Im 20. Jahrhundert lüftete die Menschheit durch zahlreiche Studien das Geheimnis des Erdinneren; der Aufbau der Erde im Querschnitt wurde jedem Schulkind bekannt. Für diejenigen, die noch nicht wissen, woraus die Erde besteht, was ihre Hauptschichten sind, wie sie zusammengesetzt sind und wie der dünnste Teil des Planeten heißt, werden wir eine Reihe wichtiger Fakten auflisten.

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Form und Größe des Planeten Erde

Entgegen dem allgemeinen Missverständnis Unser Planet ist nicht rund. Seine Form wird Geoid genannt und ist eine leicht abgeflachte Kugel. Die Orte, an denen der Globus zusammengedrückt wird, werden Pole genannt. Die Rotationsachse der Erde verläuft durch die Pole; unser Planet macht in 24 Stunden – einem Erdentag – eine Umdrehung um ihn.

Der Planet ist in der Mitte umschlossen – ein imaginärer Kreis, der das Geoid in die nördliche und südliche Hemisphäre teilt.

Außer dem Äquator, Es gibt Meridiane – Kreise, senkrecht zum Äquator und durch beide Pole verlaufend. Einer von ihnen, der durch das Greenwich Observatory verläuft, heißt Null – er dient als Bezugspunkt für geografische Längengrade und Zeitzonen.

Zu den Hauptmerkmalen des Globus gehören:

• Durchmesser (km): äquatorial – 12.756, polar (an den Polen) – 12.713;
• Länge (km) des Äquators – 40.057, Meridian – 40.008.

Unser Planet ist also eine Art Ellipse – ein Geoid, das sich um seine Achse dreht und durch zwei Pole verläuft – den Norden und den Süden.

Der zentrale Teil des Geoids ist vom Äquator umgeben – einem Kreis, der unseren Planeten in zwei Hemisphären teilt. Um den Radius der Erde zu bestimmen, werden die halben Werte ihres Durchmessers an den Polen und am Äquator verwendet.

Und nun dazu woraus die Erde besteht, Mit welchen Muscheln ist es bedeckt und was ist das? Schnittstruktur der Erde.

Erdschalen

Grundhüllen der Erde je nach Inhalt zugeordnet. Da unser Planet eine Kugelform hat, werden seine durch die Schwerkraft gehaltenen Hüllen Kugeln genannt. Wenn man hinschaut Verdreifachung des Erdquerschnitts also Drei Sphären sind zu erkennen:

In Ordnung(ausgehend von der Oberfläche des Planeten) befinden sie sich wie folgt:

1. Lithosphäre – die harte Hülle des Planeten, einschließlich Mineralien Schichten der Erde.
2. Hydrosphäre – enthält Wasserressourcen – Flüsse, Seen, Meere und Ozeane.
3. Atmosphäre – ist eine Lufthülle, die den Planeten umgibt.

Darüber hinaus wird auch die Biosphäre unterschieden, die alle lebenden Organismen umfasst, die andere Muscheln bewohnen.

Wichtig! Viele Wissenschaftler klassifizieren die Bevölkerung des Planeten als zu einer separaten riesigen Hülle gehörend, die Anthroposphäre genannt wird.

Die Erdhüllen – Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre – werden nach dem Prinzip der Kombination einer homogenen Komponente identifiziert. In der Lithosphäre – das sind feste Gesteine, Erde, der innere Inhalt des Planeten, in der Hydrosphäre – alles davon, in der Atmosphäre – die gesamte Luft und andere Gase.

Atmosphäre

Die Atmosphäre ist eine gasförmige Hülle seine Zusammensetzung umfasst: Stickstoff, Kohlendioxid, Gas, Staub.

1. Die Troposphäre ist die obere Schicht der Erde, die den größten Teil der Erdluft enthält und sich von der Oberfläche bis zu einer Höhe von 8–10 (an den Polen) bis 16–18 km (am Äquator) erstreckt. In der Troposphäre bilden sich Wolken und verschiedene Luftmassen.
2. Die Stratosphäre ist eine Schicht, in der der Luftgehalt deutlich geringer ist als in der Troposphäre. Sein durchschnittliche Dicke beträgt 39-40 km. Diese Schicht beginnt an der oberen Grenze der Troposphäre und endet in einer Höhe von etwa 50 km.
3. Die Mesosphäre ist eine Schicht der Atmosphäre, die sich von 50–60 bis 80–90 km über der Erdoberfläche erstreckt. Gekennzeichnet durch einen stetigen Temperaturabfall.
4. Die Thermosphäre liegt 200–300 km von der Erdoberfläche entfernt und unterscheidet sich von der Mesosphäre durch den Temperaturanstieg mit zunehmender Höhe.
5. Exosphäre - beginnt an der oberen Grenze unterhalb der Thermosphäre und bewegt sich allmählich in den offenen Raum. Sie zeichnet sich durch geringen Luftgehalt und hohe Sonneneinstrahlung aus.

Aufmerksamkeit! In der Stratosphäre, in einer Höhe von etwa 20–25 km, befindet sich eine dünne Ozonschicht, die alles Leben auf dem Planeten vor schädlichen ultravioletten Strahlen schützt. Ohne sie würden alle Lebewesen sehr bald sterben.

Die Atmosphäre ist die Hülle der Erde, ohne die das Leben auf dem Planeten unmöglich wäre.

Es enthält die Luft, die lebende Organismen zum Atmen benötigen, bestimmt geeignete Wetterbedingungen und schützt den Planeten vor negativer Einfluss der Sonneneinstrahlung.

Die Atmosphäre besteht aus Luft, die Luft wiederum besteht aus etwa 70 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,4 % Kohlendioxid und dem Rest der Edelgase.

Darüber hinaus gibt es in der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 50 km eine wichtige Ozonschicht.

Hydrosphäre

Die Hydrosphäre umfasst alle Flüssigkeiten auf dem Planeten.

Diese Shell nach Standort Wasservorräte und der Grad ihres Salzgehalts umfasst:

• der Weltozean – ein riesiger Raum, der von Salzwasser eingenommen wird und vier und 63 Meere umfasst;
• Bei den Oberflächengewässern der Kontinente handelt es sich um Süßwasser, gelegentlich auch um Brackwasser. Sie werden nach dem Grad der Fließfähigkeit in Gewässer mit Strömung unterteilt – Flüsse und Stauseen mit stehendem Wasser – Seen, Teiche, Sümpfe;
• Grundwasser ist Süßwasser, das sich unter der Erdoberfläche befindet. Tiefe Ihr Vorkommen reicht von 1-2 bis 100-200 oder mehr Metern.

Wichtig! Eine große Menge Süßwasser liegt derzeit in Form von Eis vor – heute gibt es in Permafrostzonen in Form von Gletschern, riesigen Eisbergen und permanentem, nicht schmelzendem Schnee etwa 34 Millionen km3 Süßwasserreserven.

Die Hydrosphäre ist zunächst einmal, eine Quelle für frisches Trinkwasser, einer der wichtigsten klimabildenden Faktoren. Wasserressourcen werden als Kommunikationswege und Objekte des Tourismus und der Erholung (Freizeit) genutzt.

Lithosphäre

Die Lithosphäre ist fest ( Mineral) Schichten der Erde. Die Dicke dieser Schale reicht von 100 (unter den Meeren) bis 200 km (unter den Kontinenten). Die Lithosphäre umfasst die Erdkruste und den oberen Erdmantel.

Was sich unterhalb der Lithosphäre befindet, ist die unmittelbare innere Struktur unseres Planeten.

Die Lithosphärenplatten bestehen hauptsächlich aus Basalt, Sand und Ton, Stein und einer Bodenschicht.

Diagramm der Erdstruktur Zusammen mit der Lithosphäre wird es durch folgende Schichten repräsentiert:

• Erdkruste - Oberer, höher, bestehend aus sedimentären, basaltischen, metamorphen Gesteinen und fruchtbarem Boden. Je nach Standort unterscheidet man kontinentale und ozeanische Kruste;
• Mantel – befindet sich unter der Erdkruste. Wiegt etwa 67 % der Gesamtmasse des Planeten. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 3000 km. Die obere Schicht des Erdmantels ist zähflüssig und liegt in einer Tiefe von 50–80 km (unter den Ozeanen) bzw. 200–300 km (unter den Kontinenten). Die unteren Schichten sind härter und dichter. Der Mantel enthält schwere Eisen- und Nickelmaterialien. Im Erdmantel ablaufende Prozesse sind für viele Phänomene auf der Erdoberfläche verantwortlich (seismische Prozesse, Vulkanausbrüche, Ablagerungsbildung);
• Der zentrale Teil der Erde ist besetzt Kern bestehend aus einem inneren festen und einem äußeren flüssigen Teil. Die Mächtigkeit des äußeren Teils beträgt etwa 2200 km, die des inneren Teils beträgt 1300 km. Abstand von der Oberfläche d über den Kern der Erde beträgt ca. 3000-6000 km. Die Temperatur im Zentrum des Planeten beträgt etwa 5000 °C. Nach Ansicht vieler Wissenschaftler der Kern Land vorbei Die Zusammensetzung ist eine schwere Eisen-Nickel-Schmelze mit einer Beimischung anderer Elemente, deren Eigenschaften denen von Eisen ähneln.

Wichtig! In einem engen Kreis von Wissenschaftlern gibt es neben dem klassischen Modell mit einem halbgeschmolzenen schweren Kern auch die Theorie, dass sich im Zentrum des Planeten ein innerer Stern befindet, der auf allen Seiten von einer beeindruckenden Wasserschicht umgeben ist. Abgesehen von einem kleinen Kreis von Anhängern in der wissenschaftlichen Gemeinschaft hat diese Theorie in der Science-Fiction-Literatur weit verbreitete Verwendung gefunden. Ein Beispiel ist der Roman von V.A. Obbruchevs „Plutonia“, das von der Expedition russischer Wissenschaftler in den Hohlraum im Inneren des Planeten mit seinem eigenen kleinen Stern und einer Welt ausgestorbener Tiere und Pflanzen an der Oberfläche erzählt.

So ein allgemein akzeptiertes Diagramm der Struktur der Erde, einschließlich der Erdkruste, des Erdmantels und des Erdkerns, wird von Jahr zu Jahr verbessert und verfeinert.

Viele Parameter des Modells werden mit der Verbesserung der Forschungsmethoden und der Einführung neuer Geräte mehr als einmal aktualisiert.

Also zum Beispiel, um es genau herauszufinden wie viele Kilometer bis Im äußeren Teil des Kerns sind weitere Jahre wissenschaftlicher Forschung erforderlich.

Derzeit ist die tiefste vom Menschen gegrabene Mine in der Erdkruste etwa 8 Kilometer lang, sodass eine Untersuchung des Erdmantels und insbesondere des Planetenkerns nur in einem theoretischen Kontext möglich ist.

Schichtweiser Aufbau der Erde

Wir untersuchen, aus welchen Schichten die Erde im Inneren besteht

Abschluss

Nach Überlegung Schnittstruktur der Erde, Wir haben gesehen, wie interessant und komplex unser Planet ist. Das Studium seiner Struktur wird der Menschheit in Zukunft helfen, die Geheimnisse natürlicher Phänomene zu verstehen, zerstörerische Naturkatastrophen genauer vorherzusagen und neue, noch nicht erschlossene Mineralvorkommen zu entdecken.

Es gibt innere und äußere Hüllen, die miteinander interagieren.

Innere Struktur der Erde

Um die innere Struktur der Erde zu untersuchen, nutzen sie das Bohren ultratiefer Brunnen (der tiefste Kola - 11.000 m. Er deckte weniger als 1/400 des Erdradius ab). Die meisten Informationen über die Struktur der Erde wurden jedoch mit der seismischen Methode gewonnen. Basierend auf den mit diesen Methoden gewonnenen Daten wurde ein allgemeines Modell der Erdstruktur erstellt.

Im Zentrum des Planeten befindet sich der Erdkern – (R = 3500 km) besteht vermutlich aus Eisen mit einer Beimischung leichterer Elemente. Es gibt eine Hypothese, dass der Kern aus Wasserstoff besteht, der bei hoher Temperatur in einen metallischen Zustand übergehen kann. Die äußere Schicht des Kerns befindet sich in einem flüssigen, geschmolzenen Zustand; Der innere Kern mit einem Radius von 1250 km ist massiv. Die Temperatur in der Mitte des Kerns beträgt offenbar bis zu 5.000 bis 6.000 Grad.

Der Kern ist von einer Hülle umgeben – dem Mantel. Der Mantel ist bis zu 2900 km dick, sein Volumen beträgt 83 % des Planetenvolumens. Es besteht aus schweren Mineralien, die reich an Magnesium und Eisen sind. Trotz der hohen Temperatur (über 2000?) befindet sich aufgrund des enormen Drucks ein Großteil der Mantelsubstanz in einem festen kristallinen Zustand. Der obere Mantel in einer Tiefe von 50 bis 200 km verfügt über eine bewegliche Schicht, die Asthenosphäre (schwache Kugel) genannt wird. Es zeichnet sich durch eine hohe Plastizität aufgrund der Weichheit der Substanz aus, aus der es besteht. Mit dieser Schicht sind andere wichtige Prozesse auf der Erde verbunden. Seine Mächtigkeit beträgt 200 – 250 km. Die Substanz der Asthenosphäre, die in die Erdkruste eindringt und an die Oberfläche strömt, wird Magma genannt.

Die Erdkruste ist eine hartschichtige äußere Hülle der Erde mit einer Dicke von 5 km unter den Ozeanen bis 70 km unter den Gebirgsstrukturen der Kontinente.

• Kontinental (Festland)
• Ozeanisch

Die kontinentale Kruste ist dicker und komplexer. Es besteht aus 3 Schichten:

• Sedimentgestein (10-15 km, Gesteine ​​sind größtenteils sedimentär)
• Granit (5-15 km, die Gesteine ​​dieser Schicht sind größtenteils metamorph und haben ähnliche Eigenschaften wie Granit)
• Balzatovy (10-35 km, die Gesteine ​​dieser Schicht sind magmatisch)

Die ozeanische Kruste ist schwerer, es gibt keine Granitschicht darin, die Sedimentschicht ist relativ dünn, sie besteht überwiegend aus Balsat.

In Übergangsbereichen vom Kontinent zum Ozean hat die Kruste Übergangscharakter.

Die Erdkruste und der obere Teil des Erdmantels bilden eine Hülle namens (vom griechischen Litos – Stein). Die Lithosphäre ist die feste Hülle der Erde, einschließlich der Erdkruste und der oberen Schicht des Erdmantels, die auf der heißen Asthenosphäre liegt. Die Dicke der Lithosphäre beträgt durchschnittlich 70–250 km, davon liegen 5–70 km in der Erdkruste. Die Lithosphäre ist keine kontinuierliche Hülle; sie ist durch riesige Verwerfungen in unterteilt. Die meisten Platten umfassen sowohl kontinentale als auch ozeanische Kruste. Es gibt 13 Lithosphärenplatten. Aber die größten sind: Amerikanisch, Afrikanisch, Indo-Australisch, Pazifik.

Unter dem Einfluss von Prozessen im Erdinneren bewegt sich die Lithosphäre. Lithosphärenplatten bewegen sich langsam relativ zueinander mit einer Geschwindigkeit von 1–6 cm pro Jahr. Darüber hinaus kommt es ständig zu vertikalen Bewegungen. Als bezeichnet wird die Gesamtheit der horizontalen und vertikalen Bewegungen der Lithosphäre, die mit dem Auftreten von Verwerfungen und Falten der Erdkruste einhergehen. Sie sind langsam und schnell.

Die Kräfte, die die Divergenz lithosphärischer Platten verursachen, entstehen durch die Bewegung des Mantelmaterials. Kraftvolle Aufwärtsströme dieser Substanz drücken die Platten auseinander, reißen die Erdkruste auseinander und bilden tiefe Verwerfungen darin. Wo diese Substanz nach außen steigt, entstehen Störungen in der Lithosphäre und die Platten beginnen sich auseinanderzubewegen. Das entlang der Verwerfungen eindringende Magma verfestigt sich und baut die Kanten der Platten auf. Dadurch entstehen Schächte auf beiden Seiten der Verwerfung und. Sie kommen in allen Ozeanen vor und bilden ein einziges System mit einer Gesamtlänge von 60.000.000 km. Die Höhe der Bergrücken beträgt bis zu 3000 m. Die größte Breite erreicht dieser Bergrücken im südöstlichen Teil, wo die Geschwindigkeit der Plattenbewegung 12 – 13 cm/Jahr beträgt. Es nimmt keine mittlere Position ein und wird Pacific Rise genannt. An der Verwerfungsstelle, im axialen Teil der mittelozeanischen Rücken, gibt es normalerweise Schluchten – Rifts. Ihre Breite reicht von mehreren zehn Kilometern oben bis zu mehreren Kilometern unten. Am Grund der Rifts gibt es kleine Vulkane und heiße Quellen. In Rissen entsteht aus aufsteigendem Magma neue ozeanische Kruste. Je weiter vom Riss entfernt, desto älter ist die Kruste.

Entlang anderer Plattengrenzen werden Kollisionen lithosphärischer Platten beobachtet. Es geschieht auf unterschiedliche Weise. Wenn eine Platte mit ozeanischer Kruste und eine Platte mit kontinentaler Kruste kollidieren, sinkt die erste unter die zweite. In diesem Fall treten an Land Tiefseegräben, Inselbögen und Berge auf. Wenn zwei Platten mit der Kontinentalkruste kollidieren, kommt es zu Zerkleinerung, Vulkanismus und der Bildung von Berggebieten (dies sind beispielsweise komplexe Prozesse, die bei der Bewegung von Magma ablaufen, das in getrennten Zentren und in unterschiedlichen Tiefen der Asthenosphäre entsteht). Sehr selten entsteht es in der Erdkruste. Es gibt zwei Haupttypen von Magmen – basaltisch (basisch) und granitisch (sauer).

Wenn Magma auf die Erdoberfläche ausbricht, bildet es Vulkane. Ein solcher Magmatismus wird als effusiv bezeichnet. Aber häufiger dringt Magma durch Risse in die Erdkruste ein. Diese Art von Magmatismus wird als intrusiv bezeichnet.

Ein charakteristisches Merkmal der Evolution der Erde ist die Differenzierung der Materie, deren Ausdruck der Schalenaufbau unseres Planeten ist. Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre bilden die Haupthüllen der Erde und unterscheiden sich in chemischer Zusammensetzung, Dicke und Aggregatzustand.

Innere Struktur der Erde

Die chemische Zusammensetzung der Erde(Abb. 1) ähnelt in der Zusammensetzung anderen terrestrischen Planeten wie Venus oder Mars.

Im Allgemeinen überwiegen Elemente wie Eisen, Sauerstoff, Silizium, Magnesium und Nickel. Der Gehalt an leichten Elementen ist gering. Die durchschnittliche Dichte der Erdsubstanz beträgt 5,5 g/cm 3 .

Es gibt nur sehr wenige verlässliche Daten über die innere Struktur der Erde. Schauen wir uns Abb. an. 2. Es zeigt die innere Struktur der Erde. Die Erde besteht aus Kruste, Mantel und Kern.

Reis. 1. Chemische Zusammensetzung der Erde

Reis. 2. Innere Struktur der Erde

Kern

Kern(Abb. 3) befindet sich im Zentrum der Erde, sein Radius beträgt etwa 3,5 Tausend km. Die Temperatur des Kerns erreicht 10.000 K, ist also höher als die Temperatur der äußeren Schichten der Sonne, und seine Dichte beträgt 13 g/cm 3 (vergleiche: Wasser – 1 g/cm 3). Es wird angenommen, dass der Kern aus Eisen- und Nickellegierungen besteht.

Der äußere Erdkern ist dicker als der innere Erdkern (Radius 2200 km) und befindet sich in flüssigem (geschmolzenem) Zustand. Der innere Kern ist einem enormen Druck ausgesetzt. Die Stoffe, aus denen es besteht, liegen in einem festen Zustand vor.

Mantel

Mantel- die Geosphäre der Erde, die den Erdkern umgibt und 83 % des Volumens unseres Planeten ausmacht (siehe Abb. 3). Seine untere Grenze liegt in einer Tiefe von 2900 km. Der Mantel ist in einen weniger dichten und plastischen oberen Teil (800–900 km) unterteilt, aus dem er gebildet wird Magma(aus dem Griechischen übersetzt bedeutet „dicke Salbe“; dies ist die geschmolzene Substanz des Erdinneren – eine Mischung aus chemischen Verbindungen und Elementen, einschließlich Gasen, in einem besonderen halbflüssigen Zustand); und das kristalline untere, etwa 2000 km dick.

Reis. 3. Struktur der Erde: Kern, Mantel und Kruste

Erdkruste

Erdkruste - die äußere Hülle der Lithosphäre (siehe Abb. 3). Seine Dichte ist etwa zweimal geringer als die durchschnittliche Dichte der Erde – 3 g/cm 3 .

Trennt die Erdkruste vom Erdmantel Mohorovicic-Grenze(oft als Moho-Grenze bezeichnet), gekennzeichnet durch einen starken Anstieg der seismischen Wellengeschwindigkeiten. Es wurde 1909 von einem kroatischen Wissenschaftler installiert Andrei Mohorovicic (1857- 1936).

Da die im obersten Teil des Erdmantels ablaufenden Prozesse die Bewegungen der Materie in der Erdkruste beeinflussen, werden sie unter dem allgemeinen Namen zusammengefasst Lithosphäre(Steinschale). Die Dicke der Lithosphäre liegt zwischen 50 und 200 km.

Darunter befindet sich die Lithosphäre Asthenosphäre- weniger hart und weniger viskos, aber mehr Kunststoffschale mit einer Temperatur von 1200 °C. Es kann die Moho-Grenze überschreiten und in die Erdkruste eindringen. Die Asthenosphäre ist die Quelle des Vulkanismus. Es enthält Taschen geschmolzenen Magmas, das in die Erdkruste eindringt oder sich auf die Erdoberfläche ergießt.

Zusammensetzung und Struktur der Erdkruste

Im Vergleich zu Mantel und Kern ist die Erdkruste eine sehr dünne, harte und spröde Schicht. Es besteht aus einer leichteren Substanz, die derzeit etwa 90 natürliche chemische Elemente enthält. Diese Elemente sind in der Erdkruste nicht gleichmäßig vertreten. Sieben Elemente – Sauerstoff, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium – machen 98 % der Masse der Erdkruste aus (siehe Abb. 5).

Eigenartige Kombinationen chemischer Elemente bilden verschiedene Gesteine ​​und Mineralien. Die ältesten von ihnen sind mindestens 4,5 Milliarden Jahre alt.

Reis. 4. Struktur der Erdkruste

Reis. 5. Zusammensetzung der Erdkruste

Mineral ist in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften ein relativ homogener natürlicher Körper, der sowohl in den Tiefen als auch an der Oberfläche der Lithosphäre entsteht. Beispiele für Mineralien sind Diamant, Quarz, Gips, Talk usw. (Eigenschaften der physikalischen Eigenschaften verschiedener Mineralien finden Sie in Anhang 2.) Die Zusammensetzung der Mineralien der Erde ist in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 6. Allgemeine Mineralzusammensetzung der Erde

Felsen bestehen aus Mineralien. Sie können aus einem oder mehreren Mineralien bestehen.

Sedimentgestein - Ton, Kalkstein, Kreide, Sandstein usw. – sind durch die Ausfällung von Stoffen in Gewässern und an Land entstanden. Sie liegen in Schichten. Geologen nennen sie Seiten der Erdgeschichte, da sie etwas über die natürlichen Bedingungen erfahren können, die in der Antike auf unserem Planeten herrschten.

Unter den Sedimentgesteinen werden organogene und anorganogene (klastische und chemogene) unterschieden.

Organisch Durch die Ansammlung von Tier- und Pflanzenresten entstehen Gesteine.

Klastisches Gestein entstehen durch Verwitterung, Zerstörung der Zerstörungsprodukte zuvor gebildeter Gesteine ​​​​durch Wasser, Eis oder Wind (Tabelle 1).

Tabelle 1. Klastische Gesteine ​​in Abhängigkeit von der Größe der Fragmente

Chemogen Gesteine ​​entstehen durch die Ausfällung von darin gelösten Stoffen aus dem Wasser von Meeren und Seen.

In der Dicke der Erdkruste entsteht Magma Magmatische Gesteine(Abb. 7), zum Beispiel Granit und Basalt.

Sediment- und magmatische Gesteine ​​unterliegen beim Eintauchen in große Tiefen unter dem Einfluss von Druck und hohen Temperaturen erheblichen Veränderungen und verwandeln sich in Metaphorische Felsen. Beispielsweise wird aus Kalkstein Marmor, aus Quarzsandstein Quarzit.

Die Struktur der Erdkruste ist in drei Schichten unterteilt: Sediment, Granit und Basalt.

Sedimentschicht(siehe Abb. 8) besteht hauptsächlich aus Sedimentgesteinen. Hier überwiegen Ton und Schiefer, außerdem sind Sand-, Karbonat- und Vulkangesteine ​​weit verbreitet. In der Sedimentschicht gibt es Ablagerungen davon Mineral, wie Kohle, Gas, Öl. Alle sind biologischen Ursprungs. Kohle ist beispielsweise ein Produkt der Umwandlung von Pflanzen in der Antike. Die Dicke der Sedimentschicht variiert stark – von völliger Abwesenheit in einigen Landgebieten bis zu 20–25 km in tiefen Senken.

Reis. 7. Klassifizierung von Gesteinen nach Herkunft

Schicht „Granit“. besteht aus metamorphen und magmatischen Gesteinen, die in ihren Eigenschaften Granit ähneln. Am häufigsten sind hier Gneise, Granite, kristalline Schiefer usw. Die Granitschicht kommt nicht überall vor, aber auf Kontinenten, auf denen sie gut ausgeprägt ist, kann ihre maximale Dicke mehrere zehn Kilometer erreichen.

Schicht „Basalt“. gebildet durch Felsen in der Nähe von Basalten. Dabei handelt es sich um metamorphisierte magmatische Gesteine, die dichter sind als die Gesteine ​​der „Granit“-Schicht.

Die Dicke und die vertikale Struktur der Erdkruste sind unterschiedlich. Es gibt verschiedene Arten der Erdkruste (Abb. 8). Nach der einfachsten Klassifizierung wird zwischen ozeanischer und kontinentaler Kruste unterschieden.

Kontinentale und ozeanische Kruste sind unterschiedlich dick. Somit wird die maximale Dicke der Erdkruste unter Gebirgssystemen beobachtet. Es sind etwa 70 km. Unter den Ebenen beträgt die Dicke der Erdkruste 30–40 km, und unter den Ozeanen ist sie mit nur 5–10 km am dünnsten.

Reis. 8. Arten der Erdkruste: 1 - Wasser; 2- Sedimentschicht; 3 – Überlagerung von Sedimentgesteinen und Basalten; 4 - Basalte und kristalline ultrabasische Gesteine; 5 – granitmetamorphe Schicht; 6 – Granulit-Mafic-Schicht; 7 - normaler Mantel; 8 - dekomprimierter Mantel

Der Unterschied zwischen der kontinentalen und ozeanischen Kruste in der Gesteinszusammensetzung zeigt sich darin, dass in der ozeanischen Kruste keine Granitschicht vorhanden ist. Und die Basaltschicht der ozeanischen Kruste ist etwas ganz Besonderes. Hinsichtlich der Gesteinszusammensetzung unterscheidet es sich von einer ähnlichen Schicht kontinentaler Kruste.

Die Grenze zwischen Land und Ozean (Nullmarke) erfasst nicht den Übergang der kontinentalen zur ozeanischen Kruste. Der Ersatz der kontinentalen Kruste durch ozeanische Kruste findet im Ozean in einer Tiefe von etwa 2450 m statt.

Reis. 9. Struktur der kontinentalen und ozeanischen Kruste

Es gibt auch Übergangstypen der Erdkruste – subozeanische und subkontinentale.

Subozeanische Kruste an Kontinentalhängen und Ausläufern gelegen, kann in Rand- und Mittelmeermeeren gefunden werden. Es handelt sich um eine kontinentale Kruste mit einer Dicke von bis zu 15–20 km.

subkontinentale Kruste liegen zum Beispiel auf vulkanischen Inselbögen.

Basierend auf Materialien seismische Sondierung - die Durchgangsgeschwindigkeit seismischer Wellen – wir erhalten Daten über die Tiefenstruktur der Erdkruste. So brachte die Supertiefbohrung Kola, die es erstmals ermöglichte, Gesteinsproben aus einer Tiefe von mehr als 12 km zu sehen, viel Unerwartetes. Es wurde angenommen, dass in einer Tiefe von 7 km eine „Basalt“-Schicht beginnen sollte. In Wirklichkeit wurde es nicht entdeckt und in den Gesteinen herrschten Gneise vor.

Änderung der Temperatur der Erdkruste mit der Tiefe. Die Oberflächenschicht der Erdkruste hat eine durch Sonnenwärme bestimmte Temperatur. Das heliometrische Schicht(vom griechischen Helio – die Sonne) und unterliegt saisonalen Temperaturschwankungen. Seine durchschnittliche Mächtigkeit beträgt etwa 30 m.

Darunter befindet sich eine noch dünnere Schicht, deren charakteristisches Merkmal eine konstante Temperatur ist, die der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Beobachtungsortes entspricht. Die Tiefe dieser Schicht nimmt im kontinentalen Klima zu.

Noch tiefer in der Erdkruste befindet sich eine geothermische Schicht, deren Temperatur durch die innere Wärme der Erde bestimmt wird und mit der Tiefe zunimmt.

Der Temperaturanstieg ist hauptsächlich auf den Zerfall radioaktiver Elemente zurückzuführen, aus denen Gesteine ​​bestehen, vor allem Radium und Uran.

Das Ausmaß des Temperaturanstiegs von Gesteinen mit der Tiefe wird genannt geothermischer Gradient. Sie schwankt in einem ziemlich weiten Bereich – von 0,1 bis 0,01 °C/m – und hängt von der Zusammensetzung der Gesteine, den Bedingungen ihres Vorkommens und einer Reihe anderer Faktoren ab. Unter den Ozeanen steigt die Temperatur mit der Tiefe schneller an als auf den Kontinenten. Im Durchschnitt wird es pro 100 m Tiefe um 3 °C wärmer.

Der Kehrwert des geothermischen Gradienten wird genannt geothermische Stufe. Sie wird in m/°C gemessen.

Die Wärme der Erdkruste ist eine wichtige Energiequelle.

Der Teil der Erdkruste, der sich in für geologische Studien zugängliche Tiefen erstreckt, bildet sich Eingeweide der Erde. Das Erdinnere bedarf eines besonderen Schutzes und einer sinnvollen Nutzung.

Allmählich verändert oder weiterentwickelt. Die ältesten Gesteine ​​liefern Geologen (Spezialisten, die die Struktur des Erdinneren und ihre Entstehung untersuchen) wertvolle Informationen über Veränderungen in der Oberfläche und Struktur der Erde.

Es wurde festgestellt, dass die Masse der Erde 5,98 * 10 27 g, das Volumen 1,083 * 10 27 cm 3, der durchschnittliche Radius 6371 km, die durchschnittliche Dichte 5,52 g / cm 3 und die durchschnittliche Erdbeschleunigung beträgt 981 Gal. Die durchschnittliche Entfernung von der Sonne beträgt etwa 150 Millionen km. Die Geschwindigkeit der Erdumlaufbahn beträgt 29,77 km/s. Die Erde macht in 365,26 Tagen eine vollständige Umdrehung. Die Rotationsperiode der Erde um ihre Achse beträgt 23 Stunden 56 Minuten. Diese Rotation führte zu einer leichten äquatorialen Ausbuchtung und polaren Kompression. Daher ist der Durchmesser der Erde im äquatorialen Abschnitt 21,38 km länger als der Durchmesser, der die Rotationspole verbindet (der Polarradius beträgt 6356,78 km und der Äquatorradius beträgt 6378,16 km).

Die Gestalt der Erde wird durch das Geoid beschrieben, das außerhalb der Kontinente mit der ungestörten Oberfläche zusammenfällt.

Die Erde verfügt über ein eigenes Magnetfeld, das mit dem Feld eines magnetischen Dipols identisch ist.

Geophysikalische Untersuchungen haben ergeben, dass die Erde aus einem Kern, einem Mantel und einer Kruste besteht.

Der Erdkern besteht aus zwei Schichten – dem äußeren (flüssigen) Kern und dem inneren (festen). Der Radius des inneren festen Kerns (Schicht „O“) beträgt etwa 1200–1250 km, die Dicke der Übergangsschicht „P“ zwischen dem inneren und äußeren Kern beträgt etwa 140–150 km und die Dicke des äußeren flüssigen Kerns , die in einer Tiefe von 2870-2920 km beginnt, was etwa 3000 km entspricht. Die Dichte der Substanz im äußeren Kern variiert monoton von 9,5–10,1 g/cm 3 an der Oberfläche bis 11,4–12,3 g/cm 3 am Boden.

Im inneren Kern nimmt die Dichte der Substanz zu und erreicht in ihrem Zentrum 13-14 g/cm3. Die Masse des Erdkerns beträgt 32 % der Gesamtmasse der Erde und sein Volumen beträgt etwa 16 % des Volumens der gesamten Erde. Der Erdkern besteht zu etwa 90 % aus Eisen mit Zusätzen von Sauerstoff, Schwefel, Kohlenstoff und möglicherweise Silizium; Das Innere besteht aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit Meteoritenzusammensetzung.

Der Mantel ist die Silikathülle der Erde, die sich zwischen der Basis der Erdkruste und der Oberfläche des Erdkerns befindet und 67,8 % der Gesamtmasse der Erde ausmacht.

Den seismischen Daten zufolge ist der Mantel in die obere (Schicht „B“ bis zu einer Tiefe von 400 km), die Übergangsschicht Golitsyn (Schicht „C“ ab einer Tiefe von 400 bis 1000 km) und die untere (Schicht „B“) unterteilt ” mit einer Basis in einer Tiefe von ca. 2900 km). Unter den Ozeanen im oberen Erdmantel gibt es auch eine Schicht mit einer verringerten Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen – den Gutenberg-Wellenleiter, der üblicherweise mit der Asthenosphäre der Erde gleichgesetzt wird. Es wird angenommen, dass sich das Mantelmaterial in dieser Schicht teilweise in geschmolzenem Zustand befindet. Unterhalb der Kontinente ist ein ausgeprägter Bereich reduzierter Geschwindigkeiten im Mantel in der Regel nicht erkennbar.

Eine wichtige Grenzfläche im oberen Erdmantel ist die Basis der Lithosphäre – die Oberfläche des Übergangs von den abgekühlten Gesteinen der Lithosphäre zum teilweise geschmolzenen Mantelmaterial, das in einen plastischen Zustand übergegangen ist und die Asthenosphäre bildet.

Das derzeitige Verständnis der Zusammensetzung des Erdmantels basiert auf seismischen Wellengeschwindigkeiten, die denen elastischer Wellen in mafischen und ultramafischen Gesteinen ähneln, die in bestimmten Bereichen der Erdkruste häufig vorkommen. Es wird angenommen, dass diese Gesteine ​​aus dem Erdmantel in die oberflächennahen Schichten der Erde gelangten.

Vorstellungen über die chemische Zusammensetzung des tiefen Erdinneren basieren auf einer vergleichenden Analyse von Meteoriten und der Kompressibilität von Silikaten, Metallen und ihren Oxiden bei hohen Temperaturen und Drücken. Diesen Daten zufolge hat der Mantel eine ultrabasische Zusammensetzung und besteht aus einem hypothetischen Gestein – Pyrolith, einer Mischung aus Peridotit (75 %), tholeiitischem Basalt oder Lherzolith (25 %). Der radioaktive Gehalt im Erdmantel ist recht gering – etwa 10 –8 % U, 10 –7 % Th und 10 –6 % K.

Die Erdkruste unterscheidet sich in ihrer Struktur und chemischen Zusammensetzung von den darunterliegenden Schalen. Die Basis der Erdkruste wird durch die Mohorovicic-Seismikgrenze begrenzt, an der die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen stark ansteigt und 8-8,2 km/s erreicht.

Die Oberfläche und etwa 25 km der Erdkruste entstehen unter dem Einfluss von: 1) endogenen Prozessen (tektonische oder mechanische und magmatische Prozesse), durch die das Relief der Erdoberfläche entsteht und Schichten aus magmatischen und metamorphen Gesteinen entstehen ; 2) exogene Prozesse, die eine Entblößung (Zerstörung) und Einebnung des Reliefs, Verwitterung und Transport von Gesteinsfragmenten und deren Wiederablagerung in tieferen Teilen des Reliefs verursachen. Durch das Auftreten verschiedenster exogener Prozesse entstehen Sedimentgesteine, die die oberste Schicht der Erdkruste bilden.

Es gibt zwei Haupttypen der Erdkruste: ozeanische (Basalt) und kontinentale (Granit-Gneis) mit einer diskontinuierlichen Sedimentschicht. Die ozeanische Kruste weist eine primitive Zusammensetzung auf und stellt die obere Schicht eines differenzierten Mantels dar, über dem eine dünne Schicht pelagischer Sedimente liegt. Die Ozeankruste besteht aus drei Schichten.

Die oberste Schicht – sedimentär – besteht aus Karbonatsedimenten, die in geringer Tiefe bis zur Karbonatkompensation (4–5,5 km) abgelagert werden. In großen Tiefen lagern sich karbonatfreie tiefseerote Tone ab. Die durchschnittliche Mächtigkeit der Meeressedimente beträgt nicht mehr als 500 m und steigt nur am Fuße der Kontinentalhänge, insbesondere in Gebieten mit großen Flussdeltas, auf 12–15 km an. Dies wird durch eine Art schnell fließende „Lawinen“-Sedimentation verursacht, bei der sich fast das gesamte terrigene Material, das von Flusssystemen vom Kontinent transportiert wird, in den Küstenabschnitten der Ozeane, am Kontinentalhang und an dessen Fuß ablagert.

Die zweite Schicht der ozeanischen Kruste im oberen Teil besteht aus Kissenbasaltlava. Unten sind Doleritgänge gleicher Zusammensetzung aufgeführt. Die Gesamtdicke der zweiten Schicht der Meereskruste beträgt 1,5 km und erreicht selten 2 km. Unter dem Deichkomplex befinden sich Gabbros, die den oberen Teil der dritten Schicht darstellen, deren unterer Teil in einiger Entfernung vom axialen Teil der mittelozeanischen Rücken verfolgt werden kann und aus Serpentiniten besteht. Die Dicke der Gabbro-Serpentinit-Schicht erreicht 5 km. Somit beträgt die Gesamtdicke der ozeanischen Kruste ohne Sedimentbedeckung 6,5–7 km. Unter dem axialen Teil der mittelozeanischen Rücken verringert sich die Dicke der Ozeankruste auf 3–4 und manchmal auf 2–2,5 km.

Unter den Kämmen der mittelozeanischen Rücken liegt die ozeanische Kruste über Taschen mit Basaltschmelzen, die aus der Asthenosphäre freigesetzt werden. Die durchschnittliche Dichte der Ozeankruste ohne Sedimentschicht beträgt 2,9 g/cm 3 . Daraus ergibt sich eine Gesamtmasse der Ozeankruste von 6,*1024 g. Die Ozeankruste entsteht in den Riftgebieten der mittelozeanischen Rücken durch den Zustrom basaltischer Schmelzen aus der asthenosphärischen Erdschicht und deren Ausströmung von tholeiitischen Basalten auf den Meeresboden. Den Berechnungen zufolge steigen jedes Jahr mindestens 12 km 3 Basaltschmelze aus der Asthenosphäre auf und ergießen sich auf den Meeresboden, wodurch die gesamte zweite Schicht und ein Teil der dritten Schicht der Ozeankruste gebildet werden.

Die kontinentale Kruste unterscheidet sich stark von der ozeanischen Kruste. Seine Mächtigkeit variiert zwischen 20 und 25 km unter den Inselbögen und 80 km unter den jungen Faltengürteln der Erde: dem Alpen-Himalaya und den Anden.

Die kontinentale Kruste besteht aus drei Schichten: Die obere ist sedimentär und die beiden unteren bestehen aus kristallinem Gestein. Die Mächtigkeit der oberen Sedimentschicht variiert stark: von praktischer Abwesenheit auf alten Schilden bis zu 10–15 km auf den Schelfen passiver Kontinentalränder und in den Randtälern von Plattformen. Die durchschnittliche Niederschlagsdicke auf stabilen Plattformen beträgt etwa 3 km.

Unter der Sedimentschicht befinden sich Schichten mit überwiegend Gesteinen der Granitoidreihe. An einigen Stellen in den Gebieten, in denen sich alte Schilde befinden, gelangen sie auf die Erdoberfläche (kanadisch, baltisch, aldanisch, brasilianisch, afrikanisch usw.). Gesteine ​​der „Granit“-Schicht werden in der Regel durch regionale Metamorphoseprozesse umgewandelt.

Unter der „Granit“-Schicht befindet sich eine „Basalt“-Schicht, deren Zusammensetzung den Gesteinen der Meereskruste ähnelt. Sowohl die kontinentale als auch die ozeanische Kruste werden von Gesteinen des oberen Erdmantels unterlagert, von dem sie durch die Mohorovicic-Grenze getrennt sind.

Die Erdkruste besteht aus Silikaten und Alumosilikaten. Es wird von Sauerstoff (43,13 %), Silizium (26 %) und Aluminium (7,45 %) dominiert, die hauptsächlich in Form von Oxiden, Silikaten und Alumosilikaten vorliegen.

Die unebene Struktur der oberen Teile der Erde erstreckt sich nicht nur auf die Kruste selbst, sondern auch auf den oberen Erdmantel und erstreckt sich möglicherweise bis in Tiefen von 700 km. In diesem Zusammenhang sollte betont werden, dass jede Theorie über die Entstehung der Erde die oben erwähnte asymmetrische Natur der oberen Teile des Festkörpers der Erde erklären muss. Die ungleichmäßige Beschaffenheit der Struktur und wahrscheinlich auch die Zusammensetzung der oberen Horizonte des Globus (bis in Tiefen von 400–500 km) konnten nicht in der in der Vergangenheit angenommenen Ära des allgemeinen geschmolzenen Zustands der Erde entstanden sein. In diesem Fall würden wir bei jeder Differenzierungsmethode auf Schalen stoßen, die in ihrer Zusammensetzung und Dicke homogen sind. Tatsächlich besteht eine gewisse Heterogenität.

Die Lithosphäre ist die felsige Hülle der Erde, deren Bestandteile sich in einem festen kristallinen Zustand befinden. Es umfasst die Erdkruste, den subkrustalen Obermantel und wird von der Asthenosphäre unterlagert. Bei letzterem befindet sich der Stoff in einem plastischen Zustand und wird aufgrund der hohen Temperaturen teilweise geschmolzen. Seine Substanz ist im Gegensatz zur Lithosphäre nicht zugfest und kann bereits unter dem Einfluss sehr geringer Überdrücke verformt werden.

Es wird angenommen, dass Lithosphärenplatten durch Abkühlung und vollständige Kristallisation teilweise geschmolzener Asthenosphärenmaterie entstehen. Die untere Grenze der Lithosphäre fällt mit der konstanten Temperaturisotherme zusammen, die dem Beginn des Peridotitschmelzens entspricht und etwa 1300 °C entspricht. Die unterschiedliche Dicke der Lithosphäre wird durch Unterschiede im geothermischen Regime der Lithosphäre und des Mantels in verschiedenen Teilen der Erde erklärt.

Aufgrund ihrer Plastizität widersteht die Asthenosphäre Scherbeanspruchungen nur schwach und ermöglicht die Bewegung von Lithosphärenplatten relativ zum unteren Mantel. Die Basis der Asthenosphäre liegt in einer Tiefe von 640 km und fällt mit der Lage der Herde von Erdbeben mit tiefem Fokus zusammen.

In den Ozeanen variiert die Dicke der Lithosphäre von einigen Kilometern unter den Rift-Tälern mittelozeanischer Rücken bis zu 100 km an der Peripherie der Ozeane. Unter den alten Schilden erreicht die Dicke der Lithosphäre 300 - 350 km. Die dramatischsten Veränderungen in der Dicke der Lithosphäre werden in der Nähe des axialen Teils der mittelozeanischen Rücken und an den Kontinent-Ozean-Grenzen beobachtet, wo sich die kontinentale und ozeanische Kruste der Lithosphäre berühren.

In den Eingeweiden der Erde

In den Tiefen der Erde gibt es verschiedene Gesteinsarten. Die Art und Weise, wie Wissenschaftler sie untersuchen, erinnert an die Untersuchung von Stoßwellen bei Erdbeben. Der innere Kern der Erde ist fest. Es besteht aus Nickel. Es erreicht 5000 Grad Celsius. Der äußere Kern besteht aus geschmolzenem. Während sich die Erde dreht, dreht sich dieser Kern sehr langsam mit und erzeugt so ein spezielles Magnetfeld. Mantel ist eine Schicht aus Erdgestein, die sich zwischen dem Erdkern und der Erdkruste befindet. In manchen Zonen hat der Erdmantel eine so hohe Temperatur, dass die festen Gesteine, aus denen er besteht, zu schmelzen beginnen und das sogenannte Magma.

Kontinentale Platten

Die Erdkruste besteht aus mehreren riesigen Teilen oder Platten, die sich relativ zueinander sehr langsam bewegen. Wenn sie auseinanderlaufen, gelangt Magma an die Oberfläche und bildet beim Abkühlen neues Gestein. Wenn sie komprimiert werden, kollidieren sie entweder oder kriechen übereinander. Die Platten können auch übereinander bewegt werden.

Bewegung der Kontinente

Wenn Sie sich eine Karte der Erde ansehen, werden Sie vielleicht bemerken, dass die Umrisse der Kontinente miteinander übereinstimmen, wie Fragmente eines zusammengesetzten Scharaden-Rätsels. Einige Wissenschaftler glauben, dass alle Kontinente einst (vor etwa 200 Millionen Jahren) ein einziges Ganzes waren und einen einzigen Superkontinent bildeten – Pangäa. Es wird angenommen, dass sich die Kontinentalplatten dann auseinanderzubreiten begannen, was zur Entstehung von Kontinenten führte (siehe Artikel „“). Ein Beweis für die Existenz von Pangäa sind Fossilien – die Überreste der ältesten Pflanzen und Tiere, die in Gesteinen zu uns gelangt sind (siehe Artikel „“). Fossilien derselben Tiere wurden auf verschiedenen Kontinenten gefunden, die viele tausend Kilometer voneinander entfernt liegen. Beispielsweise wurden die versteinerten Überreste von Listosaurus, einem alten pflanzenfressenden Reptil, in Südafrika, Asien und anderen Ländern entdeckt. Dies beweist, dass alle Kontinente in der Antike ein Ganzes waren. Einige Wissenschaftler erkennen die Existenz von Pangäa nicht an. Sie argumentieren, dass Tiere entlang schmaler Landstreifen, die einst die Kontinente verbanden, von Kontinent zu Kontinent wandern könnten. Andere glauben, dass diese Tiere in den Stämmen riesiger alter Bäume gefangen gewesen sein könnten.

Fossilien finden

Fossilien finden sich häufig in Gesteinen wie Kalksteinen und Schiefer. Man findet sie auch in beim Straßenbau freigelegten Felsabschnitten. Wenn Sie mit Ausgrabungen beginnen, holen Sie stets eine Genehmigung ein. Fossilien findet man in Steinhaufen am Fuße der Berge. Die unterschiedlichen Farben und Gesteinsarten weisen darauf hin, dass hier möglicherweise Fossilien zu finden sind. Um sie aus Steinen zu extrahieren, benötigen Sie Hammer und Meißel. Sie können Ihre Ergebnisse in einem speziellen Tagebuch festhalten.

Die Struktur der Erde verändert sich ständig. Vor mehr als 4,6 Milliarden Jahren war die Erdoberfläche mit feuerspeienden Vulkanen bedeckt, aus deren Kratern Gase, Ströme geschmolzenen Gesteins und Wasserdampf austraten. Nachdem sie abgekühlt waren, begann die Bildung der Erdkruste. Der Dampf kondensierte und fiel in Form von sintflutartigen Regenfällen auf die Erde, die nach und nach den Raum künftiger Meere füllten.

Im Laufe vieler Millionen Jahre hat die Erde verschiedene Entwicklungsstadien durchlaufen. Auf dem Grund trockener Meere werden manchmal versteinerte Überreste antiker Organismen gefunden. Pflanzen waren die ersten, die an Land auftauchten. Später tauchten die ersten Tiere aus Küstensümpfen und flachen Meeren an Land auf. Sie haben spezielle Organe entwickelt - Glieder damit Sie atmen können.

Ein sich ständig verändernder Planet

Vor etwa 65 Millionen Jahren geschah etwas, das zum Tod von 75 % der damals auf der Erde lebenden Tierarten führte, darunter auch Dinosaurier. Wie fossile Beweise zeigen, geschah dies innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums. Dinosaurier lebten vor etwa 140 Millionen Jahren auf der Erde. Es gibt viele Theorien, die die Gründe für ihr Aussterben erklären. Vielleicht begannen die Sümpfe und Seen, in denen die meisten Dinosaurier lebten, aktiv auszutrocknen. Vielleicht waren diese alten Riesen nicht in der Lage, sich an Temperaturänderungen auf der Erde anzupassen. Oder der Großteil der Pflanzen, die pflanzenfressende Dinosaurier fraßen, starb infolge von Veränderungen, die zum Aussterben zunächst pflanzenfressender und dann fleischfressender Dinosaurier führten. Eine Theorie erklärt dieses Aussterben mit der Kollision der Erde mit einem riesigen Asteroiden, woraufhin riesige, dichte Staubwolken über die Oberfläche des Planeten aufstiegen und die Sonne viele Jahre lang verdeckten.

Erdstruktur

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Die Erde im Schnitt vom Kern bis zur Exosphäre. Das linke Bild ist nicht maßstabsgetreu.

Erde In erster grober Näherung hat es die Form einer Kugel (der tatsächliche Erdradius beträgt 6357-6378 km) und besteht aus mehreren Schalen. Diese Ebenen können entweder durch definiert werden chemisch oder ihre rheologisch Eigenschaften. Im Zentrum gelegen Der Kern der Erde mit einem Radius von etwa 1250 km, der hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht. Als nächstes kommt flüssiger Teil des Erdkerns(hauptsächlich aus Eisen bestehend) mit einer Mächtigkeit von etwa 2200 km. Dann 2900 km viskoser Mantel, bestehend aus Silikate Und Oxide, und oben ist es ziemlich dünn, hart Erdkruste. Es besteht ebenfalls aus Silikaten und Oxiden, ist jedoch mit Elementen angereichert, die in Mantelgesteinen nicht vorkommen. Das wissenschaftliche Verständnis der inneren Struktur der Erde basiert auf Beobachtungen Topographie Und Bathymetrie, Beobachtungen Felsen V Aufschlüsse Dadurch werden Proben aus großer Tiefe an die Oberfläche gehoben vulkanisch Aktivität, Analyse Seismische Wellen die durch die Erde gehen, Dimension Schwere Regionen der Erde und Experimente mit kristallin Feststoffe bei Drücke Und Temperaturen, charakteristisch für das tiefe Innere der Erde.

1 Annahmen

2 Struktur

• 2.1 Kern

  2.2 Mantel

  2.3 Rinde

3 Historische Entwicklung alternativer Konzepte

6 Weiterführende Literatur

Annahmen

Die Kraft und Schwerkraft der Erde können zur Berechnung ihrer Masse sowie zur Schätzung des Volumens des Planeten und seiner durchschnittlichen Dichte verwendet werden. Astronomen können die Masse der Erde auch aus ihrer Umlaufbahn und dem Einfluss auf nahegelegene Planetenkörper berechnen. Beobachtungen von Gesteinen, Gewässern und der Atmosphäre ermöglichen es uns, die Masse, das Volumen und die Dichte von Gesteinen in einer bestimmten Tiefe abzuschätzen, sodass sich der Rest der Masse in tieferen Schichten befinden muss.

Struktur

Der Aufbau der Erde lässt sich nach zwei Prinzipien klassifizieren: mechanische Eigenschaften wie z Rheologie, oder durch chemische Eigenschaften. Mechanisch kann es unterteilt werden in Lithosphäre , Asthenosphäre , Mesosphäre, äußerer Kern und innerer Kern. Chemisch kann die Erde unterteilt werden in Erdkruste, Spitze Mantel, unterer Mantel, äußerer Kern und der innere Kern.

Schematische Darstellung des inneren Aufbaus der Erde. 1. kontinentale Kruste – 2. ozeanische Kruste – 3. oberer Erdmantel – 4. unterer Erdmantel – 5. äußerer Kern – 6. innerer Kern – A: Mohorovicic-Oberfläche- B: Gutenberg-Pause- C: Lehmann-Bullen-Lücke

Die geologischen Schichten der Erde liegen in folgenden Tiefen unter der Erdoberfläche: :

Die Erdschichten wurden indirekt durch Messung der Ausbreitungszeiten gebrochener und reflektierter Teilchen bestimmt Seismische Wellen durch Erdbeben entstanden. Der Kern überträgt keine Transversalwellen und die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung ist in den verschiedenen Schichten unterschiedlich. Änderungen in der Geschwindigkeit seismischer Wellen zwischen verschiedenen Schichten führen zu deren Brechung Snells Gesetz.

Kern

Hauptartikel: Der Kern der Erde

Durchschnittliche Dichte der Erde 5515 kg/M 3 . Da die durchschnittliche Oberflächenmaterialdichte nur etwa 3000 beträgt kg/M 3 , müssen wir schlussfolgern, dass im Erdkern dichte Materialien existieren. Weitere Belege für die hohe Kerndichte stammen aus dem Studium der Seismologie.

Seismische Messungen zeigen, dass der Kern in zwei Teile geteilt ist, einen festen inneren Kern mit einem Radius von ~1220 km [2] und einen flüssigen äußeren Kern mit einem Radius von ~3400 km .

Mantel

Hauptartikel: Erdmantel

Der Erdmantel reicht bis in eine Tiefe von 2890 km und ist damit die dickste Schicht der Erde. Der Druck im unteren Mantel beträgt ~140 GPa (1,4 M atm). Der Mantel besteht aus Silikatgesteinen, die reich an sind Eisen Und Magnesium relativ zur darüber liegenden Kruste. Hohe Temperaturen im Mantel machen Silikatmaterial ausreichend plastisch, um eine Konvektion des Materials im Mantel an der Oberfläche durch Verwerfungen in tektonischen Platten zu ermöglichen. Schmelzen und Viskosität des Stoffes hängen vom Druck und den chemischen Veränderungen im Erdmantel ab. Die Viskosität des Mantels liegt zwischen 10 21 und 10 24 Pas, abhängig von der Tiefe. Zum Vergleich: Die Viskosität von Wasser beträgt etwa 10 −3 Pas, A Sand 10 7 Pas.

Bellen

Hauptartikel: Erdkruste

Die Kruste reicht von der Oberfläche aus in einer Tiefe von 5 bis 70 km. Die dünnsten Teile der ozeanischen Kruste, die unter Ozeanbecken liegen (5–10 km) und aus dichtem ( mafisch (Englisch )) Eisen-Magnesium-Silikatgestein wie z Basalt.

Historische Entwicklung alternativer Konzepte

Hauptartikel: Hohle Erde

Illustration der Hypothese Halley.

Im Jahr 1692 Edmund Halley(in einem Artikel, der in den Philosophical Transactions der Royal Society of London veröffentlicht wurde), vertrat die Idee einer Erde, die aus einem Hohlkörper von etwa 500 Meilen Dicke besteht, mit zwei inneren konzentrischen Schalen um einen inneren Kern, der dem Durchmesser entspricht die Planeten Venus, Mars und Merkur .

Kapitel 8 Inerte Materie der Erde

§ 8.1. Form und Struktur der Erde

Form der Erde

Die Erde ist die Arena, in der Zivilisationen entstehen, sich entwickeln und untergehen und in der die Bildung einer einzigen modernen Gesellschaft stattfindet. Unsere Zukunft hängt weitgehend davon ab, wie gut wir die Struktur unseres Planeten verstehen. Allerdings wissen wir darüber nicht mehr (und oft deutlich weniger) als über entfernte Sterne. Beginnen wir mit Vorstellungen über die Form der Erde. Derzeit bestreitet niemand die Behauptung, unser Planet sei „rund“. Tatsächlich wird die Form der Erde in erster Näherung als kugelförmig definiert. Diese Idee entstand im antiken Griechenland. Und nur im XVII-XVIII Jahrhundert. es begann präziser zu werden. Es wurde festgestellt, dass die Erde entlang ihrer Rotationsachse abgeflacht ist (der Achsenunterschied beträgt etwa 21 km). Es wird angenommen, dass die Erde unter dem Einfluss der kombinierten Wirkung von Schwerkraft und Zentrifugalkräften entstanden ist. Die Resultierende dieser Kräfte – die Schwerkraft – drückt sich in der Beschleunigung aus, die jeder Körper an der Erdoberfläche erfährt. Bereits I. Newton begründete theoretisch die Position, nach der sich die Erde in Richtung der Rotationsachse zusammendrücken und die Form eines Ellipsoids annehmen sollte, was später empirisch bestätigt wurde. Später wurde entdeckt, dass die Erde nicht nur an den Polen, sondern in geringem Maße auch am Äquator komprimiert ist. Der größte und kleinste Radius des Äquators unterscheiden sich um 213 m, d.h. Die Erde ist ein dreiachsiges Ellipsoid. Aber auch die Vorstellung der Erde als Ellipsoid ist nur in erster Näherung richtig. Die tatsächliche Erdoberfläche ist noch komplexer. Am nächsten an der modernen Figur der Erde Geoid ist eine imaginäre ebene Fläche, zu der der Schwerkraftvektor überall senkrecht gerichtet ist. Im Bereich der Ozeane fällt das Geoid mit der völlig ruhenden Wasseroberfläche zusammen. Die Diskrepanz zwischen dem Geoid und dem Ellipsoid erreicht an manchen Stellen ±(100-150) m, was durch die ungleichmäßige Verteilung von Massen unterschiedlicher Dichte im Erdkörper erklärt wird, die sich auf die Änderung der Schwerkraft und damit auf die Form des Erdkörpers auswirkt Geoid. Zur Schaffung einer geodätischen Grundlage für Karten und andere Zwecke in Russland wird derzeit das Krasovsky-Ellipsoid mit den folgenden Grundparametern verwendet: Äquatorradius 6378,245 km; Polarradius 6356,863 km; Polarkompression 1/298,25; Die Erdoberfläche beträgt etwa 510 Millionen km2, ihr Volumen beträgt 1,083 1012 km3. Die Masse der Erde beträgt 5,976 · 1027 g.

Innere Struktur der Erde

Beachten Sie, dass nur die obersten (bis zu einer Tiefe von 15 bis 20 km) Horizonte der Erdkruste, die die Oberfläche erreichen oder durch Minen, Minen und Bohrlöcher freigelegt werden, für eine direkte Beobachtung zur Verfügung stehen. Beurteilungen über die Zusammensetzung und den physikalischen Zustand tieferer Schalen basieren auf Daten geophysikalischer Methoden, d. h. sind spekulativ. Von diesen Methoden kommt der seismischen Methode eine besondere Bedeutung zu. Sie basiert auf der Aufzeichnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen, die durch Erdbeben oder künstliche Explosionen im Erdkörper verursacht werden. In den Erdbebenherden entstehen sogenannte longitudinale seismische Wellen, die als Reaktion der Umgebung auf eine Volumenänderung betrachtet werden, und Transversalwellen, eine Reaktion der Umgebung auf eine Formänderung, breiten sich nur in Festkörpern aus. Basierend auf geophysikalischen Beobachtungen wurde festgestellt, dass die Erde heterogen und entlang des Radius differenziert ist. Derzeit sind mehrere Modelle der Struktur der Erde bekannt. Die meisten Forscher akzeptieren ein Modell, nach dem es drei Haupthüllen der Erde gibt, die durch klar definierte seismische Grenzflächen getrennt sind und an denen sich die Geschwindigkeit seismischer Wellen stark ändert (Abb. 8.1):

Die Erdkruste ist die harte Oberschale der Erde. Seine Mächtigkeit variiert von 5–10 km unter den Ozeanen bis zu 30–40 km in flachen Gebieten und erreicht 50–75 km in Berggebieten (Höchstwerte werden unter den Anden und im Himalaya gefunden);

Der Erdmantel erstreckt sich unterhalb der Erdkruste bis zu einer Tiefe von 2900 km von der Oberfläche und ist in zwei Teile geteilt: den oberen Mantel – bis zu einer Tiefe von 900–1000 km und den unteren Mantel – von 900–1000 bis 2900 km;

3) der Erdkern, wobei der äußere Kern bis zu einer Tiefe von etwa 5120 km und der innere Kern bis zu einer Tiefe von 5120 km unterschieden wird. Erdkruste ist in den meisten Fällen durch eine ziemlich scharfe seismische Grenze vom Erdmantel getrennt – die Mohorovicic-Oberfläche (abgekürzt als Μ οho oder M). Die seismische Methode im oberen Erdmantel ergab eine Schicht aus relativ weniger dichtem, wie „erweichtem“ Gestein – die Asthenosphäre. In dieser Schicht wird eine Abnahme der Geschwindigkeit seismischer Wellen, insbesondere transversaler Wellen, und eine Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit beobachtet , was auf einen weniger viskosen, plastischeren Zustand der Substanz hinweist – um 2-3 Größenordnungen niedriger als in den darüber und darunter liegenden Schichten des Mantels. Es wird angenommen, dass diese Eigenschaften mit einem teilweisen Schmelzen des Mantelmaterials (1-10 %) infolge eines schnelleren Temperaturanstiegs als des Drucks mit zunehmender Tiefe verbunden sind. Die Viskosität der Asthenosphäre ändert sich sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung erheblich und auch ihre Dicke ändert sich. Die Asthenosphäre befindet sich in verschiedenen Tiefen: unter Kontinenten – von 80–120 bis 200–250 km, unter Ozeanen – von 50–70 bis 300–400 km. Es ist am deutlichsten ausgeprägt und angehoben, stellenweise bis zu einer Tiefe von 20–25 km oder weniger, unter den beweglichsten Zonen der Erdkruste, und im Gegenteil, es ist am schwachsten ausgeprägt und unter den ruhigsten Bereichen der Kontinente (Plattform) abgesenkt Schilde). Die Asthenosphäre spielt eine große Rolle bei tiefen geologischen Prozessen. Die feste suprathenosphärische Schicht des Erdmantels wird zusammen mit der Erdkruste Lithosphäre genannt.

Grundlegende Eigenschaften der Erde

Die durchschnittliche Dichte der Erde beträgt laut gravimetrischen Daten 5,5 g/cm. Die Dichte der Gesteine, aus denen die Erdkruste besteht, liegt zwischen 2,4 und 3,0 g/cm. Der Vergleich dieser Werte mit der durchschnittlichen Dichte der Erde führt zu der Annahme, dass mit der Tiefe die Dichte im Erdmantel und Erdkern zunehmen sollte. Es wird angenommen, dass die Gesteine ​​im oberhalb der Asthenosphäre liegenden Teil des Erdmantels unterhalb der Moho-Grenze viel dichter sind. Beim Übergang vom Mantel zum Kern springt die Dichte auf 9,7–10,0 g/cm3, dann steigt sie an und beträgt im inneren Kern 12,5–13,0 g/cm3. Es wird berechnet, dass die Erdbeschleunigung zwischen 9,82 m/s2 an der Oberfläche und einem Maximalwert von 10,37 m/s2 an der Basis des unteren Erdmantels (2900 km) variiert. Im Kern nimmt die Erdbeschleunigung schnell ab, erreicht in einer Tiefe von etwa 5000 km 4,52 m/s2, sinkt dann in einer Tiefe von 6000 km auf 1,26 m/s2 und im Zentrum auf Null. Es ist bekannt, dass die Erde wie ein riesiger Magnet ist, der von einem Kraftfeld umgeben ist. In der Neuzeit liegen die Magnetpole der Erde in der Nähe der geografischen Pole, stimmen aber nicht mit ihnen überein. Derzeit wird der Ursprung des Hauptmagnetfelds der Erde am häufigsten mit dem dynamotheoretischen Konzept von Frenkel-Elsasser erklärt, wonach dieses Feld durch die Wirkung eines Systems elektrischer Ströme entsteht, die durch komplexe konvektive Bewegungen im flüssigen Außenkern verursacht werden während sich die Erde dreht. Der allgemeine Hintergrund des Magnetfeldes wird durch Gesteine ​​beeinflusst, die ferromagnetische Mineralien enthalten und sich im oberen Teil der Erdkruste befinden, wodurch magnetische Anomalien auf der Erdoberfläche entstehen. Die remanente Magnetisierung von Gesteinen, die ferromagnetische Mineralien enthalten, ist wie das Erdmagnetfeld ausgerichtet, das während der Zeit ihrer Entstehung herrschte. Untersuchungen dieser Magnetisierung haben gezeigt, dass das Erdmagnetfeld im Laufe der Erdgeschichte immer wieder Umkehrungen erlebt hat: Der Nordpol wurde zum Süden und der Südpol zum Norden. Die magnetische Inversionsskala dient zum Vergleich von Gesteinsschichten und zur Bestimmung ihres Alters. Um die Prozesse in den Tiefen der Erde zu verstehen, erwies sich die Frage nach dem thermischen Feld des Planeten als wichtig. Derzeit gibt es zwei Quellen der Erdwärme – die Sonne und das Erdinnere. Die Erwärmung durch die Sonne erstreckt sich bis zu einer Tiefe von nicht mehr als 28–30 m. In einer bestimmten Tiefe von der Oberfläche gibt es eine Zone konstanter Temperatur, die der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Gebiets entspricht. So herrscht in Moskau in 20 m Tiefe eine konstante Temperatur von +4,2 °C und in Paris +11,83 °C in 28 m Tiefe. Unterhalb des Gürtels konstanter Temperatur haben Beobachtungen in Bergwerken, Bergwerken und Bohrlöchern einen Temperaturanstieg mit der Tiefe festgestellt, der durch den Wärmefluss aus dem Erdinneren verursacht wird. Der durchschnittliche Wert des inneren Wärmeflusses der Erde beträgt etwa 1,4–1,5 µcal/cm2 pro Sekunde. Es wurde festgestellt, dass der Wärmefluss vom Grad der Krustenmobilität und der Intensität endogener (interner) Prozesse abhängt. In den ruhigen Regionen der Kontinente liegt sein Wert etwas unter dem Durchschnitt. Für Berge sind erhebliche Schwankungen des Wärmeflusses charakteristisch; auf dem größten Teil des Meeresbodens ist der Wärmefluss fast derselbe wie auf kontinentalen Ebenen, in den sogenannten Rift-Tälern mittelozeanischer Rücken steigt er jedoch manchmal um das Fünf- bis Siebenfache an. Im Binnenland des Roten Meeres wurden hohe Wärmeflusswerte beobachtet. Die Quellen der erdinneren Wärmeenergie sind noch nicht ausreichend erforscht. Die wichtigsten sind jedoch: 1) Zerfall radioaktiver Elemente (Uran, Thorium, Kalium usw.); 2) Gravitationsdifferenzierung mit Umverteilung des Materials nach Dichte im Mantel und Kern, begleitet von der Freisetzung von Wärme. Beobachtungen in Bergwerken, Schächten und Bohrlöchern deuten auf einen Temperaturanstieg mit der Tiefe hin. Um es zu charakterisieren, wurde ein geothermischer Gradient eingeführt – ein Temperaturanstieg in Grad Celsius pro Tiefeneinheit. Seine Bedeutungen variieren an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt. Der Durchschnitt liegt bei etwa 30 °C pro 1 km, und die Extremwerte des Bereichs unterscheiden sich um mehr als das 25-fache, was durch unterschiedliche endogene Aktivität der Erdkruste und unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen erklärt wird. Der größte geothermische Gradient, gleich 150 °C pro 1 km, wurde in Oregon (USA) festgestellt und der kleinste (6 °C pro 1 km) wurde in Südafrika beobachtet. In der Kola-Quelle wurde in einer Tiefe von 11 km eine Temperatur von etwa 200 °C gemessen. Die größten Gradientenwerte werden mit mobilen Zonen der Ozeane und Kontinente in Verbindung gebracht, die kleinsten mit den stabilsten und ältesten Abschnitten der Kontinentalkruste. Die Temperaturänderung mit der Tiefe wird sehr näherungsweise aus indirekten Daten bestimmt. Für die Erdkruste basieren Temperaturberechnungen hauptsächlich auf Daten zum Wärmefluss, zur Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen und zur Lavatemperatur. Für größere Tiefen sind solche Daten jedoch nicht verfügbar, und die Zusammensetzung von Mantel und Kern ist nicht genau bekannt. Es wird angenommen, dass unterhalb der Asthenosphäre die Temperatur auf natürliche Weise ansteigt und der geothermische Gradient deutlich abnimmt. Basierend auf der Annahme, dass der Kern hauptsächlich aus Eisen besteht, wurden Berechnungen zu dessen Schmelzen an verschiedenen Grenzen unter Berücksichtigung des dort herrschenden Drucks durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass an der Grenze des unteren Mantels und des Kerns die Schmelztemperatur von Eisen 3700 °C und an der Grenze des äußeren und inneren Kerns 4300 °C betragen sollte. Daraus lässt sich schließen, dass die Temperatur im Kern aus physikalischer Sicht 4000-5000 °C beträgt. Zum Vergleich können wir darauf hinweisen, dass die Temperatur auf der Sonnenoberfläche etwas weniger als 6000 °C beträgt. Kommen wir zur Frage nach dem Aggregatzustand der Erdmaterie. Es wird angenommen, dass sich die Substanz der Lithosphäre in einem festen kristallinen Zustand befindet, da die Temperatur bei den hier herrschenden Drücken nicht den Schmelzpunkt erreicht. An einigen Stellen und im Inneren der Erdkruste stellen Seismologen jedoch das Vorhandensein einzelner Linsen mit niedriger Geschwindigkeit fest, die an eine asthenosphärische Schicht erinnern. Seismischen Daten zufolge befindet sich die Substanz des Erdmantels, durch die sowohl longitudinale als auch transversale seismische Wellen laufen, in einem praktisch festen Zustand. In diesem Fall liegt die Substanz des unteren Mantels wahrscheinlich in einem kristallinen Zustand vor, da der in ihnen herrschende Druck ein Schmelzen verhindert. Erst in der Asthenosphäre, wo die seismischen Wellengeschwindigkeiten reduziert sind, nähert sich die Temperatur dem Schmelzpunkt. Es wird angenommen, dass sich die Substanz in der asthenosphärischen Schicht in einem amorphen glasartigen Zustand befindet und einige (weniger als 10 %) möglicherweise sogar in einem geschmolzenen Zustand vorliegen. Geophysikalische Daten sowie Magmataschen, die auf verschiedenen Ebenen der asthenosphärischen Schicht entstehen, weisen auf Heterogenität und Schichtung der Asthenosphäre hin. Was den Zustand der Materie im Erdkern betrifft, gehen die meisten Forscher davon aus, dass sich die Substanz des äußeren Kerns in einem flüssigen Zustand und der innere Kern in einem festen Zustand befindet, da der Übergang vom Mantel zum Kern von a begleitet wird Ein starker Rückgang der Geschwindigkeit longitudinaler seismischer Wellen und transversale Wellen, die sich nur in fester Umgebung ausbreiten, sind nicht enthalten.