На сейсмічній хвилі: як влаштована Земля

Земля

Ми знаходимося на старті… «сейсмічного корабля». Залишаються лічені секунди: п’ять, три, одна… Старт! Розвідник глибин спрямовується до центру Землі. Тільки це не буровий снаряд, а фізичний процес — сейсмічна хвиля. Збуджуються ці хвилі землетрусом або вибухом. Земля чудово «пристосована» для сейсмічних досліджень: швидкість пружних хвиль в ній зростає з глибиною. За мільярди років планетарного життя Земля розшарувалася на окремі оболонки, що мають різні властивості. У цій статті ми детально дослідимо устрій Землі, і тих шарів, або оболонок, з яких складається наша планета.

На межах шарів хвилі відбиваються і заломлюються і, повернувшись до поверхні, фіксуються беззмінними «черговими» — сейсмографами. Чим потужніше джерело хвилі, тим глибше вдається заглянути сейсмологу в організм пацієнта — Землі.

Дві дуже різкі межі є в Землі: між корою і мантією і між мантією і ядром. Під обома межами хвиля розвиває “першу космічну” швидкість – 8 кілометрів на секунду, в центрі Землі вона розганяється до другої — 11 кілометрів на секунду. Саме чудове, що при такому «божевільному бігу» хвиля встигає розглянути дуже важливі деталі будови Землі.

Знаменитий кордон

З перших же секунд наш “сейсмічний корабель” всверлився в земну кору. Це тоненька, менше 1/100 частини земного радіусу жорстка і холодна шкаралупа, що покриває гарячі надра. Колись так і думали, що кора — результат охолодження вогненно-рідкої землі, на зразок плівки на молоці. Тепер прийшли до висновку, що вона виділилася з мантії в результаті складних фізико-хімічних процесів, що протікали в спочатку холодній землі.

Чи можна вірити сейсмологам?

Поки “сейсмічний корабель” не розігнався до першої космічної швидкості, затримаємо його біг і поміркуємо про те, що хочуть і що можуть дізнатися про Землю сейсмологи. Вони зайняті розшифровкою сейсмограм, своєрідних “електрокардіограм” Землі — коливання поверхні намагаються звернути в картину внутрішнього устрою Землі. Втім, картина ця вельми специфічна, мало схожа на реалістичну, а скоріше абстрактне відображення — графіки, що показують, як змінюються в просторі швидкості пробігу поздовжніх і поперечних хвиль.

Таке завдання названо «зворотнім сейсмічним» (дослідники йдуть від хвилі до землі) на відміну від «прямого», коли для заздалегідь заданої моделі розраховується теоретична сейсмограма.

Математики успішно вирішують прямі завдання – завдяки комп’ютеру теоретичні сейсмограми будуються для досить витончених моделей середовища, все більш наближаються до натури. Зі зворотним завданням справа йде складніше. Тут застосовують спосіб перебору прямих завдань, метод «проб і помилок». Висувається безліч гіпотез про будову Землі, і для кожного варіанту на комп’ютері розраховуються теоретичні сейсмограми. Комп’ютери дозволяють швидко порівняти їх з експериментальними і відібрати ті моделі, для яких відмінності не перевищують помилки вимірювань. У підсумку виходить не одна, а безліч відповідей.

Як не дивно, виявлення неоднозначності рішення зворотної сейсмічної задачі – своєрідне досягнення сейсмології, невідоме на ранніх стадіях її розвитку. Свого роду ложка дьогтю в «бочку сейсмічного меду», яку геофізики викочують своїм замовникам — геологам. Сейсмологи сьогодні розумніші і менш самовпевнені, а геологи не так заворожені їх результатами. І читач, подумки мчачи разом з сейсмічною хвилею, звикає розуміти, що наведені значення швидкостей і глибин — лише середні, і існує деякий «коридор невизначеності» у всіх оцінках.

Однак ми занадто затрималися, пора в дорогу – «хвиля кличе!»…

Кора займає менше однієї сотої об’єму і важить менше півпроцента маси Землі. Але її роль в житті планети непропорційно велика. Тут знаходяться осередки більшості землетрусів, резервуари діючих вулканів, родовища корисних копалин, в ній сконцентровані радіоактивні елементи — джерело земного тепла. Нарешті, кора найбільш доступна для вивчення. Мрія геологів – пробуритися крізь кору і підняти керн з мантії.

Будова Землі

З кожним новим кілометром сейсмічної траси тиск зростає на 300 атмосфер, і стає спекотніше на 25°С.

Кора увібрала в себе найлегші елементи планети, особливо багато в ній оксидів, звідси і термін «кисла порода». Це прямо-таки царство кисню: він становить половину ваги і 98 відсотків обсягу порід кори. Інший найпоширеніший елемент кори – кремній, потім алюміній.

Континентальна кора не тільки старше і товстіше, вона багато складніше океанічної, багатоповерховіше і різноманітніше. Вісім елементів таблиці Менделєєва утворюють комбінації, які під дією води, вітру, тиску і температури перетворюються в різні породи, багато з них нам добре знайомі.

У верхніх частинах кори залягають осадові породи, що відклалися на дні водойм і в знижених ділянках суші. Глибше починається кристалічна кора. Її породи утворилися при охолодженні магми на глибині або при її виверженні на поверхню. Швидкість хвиль в таких породах – 5-6 кілометрів в секунду.

У низах кори температура досягає 500-600°С, а тиск – 10-15 тонн на квадратний сантиметр (і навіть 30 тонн в місцях, де кора товстіше), а швидкість зростає до 7 кілометрів в секунду.

У міру наближення до кордону між корою і мантією ми подумки повертаємося до подій кінця першого десятиліття минулого ХХ століття.

…Приступаючи до розбору сейсмограм Кроацького землетрусу 8 жовтня 1909 року, п’ятдесятидворічний доктор філософії Загребського університету Андрея Мохоровичич навряд чи знав, що наближається його зоряний час — відкриття, яке зробить його ім’я одним з найзнаменитіших в геофізиці.

Стрічки, за які він взявся, на перший погляд були абсолютно ординарними — синусоїди, прокреслені механічним пером на закопченому папері… Але вони таїли сюрприз. На станції, віддаленій недалеко від вогнища, хвилі прийшли зі швидкістю близько 6 кілометрів в секунду, а для станцій, віддалених більш ніж на 200 кілометрів, їх пробіг різко прискорювався до 8 кілометрів в секунду. Пояснення могло бути одне: перші хвилі бігли по низько-швидкісному верхньому шару, другі — «заглядали» глибше. Межа між цими шарами виявилася в Хорватії на глибині 50 кілометрів — вона була наречена кордоном кори і мантії, кордоном Мохоровичича. «Мохоровичич – Мохо – межа М – Мохол» – чути тепер у всіх куточках геофізичного світу.

Андрея Мохоровичич

Хорватський геофізик Андрея Мохоровичич.

Багато води витекло, краще сказати – багато сейсмічних хвиль пронеслося з тих пір по межі Мохоровичича, багато безсонних ночей провели сейсмологи, томи звітів списали, голоси надсадили, сперечаючись до хрипоти про те, що таке «кордон М» і звідки він взявся.

Більшість геофізиків тепер одностайні, що це аж ніяк не «математична поверхня», а скоріше «нейтральна смуга»: перехідний шар від кори до мантії. Можливо, він являє собою своєрідний «листковий пиріг», складений з прошарків з підвищеною і зниженою швидкістю сейсмічних хвиль.

Про фізичну природу кори вчені продовжують сперечатися. Але, у всякому разі, всі зараз єдині в тому, що «кора складна», що фактом її існування ледь не вичерпується те спільне, що є між різними районами Землі. Чи не про кору думав Козьма Прутков, промовляючи: «у всіх частинах земної кулі є свої, навіть іноді дуже цікаві, інші частини»…

У 1923 році на сейсмограмах землетрусу в Тауерні виділили в хвилях дві фази, тоді стали говорити про двошарову «гранітно-базальтову» кору континентів. Але лише після того, як кору освітили своїм «прожектором» штучні вибухи, вона постала у всьому своєму різноманітті. Багатошарова, неоднорідна, блокова, що включає тонкі перехідні шари, зони зниженої швидкості, області сильного поглинання, переривчасті межі, анізотропна і каламутна — така картина земної кори малюється сейсмологам сьогодні.

І ще в одному до останнього часу були впевнені геофізики: межа Мохо є всюди. Але сейсмічні спостереження в рифтових зонах на Байкалі, в Рейнському грабені, на північному сході Африки повалили геофізиків в сум’яття. Тут, між корою і мантією, виявлена «подушка» з аномальною швидкістю, занадто великою для «нормальної» кори, занадто маленькою для звичайної мантії.

Ця лінза розплавленого мантійного матеріалу підживлюється капілярами з глибинного резервуара – астеносфери. До неї рветься наш “сейсмічний корабель”.

І ось, кидаючи прощальний погляд на кору, ми побачили – або здалося? – що поверхня м має антирельєф поверхні Землі, що вона дивиться в синь атмосфери і гідросфери Землі, як в дзеркало. В океанських западинах мантія залягає неглибоко, а під гірськими кряжами виростають «коріння» кори — тут її потужність збільшується в 5-7 разів.

Земна кора

Утворення кори – чи не найважливіше і вже свідомо найтемніше питання. При будь-якому варіанті пояснення ясно, що кора – продукт мантії, її дитя, їх «життя» нерозривно пов’язане.

Все ні про що або нічого про все

Тут ми встигнемо дещо сказати про можливості сейсмічного методу. В принципі на сейсмограмі є вся інформація про те, що «побачила» на трасі сейсмічна хвиля. Але інформація ця складно закодована. Розкодувати її – заняття цілої науки, до того ж непросте. Звичайно, хотілося б дізнатися про Землю побільше і детальніше. Однак спочатку доводиться задовольнятися відомими спрощеннями. При цьому спрацьовує сейсмічний “принцип невизначеності” – не можна підвищувати точність визначення фізичних властивостей Землі, занадто спрощуючи модель. Наприклад, недоцільно вважати Землю однорідною кулею. Можна дуже точно визначити середні властивості такої кулі, але чому це відповідає в натурі? Виходить знання “всього ні про що” – межа точності. Але небезпечна і протилежна крайність – вибір занадто вже складної, детальної моделі з дуже великим набором властивостей. При цьому кожна властивість (скажімо, швидкість в кожному з численних шарів) визначиться з великою помилкою. Вийде межа детальності – «нічого про все». Або, як жартують геофізики «прибуток у спадах окупається спадом у прибутках».

Спрощує середовище і сама сейсмічна хвиля. На високих частотах і при вертикальному падінні на кордон вона відчуває більш дрібні деталі будови. Довгі хвилі, що ковзають уздовж кордону, мають менш гострий «сейсмічний зір».

Словом, модель середовища, яку будують сейсмологи, залежить від «точки зору». Від кількості і якості вихідних даних, від мети пошуку і, нарешті, просто від бажання геофізика – деякі риси устрою Землі від нас вислизають.

Картини внутрішнього устрою Землі, намальовані сейсмічним променем, ускладнювалися в міру розвитку науки і вдосконалення теоретичних методів розв’язання хвильових рівнянь.

Канули в Лету не тільки уявлення про Землю, що складається з декількох товстих шарів (кора, мантія, ядро), але і більш складні багатошарові моделі, в яких властивості змінюються уздовж радіусу Землі, але незмінні по горизонталі. Неоднорідна структура виявлена за сейсмічними даними для різних “поверхів” Земної “будівлі”. Найбільш неоднорідна земна кора. Значна різноманітність властивостей притаманна астеносфері. Схоже, що великі блоки планетарного масштабу простягаються і в товщу нижньої мантії… Чим далі вглиб Землі, тим відмінності не настільки контрастні, а може бути, це удаваний ефект, пов’язаний з тим, що «сейсмічний зір» на великих глибинах тьмяніє, і надійність сейсмічних результатів зменшується.

Крізь мантійні покриви

Між корою і ядром Землі знаходиться мантія. Ця найбільша з трьох оболонок планети становить дві третини її маси і 84 відсотки обсягу. Вона складена початковими «материнськими» породами, які містять мало окису кремнію і багато сполук кремнію з більш важкими елементами, — залізом і магнієм.

У покрівлі мантії температура становить 150°С на океанах і 600°С на континентах, а біля кордону з ядром виростає до 4000— 5000°С. І тим не менше мантія тверда, її речовина знаходиться в кристалічному стані. Це випливає з того перевіреного спостереженнями факту, що по ній вільно біжать як поздовжні, так і поперечні сейсмічні хвилі. Пояснюється це гігантськими тисками, зростаючими від 50 тисяч атмосфер вгорі до мільйона атмосфер внизу мантії. Судити про стан речовини при такому сильному стисненні поки можна лише теоретично.

Визначати хімічний склад і фізичний стан мантії — це значить вирішувати рівняння з багатьма невідомими. Ще це нагадує гру в піжмурки – людина з закритими очима повинна впізнати того кого не бачить. Вона напружено прислухається до об’єкта, обмацує його, намагаючись відновити цілісну картину за окремими властивостями. Ці властивості для Землі – геофізичні поля і перш за все час пробігу наших вірних проводжатих, пружних хвиль.

Мантія Землі

Покрівля та підошва мантії представляють дві найгучніші сейсмічні межі на Землі. А ось таку важливу особливість верхньої мантії, як «астеносфера», поздовжня сейсмічна хвиля мало не пропустила.

Добре, допомогла біжуча слідом поперечна хвиля, вона не так поспішає – більше помічає нюансів. І ось на глибині 100-250 кілометрів вона сповільнила свій біг, вказуючи на особливу зону.

Чи всюдисуща астеносфера

Проблема астеносфери – приклад того, які труднощі і парадокси виникають при використанні сейсмічних результатів в геології. Вивчаючи підйом канадського і Фенно-Скандського щитів після танення льодовиків, що покривали їх кілька тисяч років тому, геологи виявили, що «спливання» їх відбувалося так стрімко, як ніби під земною корою знаходиться шар зі зниженою в’язкістю. Тоді-то і виникло уявлення про слабку («астено») сферу у верхній мантії, що включає частково підплавлені і тому більш пластичні породи. Пізніше геофізики, пронизуючи сейсмічним “скальпелем” коріння новітніх гірських масивів, виявили на глибині 150-300 кілометрів так званий низько-швидкісний канал — шар, де сейсмічні, особливо поперечні, хвилі пригальмовують свій біг.

Логічно було пов’язати цей канал з астеносферою. У міру розширення спостережень вдалося закартувати шари знижених швидкостей. Виявилося, структура цієї зони дуже неоднорідна. У районах новітніх рухів кори, молодих гір, в зоні зчленування Азіатського континенту і Тихого океану цей канал виділяється чітко, а в спокійних рівнинних районах — в тому числі під Фенно-Скандським кристалічним щитом — його не виявили. Але ж саме в таких районах геологи відкрили астеносферу. Явне протиріччя? Може бути, і ні. Не виключено, що астеносфера є всюди, а в районах сучасної тектонічної активності, де ближче до поверхні підходять потоки розігрітої речовини з надр, в’язкість астеносфери стає набагато нижче — ось тоді-то її і починають «помічати» сейсмічні хвилі…

Ура астеносфері! – кажуть мобілісти: по «морях астеносфери» плавають «айсберги материків». Різкої верхньої межі у астеносфери немає, принаймні, не спостерігається відбитих від неї хвиль. Отже, тут навряд чи змінюється склад порід, швидше за все зерна базальту між кристалами олівіну частково розплавлені, значить, тут температура “переборює” тиск.

Вся мантія ділиться на дві частини: верхня, до 900 кілометрів, і нижня — ще на дві тисячі кілометрів.

Верхня сповнена контрастів і несподіванок — хвиля тут то пригальмовується, то різко спрямовується вперед. Як правило, одночасно зі швидкістю збільшується щільність порід. Верхня мантія – світ фазових перетворень, тут без помітної зміни хімічного складу змінюється структура кристалів.

астеносфера

На глибинах 800-1000 кілометрів “сейсмотряска” припиняється — хвиля вступає в товщу з плавним поступовим наростанням швидкості. Втім, останнім часом з’ясували, що нижня мантія не така однакова по всій товщі, як думали раніше. У ній виявлено кілька (хоча і не таких різких, як у верхній мантії) ділянок, де швидкість хвиль зростає швидше. Чи не відбувається тут зміна хімічного складу мантії? Однак нові лабораторні досліди з ударними хвилями, при яких було перевершено тиск в 1 мільйон атмосфер, показали, що невеликі скачки швидкості можуть виникнути і без зміни складу мантії.

Аж до ядра мантія складена силікатними породами, що містять окиси кремнію, магнію і заліза. Гіпотетичний «коктейль» порід мантії вчені готують по-різному. Одні змішують три частини альпійського перидотиту з однією частиною гавайського базальту – виходить піроліт. Інші з п’яти частин перидотиту і одного з базальтів з рифтових зон океану отримують лерцоліт. Даних поки мало, щоб віддати перевагу будь-якому з варіантів.

Таємниця ядра

Майже на половині шляху до центру планети через двадцять хвилин після старту поздовжня хвиля опинилася в зоні найжорстокішого “сейсмічного шторму”. Протягом декількох десятків кілометрів геофізична погода різко змінилася. Температура за бортом – 4000°С, тиск – понад 1 мільйон атмосфер. Під кордоном ядра Землі щільність порід підскочила вдвічі, стрілка спідометра, яка ще недавно перевищувала другу космічну швидкість, впала до позначки першої космічної. Поперечна, зсувна сейсмічна хвиля, яка і без того систематично відставала від поздовжньої, зовсім пропала, загубилася в молекулярному хаосі температур.

Радіус ядра Землі за новітніми даними – 3500 кілометрів, при цьому на полюсах він менше на 10 кілометрів. Ядро займає тільки 16 відсотків обсягу, але зате третину маси Землі. Мантію відокремлює від ядра досить тонкий перехідний шар – хвиля пробігає його за півтори секунди. Але він не залишається непоміченим і відіграє особливу роль в тектонічному «кровообігу» планети.

Ядро Землі

Вперше припущення про те, що Земля має залізне ядро, виникло в середині позаминулого століття, при вивченні метеоритів. Воно зміцнилося, коли американський геофізик Гутенберг виявив сейсмічні хвилі, відбиті від кордону на глибині 2900 кілометрів.

В кінці п’ятдесятих років ХХ століття була запропонована ідея: ядро складається з тих же порід, що і мантія, тільки вони під впливом неймовірно великого тиску виявляються в специфічному металізованому стані. Але прямих підтверджень або спростувань гіпотеза металізованого ядра поки не отримала.

І хоча ясно, що наукові проблеми не вирішуються простим голосуванням, більшість вчених – за залізне ядро. Втім, воно не може бути чисто залізним: адже його щільність на 8-15 відсотків нижче, ніж у заліза. Очевидно, є домішки, більш легкі компоненти. Кандидатів в домішки кілька: кремній, сірка і, звичайно ж, всюдисущий кисень.

Залізоокисне або металізовано-силікатне, одне безперечно — зовнішнє ядро рідке, бо подібно воді, не пропускає зсувні сейсмічні хвилі. Це надійний факт, який дарує теоретичній фізиці експериментальна сейсмологія.

У Землі є ще й внутрішнє ядро. При переході до нього швидкість поздовжніх хвиль зростає на 0,5-1 кілометр в секунду. У центрі Землі зростає до «другої космічної». Кожен сантиметровий кубик речовини важить тут 13 грамів. Температура досягає 6000°, як на поверхні Сонця, а на кожен квадратний сантиметр площі тисне 3 мільйони кілограмів. При такому стисненні речовина твердне, тому у внутрішньому ядрі можуть поширюватися зсувні хвилі. Припускають, що хімічний склад внутрішнього ядра — сплав металевого заліза з нікелем.

Як відомо, ядро – джерело магнетизму планети, дива, що з дитинства увійшло в наше життя через компас, що допомагає не заблукати в лісі. Але ще важливіше те, що магнітне поле захищає нас і все живе від смертоносного подуву космосу.

компас

Пройшовши ядро, сейсмічна хвиля направляється до поверхні «перегортаючи» земні шари в зворотному порядку, спершу прискорюючи свій біг при переході до мантії, потім все більш і більш загальмовуючись при підході до поверхні. Тут її чатують сейсмометри, що дають вченим портрети сейсмічних хвиль – сейсмограми.

Що дізналися сейсмологи і що вони ще хочуть знати

Але чи не дарма біжать сейсмічні хвилі? Що можуть сказати вони про життя Землі? Корінні питання геодинаміки – пояснення причин зміни земного лику, рухів континентів, горотворення, землетрусів. Геотектоніка апелює до сейсмології, шукає в сейсмічних результатах, незважаючи на їх відому неоднозначність, підстави для вибору геотектонічних гіпотез.

Багато хто вважає, що основа активності земних надр — конвективне перемішування, пересування речовини в гравітаційному полі Землі. Погляди геодинаміків спрямовані до тонкого прикордонного шару між мантією і ядром. Тут у своєрідній “домні” виплавляються з речовини мантії і, опускаючись, нарощують ядро важкі компоненти, що містять залізо. А легкі силікатні “шлаки” спливають, пробиваються крізь товщу мантії і нарощують верхню мантію і кору. Перетікаючи і накопичуючись під астеносферою, розігрітий матеріал з надр створює різноманіття земних структур: підняті щити і опущені платформи спокійних регіонів, гірські хребти і заповнені опадами западини морів, що розсікають океани навпіл серединні хребти, підводні жолоби і гряди вулканів на контакті континентальних і піднирюючих під них океанічних брил літосфери.

Можливо, вирішальна роль в геодинаміці належить астеносфері, по ній, тягнуті мантійними конвективними потоками, рухаються літосферні плити. Ці конвективні потоки рухаються по-різному: висхідні гілки – в рифтах, спадні — на стику континентів і океану, горизонтальні — в астеносфері і прикордонному шарі між мантією і ядром. Одна порція виділення нової речовини ядра, один повний оборот речовини в конвективному осередку відповідають одному горотворчому циклу. Так «квантами» дихає Земля, розшаровується і оформляється тіло планети.

Все більше даних про вирішальну роль метаморфоз мінералів, при яких незмінний їх склад, але змінюється розташування атомів в кристалічних решітках. Сприятливі умови для таких фазових перетворень є в перехідному шарі між нижньою і верхньою мантією на глибинах 300-800 кілометрів. При цьому кристали починають пульсувати і приводять в рух речовини, дають струм цілющим силам геодинаміки. Численні автори різних гіпотез апелюють до сейсмології. Чи не даремно?

Закінчилася чергова подорож хвилі до центру Землі. Підсумуємо перед прийдешніми стартами, яким постає сьогодні в сейсмічних променях статура нашої «космічної колиски».

Канадський геофізик Вільсон одного разу помітив, що Земля подібна курячому яйцю, звареному на круто. Зверху тонка, тендітна «шкаралупа» — кора, вся внутрішність розділена навпіл на «білок» — жорстку мантію і «жовток» – розплавлене ядро. Оболонковий устрій Землі – її глобальна якість, риса номер один її планетарного характеру (мабуть, властива також Місяцю та планетам земної групи).

Твердженням цього феномена сейсмологи зводять геологам «грубку», від якої вони «танцюють» в геотектонічних побудовах.

У натурі все набагато складніше, ніж в ємній метафорі. Кожна із земних оболонок розбита на шари і прошарки, межі між ними далеко не завжди виразні. У цих різноманітних оболонок одна властивість загальна – вони неоднакові в різних районах Землі. Нині ніхто не помиляється, як на зорі “сейсмічної юності”, що, мовляв. Земля мінлива лише вздовж радіуса. Ні, земна будівля, кожен з її поверхів побудований різностильно і примхливо, складається з складно стикованих блоків, клинів, лінз, що мають різні розміри, склад, стан.

Мінливість властивостей планети в горизонтальному напрямку, її просторова неоднорідність – це планетарна риса номер два, якість, що служить і причиною, і наслідком внутрішнього розвитку Землі.

Сейсмологи частково досягли успіху у вивченні неоднорідного устрою Землі, в отриманні фотографій її надр. Хоча проявляються різні деталі по-різному і грають вони різну роль в життєдіяльності «пацієнта» сейсмологів. Майже повсюдно виявлений один з двох найбільш різких сейсмічних кордонів – розділ Мохоровичича, рельєф і структура кори дуже різні (а значить, різні процеси її створили) в океанах і на континентах, під горами і рівнинами. Причому рифтові зони дають сейсмічний індикатор – нечіткий перехід від кори до мантії, роздвоювання кордону Мохоровичича. Швидкісним каналом в мантії проявляється в ряді районів Землі астеносфера. Помітна зміна темпу зростання швидкості з глибиною притаманна поверхам мантії, де термодинамічна обстановка сприяє фазовим метаморфозам. По вогнищах землетрусів вдається оконтурити літосферні плити і намітити зони, де важкі океанічні плити «піднирюють» під континентальні. Сейсмологи відкрили і “каламутність” Землі, неоднорідність настільки дрібну, що її можна описати лише в середньому, статистично, той нюанс, який робить сейсмофотографії нерізкими.

Але тектонічні альтернативи поки не прояснилися. Ясно лише, що рух речовини Землі — основа її внутрішнього життя. Поки вистачає речовини перемішуватися, поки не охололи надра – планета жива. І швидше за все, перефразовуючи Ейнштейна, природа така «хитра і не зловмисна», що багато фізико-хімічних процесів і механізмів вносять свій посильний внесок в прекрасний і досконалий механізм — планету Земля.

Геотектоніка стоїть на порозі побудови загальної теорії. І на сейсмологію покладаються великі надії. От якби побачити різномасштабні неоднорідності на різних глибинах, прикордонний шар над ядром, «пастки» розігрітого матеріалу у астеносфери, пульсуючі обсяги в мантії, вертикальні гілки конвективних потоків. Словом, потрібно, щоб сейсмологія зайнялася, познайомилася ближче з третьою рисою планетарного характеру Землі — розвитком внутрішніх неоднорідностей у часі, отримала чіткі кольорові фотографії в різний час, тобто сейсмогеокінофільм. Для цього точність і детальність сейсмічних вимірювань повинні бути помітно підвищені.

Такі традиційні джерела сейсмічних хвиль, як землетруси і вибухи, не забезпечують ювелірну повторюваність сигналу в часі, можливість керувати ним в ході просвічувань. Сейсмологія стоїть на порозі застосування невибухових механічних джерел пружних хвиль. Вчені сподіваються, що, посилаючи їх, як промені радара, в затаєні куточки надр Землі, відповідальні за її «життя», і приймаючи відповідні сигнали, вони зуміють відтворити правдоподібний сейсмічний образ Землі.

Автор: І. Смєхов.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *