Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [ 108 ] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

7ЛЛ. СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ В ЦЕЛОМ

Земля - это вращающийся слоистый твердый шар, окруженный газовыми движущимися оболочками - атмосферой и ионосферой. Верхний твердый слой называют литосферой. Он холоднее и жестче, чем находящийся под ним. С глубиной температура и давление растут внутри Земли, и в результате на глубинах от 100 до 200 км происходит частичное плавление поликристаллических горных пород. Соответствующий слой Земли именуют астеносферой. Она практически пориста (т!«10%). Ее поровое пространство насыщенно более легкими расплавами. Температура плавления весьма чувствительна к присутствию воды, которая изменяет границы РТ начала (солидус) и конца (ликвидус) плавления.

Сама астеносфера была выявлена сейсмическими методами, причем уменьшенные скорости и высокая диссипация сейсмических волн согласуются с ее вязкоупругими свойствами.

Под астеносферой находится намного более плотный геоматериал мезосферы Земли, который, впрочем, совершает конвективные циркуляционные движения, но в геологаческом масштабе времени. Для сейсмических волн и при колебаниях Земли он упруг.

Характерные мощности Н слоев Земли приведены ниже для двух типов стратификации.

ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 7.1. Глобальная динамическая тектоника

Существует и другой тип стратификации, связанный с петрологическим составом пород, т.е. с их физическими и химическими свойствами.

Было установлено, что плотность пород земной коры имеет порядок 2.7 г/см но мантийные породы имеют плотность близкую к 3.3 г/см при РТ-условиях свободной поверхности.

Соответствующие сейсмические скорости внезапно меняются от значения 6-7 км/с в земной коре к значению 8-9 км/с в мантии. Этот переход происходит на границе Мохоровичича, что обсуждалось ранее.

Геоматериалы коры более богаты SiOj, мантийные - СаО и MgO. Соответствующие глубины также даны выше.

В центре Земли находится металлическое ядро, которое состоит из жидкой и твердой частей"

Между ними имеется пористая зона замерзания жидкого металла - в соответствии с РТ-условиями.

Здесь часть металла представляет собой жидкость, насыщающую поровое пространство внутри более тугоплавкой фазы.

Внешнее жидкое ядро, где достигнуты РТ-условия ликвидуса, характеризуется интенсивными флюидометаллическими течениями и играет роль динамомашины Земли, генерирующей внутреннее геомагнитное поле.

Ядро Земли исключительно плотное («9 г / см) и может несколько смещаться как целое из-за жидкого состояния его внешнего слоя. Смещения ядра могут влиять на планетарную динамику Земли, меняя, например, положение ее оси.

В результате мгновенная ось вращения Земли блуждает вокруг географических полюсов. Из-за этих (Чандлеровых) блужданий литосфера несколько смещается относительно мезосфе-ры с характерной периодичностью (6 лет, 12 лет и т.д.), проскальзывая по вязкой астеносфере.

Эта периодичность наблюдается на фоне глобального относительного движения раздельных кусков литосферы, называемых тектоническими плитами.

Глобальное движение слагается в известный дрейф континентов [23], по-видимому обусловленный крупномасштабной термогравитационной конвекцией [120] в мантии Земли и различиями в плотности литосферных и мантийных геоматериалов.

7.1.2. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПЛИТОВОЙ ТЕКТОНИКИ

Глобальная конвекция в мантии Земли подразделяется на течения в глубинной мантии и несколько меньшую по масштабу конвекцию ячеистого типа в верхней мантии. Последняя, по-видимому, и приводит к астеносферным течениям под каждой тектонической плитой, вызывая движения и столкновения плит.

Известна целая система тектонических плит (рис. 7.1), представляющих континенты Земли и океаны. Они выделяются по картам эпицентров землетрясений, поскольку их главная часть распределена вдоль сталкивающихся краев тектонических плит [63]. Смещения плит оцениваются как по геологическим данным, так и прямыми наблюдениями с помощью спутников.

Оказалось, что скорости смещений плит имеют порядок 5-10 см/год.

Основные черты плитовой тектоники были выявлены сейсмическими и палеомагнитными методами.

Вдоль меридианов в центре Тихого и Атлантического океанов имеются рифтовые зоны, где геоматериалы мезосферы поднимаются вверх в виде базальтовой интрузии и создают новую океаническую литосферу.

После охлаждения этот базальт приобретает магнитные свойства, соответствующие существующему магнитному полю.

Поскольку магнитные полюса Земли меняют свое положение периодически {Т » 10* лет), на базальтовом дне океана появляются полосы различно ориентированной намагниченности. Их периодическая зависимость от расстояния от рифта позволяет оценить скорость океанического спрединга [63], иначе, наращивания литосферы.

Последняя скорость совпадает с измерениями смещений географических объектов (городов) на Земле с помощью спутников.

Возникновение дополнительного литосферного материала вызывает относительное тектоническое движение, а его избыточная часть субдуктируется вдоль линий столкновения океанических континентальных плит (рис. 7.2).

Таким образом, главный обмен массами вещества геоматериалов и флюидами между литосферой и мантией происходит в рифтах и зонах субдукции [64].