упругое тело и течет как вязкая жидкость в масштабе времени, исчисляемом миллионами лет. Шарик из полидиметилсилоксана (типа замазки), если его бросить, отскакивает лучше, чем шарик из стали, но если его оставить лежать на столе, то он растечется под действием собственного веса и превратится в лужицу. [c.23]

Оливин (Mg, Ре)25Ю4 является важным компонентом верхней мантии Земли до глубины около 400 км. Процессы высокотемпературной ползучести контролируют конвекцию в мантии, что [c.154]

Дается обзор упругих моделей активационного объема ползучести и приложение их к ироб41еме реологии нижней мантии Земли. [c.165]

Набарро [256] первым предположил, что негидростатическое поле напряжений может вызвать образование различных концентраций вакансий на поверхностях кристалла, различно ориентированных по отношению к полю напряжений. Следовательно, это приведет к потоку вакансий между поверхностя ми и потоку ионов в противоположном направлении. Таким образом, перенос вещества, обусловленный действием негидроста-тического поля напряжений, вызовет чисто сдвиговую деформацию, и в результате приложенное напряжение будет совершать работу. Очевидно, этот процесс может иметь значение, только если поток вакансий достаточно велик, т. е. существует достаточное количество источников (границ зерен) и подвижность вакансий довольно высока. Как следствие можно ожидать диффузионную ползучесть при очень высокой температуре для очень малых размеров зерен. Последнее требование также подразумевает, что источники дислокаций не могут действовать в мелких зернах (если только напряжение не является достаточно большим), и поэтому диффузионная ползучесть не будет подавлена дислокационной. Набарро отмечал также, что диффузионная ползучесть может быть весьма эффективна в мантии Земли. Эта идея была позднее воспринята Гордоном [137]Ч [c.219]

Опираясь на химически11 состав земной коры и метеоритов, а также на геофизические данные, большинство ученых склоняются к следующей гипотезе распределения элементов и их пород по геосферам Земли. Земная кора в кристаллическом состоянии простирается до глубины 20—50 км. Верхняя ее часть состоит из гранитного слоя (полнокристаллической магматической породы). Он покрывает половину земной поверхности (нет его на дне Тихого океана). Гранитный слой подстилается базальтовым (из черной или темно-серой, обычно неполнокристаллической магматической породы), покрывающим весь земной шар. Под земной корой до глубины 2900 км находится мантия Земли — оболочка из ультраосновных пород, обедненных кремнием и обогащенных магнием и железом. Ее состав [c.189]

Ряд докладов и сообщений отразил научно-исследовательскую работу кафедр или отдельных преподавателей О научно-исследовательской работе кафедры теоретической механики и ТММ Кубанского сельскохозяйственного института в области разработки молотильных устройств для обмолота риса , К вопросу о влиянии параметров тягового привода на динамику двухосной тележки электровоза , Исследование некоторых современных вопросов механики фильтрационных процессов в глубокозалегаюших в мантии Земли перспективных продуктивных пластах нефти и газа и др. [c.120]

Своеобразное течение возникает в плоском горизонтальном слое жидкости при наличии продольного градиента температуры. Интерес к такого рода течениям связан с рядом геофизических и технологических приложений. К ним относятся, в частности, атмосферная циркуляция Хэдли, некоторые типы движений в океане, коре и мантии Земли, процессы переноса в мелких водоемах, движение расплава в установках дпя получения кристаллов в горизонтальном варианте метода направленной кристаллизации (по поводу последней важной проблемы см. [1,2]). [c.202]

Случай 3. Шар, имеющий металлическое ядро и мантию из силикатных пород. Мы видели, что по сейсмическим данным на глубине 2898 км (см. рис. 17.14) или на расстоянии от центра примерно л = 0,545а происходит резкий скачок скорости распространения волн землетрясений Va и Vs. Пренебрегая другими скачками, на которые мы указывали прежде, предположим, что в согласии с ранней гипотезой Вихерта наружная силикатная мантия Земли, имеющая малую плотность, окружает значительно более тяжелое ядро, состоящее, возможно, из никеля и железа (составные части определенного класса [c.763]

Значение а = 0,7 км соответствует среднему возвышению (700 м) всей суши над уровнем моря, толщина /г = 25,3 км представляет собой среднюю толщину всех материков на Земле. Эти величины показываю г, что корни высоких горных массивов глубоко погружены в тяжелые слои мантии Земли. Они объясняют также, почему дал отрицательный результат знаменитый опыт Пратта, проведенный на равнинах Индии к югу от Гималайских гор, а именно, линия отвеса не отклонилась к северу в сторону возвышающихся горных вершин, поскольку вес столба породы над плоскостью изостатической [c.773]

Подводя итог, отметим, что исследования геологов, сейсмологов, океанографов, в особенности Юинга с сотрудниками, дали убедительные доказательства того, что (1) континентальные массивы фактически являются слоями горных пород с минимальной толщиной около 35—40 км там, где их поверхность находится на уровне моря, и соответственно большей в поднятых частях, причем их удельный вес колеблется между 2650 и 2900 кг/м вблизи основания они сложены из базальтовых пород (2) глубокое дно океана состоит, за исключением тонкого осадочного покрова, из базальтовой оболочки у = 2900 кг/м ) толщиной всего лишь 5 км (3) как континенты, так и тонкий слой базальта на дне океанов подстилаются мантией Земли (перидотитовыми породами, у = 3300 кг м У) (4) веское гео-механическое доказательство, основанное на согласовании береговых линий, единстве состава пластов горных пород, включая их геологический возраст и направление складкообразования на соответствующих берегах широко раздвинутых в настоящее время континентов, которые раньше соединялись, и ориентации главных горных цепей и систем протяженных глубоководных впадин, не считая многих аргументов немеханической природы, убедительно говорит в пользу гипотезы Вегенера [c.810]

Согласно указанным результатам наблюдений, возникновение этих гор могло быть связано с крупномасштабным длительным и медленным вторжением базальтовых магм из более глубокой мантии Земли в слои поверхностных пород, обусловленным интенсивной вулканической деятельностью и разломами. В связи с этим довольно трудно объяснить медленное вековое выгибание вверх Срединноатлантического хребта при помощи [c.813]

В механических задачах, относящихся к твердым породам внешней оболочки Земли, почти совсем не применялись эти общие результаты, за исключением, возможно, лишь случаев их использования при сильно упрощающих предположениях, таких, как, например, допущение, что все тело Земли внутри тонкой твердой оболочки коры ведет себя подобно однородной несжимаемой жидкости или однородному упругому гравитирующему шару постоянной плотности и температуры. На основании приведенных в предыдущих параграфах соображений о том, что имели место значительные сдвиги больших частей суши по отношению друг к другу и к более тяжелой мантии Земли, можно было ожидать, что эти факты приведут к пониманию происхождения грандиозных изменений в положениях плоских массивов континентов и связанных с ними явлений местного деформирования. [c.818]

Опыты были начаты с определения теплопроводности олпзи-нита — породы, из которой, по мнению части геологов, возможно, состоит мантия Земли. [c.300]

В 50-е гг. 20 в. изучение земных приливов стало интенсивно развиваться благодаря созданию бо.тее точной аппаратуры и применению электронных вычислит. машин для гармонич. анализа наблюдений и расчета моделей внутр. строения Земли. Обнаруж( но явление резонанса между суточным приливом и суточной нутацией Земли, доказывающее, что жид Сое ядро Земли не участвует в нутационных колебаниях. Земные приливы на территории Азии оказались заметно меньше, чем в Европе, что указывает на существенные глубинные горизонт, неоднородности уп]зу-гих свойств мантии Земли. Измерения приливных наклонов указывают иа зависимость их от локальных особенностей строения земной коры. Делаются зо-ныткн использования измерений приливных наклонов для изучения блокового строения земной коры и глубинных разломов. -Н- Н- Парийсгмь. [c.202]

Исследование зависимости скоростей Ср ( ) и с ( ) от глубины позволило сделать вывод, что Земля разделяется на три основные части кору, мантию и ядро. Кора отделена от мантии резкой сейсмической границей, на которой скачкообразно возрастают плотность р и скорости Ср и Сд. Эта граница была открыта в 1909 г. югославским сейсмологом Мохоровичичем и носит название границы М. Толщина лежащей выше границы М земной коры меняется от величины -10 км ( под слоем воды в океанических областях) до нескольких десятков километров в горных районах континентальных областей. Ниже коры в интервале до глубин -2900 км расположена силикатная оболочка, или мантия Земли. Существование ядра с плотностью, превосходящей среднюю плотность Земли 5,5 г/см , следует из того факта, что плотность земной коры (от 2,8 г/см у гранитов до -3,0 г/см у базальтов) существенно меньше этой средней плотности. [c.93]

В последние годы бьша выявлена детальная структура мантии Земли. На рис. 5.3 показано распределение скорости ( ) в мантии, из которого можно сделать заключение о её структуре. Земная кора и верхний слой мантии до глубины 1-10 км образуют наружную зону — литосферу, или литосферную плиту. Эта жесткая плита расколота примерно на 10 больших плит, по границам которых расположено подавляющее число очагов землетрясений. Под жесткой литосферной плитой на глубинах 10< < 250 км расположен слой повышенной текучести, называемый астеносферой. Из-за её малой вязкости ( Л, 10 +10 Пуаз) литосферные плиты как бы плавают в астеносферном океане Земли. В астеносфере, где температура вещества близка к температуре плавления, скорости волн понижены. Начиная с 1 250 км скорости возрастают из-за увеличения давления. При I 400 км возрастание скорости есть результат фазовых переходов (минералы оливины переходят в шпинелевую модификацию), а на глубинах 400 < < 650 км скорость возрастает из-за роста давления. На глубинах 650< <700 км расположена вторая зона фазовых переходов, однако остается открытым вопрос о том, какие конкретно переходы ответственны за быстрый рост скорости. [c.94]

Упругие свойства внутри Земли изменяются на некоторых определенных значениях глубин скачком и плавно в пределах слоев, разделенных этими границами. Важнейшими границами являются поверхность Мохоровичи-ча, залегающая на глубине 10—70 км, и поверхность Вихерта — Гутенберга на глубине 2900 км, резко преломляющая продольные упругие волны и не пропускающая поперечных волн. Эти границы разделяют земной шар на три главные зоны кору, мантию и ядро. Кора обладает наибольшей жесткостью, мантия характеризуется высокой вязкостью, а ядро находится в состоянии, близком к жидкому, и реагирует лишь на продольные волны изменением объема. Внутри трех главных зон земного шара имеются менее четко выраженные границы. Масса литосферы составляет основную часть массы оболочек Земли [5] [c.1180]

Внутреннее строение Земли оценивается по известной массе, моменту инерции земного шара и на основе изучения упругих волн от землетрясений. Получено, что плотность вещества в центре Земли рц>12,2 г/см и ядро Земли отделено на глубине 2900 км от лежащих выше слоев резким скачком плотности, порядка 4 г/см . Скачкообразные изменения плотности с глубиной могут быть вызваны изменением как состава пород, так и их фазового состояния [6]. Кора континентов в 3—10 раз толще коры океана. Толщина коры континентов различна на платформах (30—40 км) и в геосинклиналях (40— 80 км). В зонах самых высоких гор Памира и Гималаев она достигает 70—80 км. Нижняя граница коры — граница Мохоровичича М — в этих областях образует корни гор, которые глубоко (на 30—40 км) по сравнению с платформенными равнинными районами внедряются в мантию. Кора океанов — тонкая, около 4—8 км. Граница М залегает здесь на глубине 10—15 км. Разность глубин границы М на континентах и в океанах составляет 20—50 км. Средняя плотность коры на континентах 2,7—2,8 г/см8, под океанами 2,9 г/см . Плотность верхней мантии 3.3—3,4 г/см . На континентах поверхность мантии образует впадины, в океанах — огромные выступы. Земная кора континентов и океанов различается по значениям скорости распространения упругих волн. Кора океанов не содержит слоев со скоростью распространения продольных волн 6 км/с, характерных для коры континентов. [c.1180]

I — межпланетное магнитное поле 2 — плазменная мантия Z— плазменный слой 4 — ток поперек хвоста 5 — конвекция плазмы 6 — кольцевой ток 7 — магнитопауза S — ток на магнитопаузе 9—плазмосфера (вращается вместе с Землей) касп [c.1207]

Если бы земная кора, мантия и ядро были однородными, тепловой поток повсюду был бы равномерным и составлял 7,3-10- Дж/(см Х Хс), тепловое излучение земного ядра было бы непригодно для использования. Однако земная кора неоднородна, и вулканическая деятельность и наличие горячих источников во многих районах служат доказательством того, что магма в этих местах относительно близко подступает к поверхности земли. В отдельных районах, где магма близко подходит. к водонесущим породам, которые к тому же сверху перекрыты непроницаемой скальной [c.33]

Углеродное, углеводородное и ядерное топливо находятся в недрах Земли, и его залегание обусловлено историей ее формирования. Земля представляет собой динамическое, а не статичное образование. Континентальные и океанические участки земной коры принципиально отличаются друг от друга. Континентальные участки имеют значительную (до 35 км) мощность и состоят преимущественно из пород с большим содержанием SIO2, например, гранитов, в то время как океанические участки земной коры имеют мощность около 6—8 км и состоят из основных пород типа базальтов. Континентальные участки — это старые образования со сложной структурой, дно же океана существенно моложе его возраст в основном не превыщает 75 млн. лет, оно относительно несложно по своей структуре и типам образующих его пород. Самые молодые океанические участки земной коры образованы поднимающимися вдоль центрально-океанических хребтов породами, а более старые примыкающие океанические платформы покрыты сверху более легкими континентальными и таким образом первые переходят в состав мантии, окружающей центральную часть земного шара. Континентальные платформы многократно подвергались деформациям. Образовавшиеся горы разрушаются под действием эрозии воды, солнца и ветра, в результате чего осадочные породы скапливаются на равнинных площадях. Вулканические породы многократно вторгались в осадочные и либо перемешивались с ними, либо располагались над ними. С изменением географических и климатических условий разрастались, затоплялись и умирали леса, развивалась и умирала фауна. Каждый кубический метр земной коры имеет свою собственную историю, отличающую его от любого другого ее участка. [c.10]

Тепло Земли (геотермальная энергия). Излучаемое раскаленным земным ядром тепло распространяется в направлении к поверхности, причем на этот поток энергии оказывает влияние геологическое строение пород. Этот поток глубинного тепла к поверхности континентов, осуществляемый посредством теплопередачи, составляет в среднем 6,3-10 Дж/см /с, и в тех местах, где магма земной мантии располагается близко к поверхности, поток может быть в 10—20 раз больше среднего (Т. Леардини). Одна часть тепла, переносимого магмой, рассеивается вулканами, другая расходуется на разогрев пород, третья — на нагрев жидкости в поро- [c.18]

Аномалии СТ зависят от распределения масс в земной коре. [Пирокие региональные а юмалии связаны с неоднородностью плотностей в мантии. С помощью Г. ведётся поиск и разведка нефтегазоносных структур, месторождений полезных ископаемых. Неоднородности плотности в Земле, вызывающие аномалии СТ, одновре-мепно вызывают отклонения уровненной поверхности от эллипсоида, соответствующего нормальному распределению СТ. Эти отклонения — высоты геоида — могут быть вычислены по аномалиям СТ. Для приведения всех геодезич. и.змерений на эллипсоид относимости надо знать высоты геоида. Т. о., Г. является необходимым элементом геодезии. Этот раздел её наз. геодезич. Г. Методом спутниковой альтиметрии, т. е. непосредственным измерением высоты спутника, координаты к-рого точно известны, высоты геоида на океанах измеряются с погрешностью 1 м. [c.521]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...