W XX wieku ludzkość poprzez liczne badania odkryła tajemnicę wnętrza Ziemi, a budowa Ziemi w przekroju stała się znana każdemu uczniowi. Dla tych, którzy jeszcze nie wiedzą, z czego zbudowana jest Ziemia, jakie są jej główne warstwy, ich skład, jak nazywa się najcieńsza część planety, wymienimy szereg znaczących faktów.

W kontakcie z

Kształt i wielkość planety Ziemia

Wbrew powszechnemu błędnemu mniemaniu nasza planeta nie jest okrągła. Jego kształt nazywa się geoidą i jest lekko spłaszczoną kulą. Miejsca, w których kula jest ściśnięta, nazywane są biegunami. Oś obrotu Ziemi przechodzi przez bieguny, nasza planeta dokonuje wokół niej jednego obrotu w ciągu 24 godzin - ziemskiego dnia.

Planeta jest otoczona pośrodku - wyimaginowany okrąg dzielący geoidę na półkulę północną i południową.

Oprócz równika, są meridiany - koła, prostopadle do równika i przechodzący przez oba bieguny. Jeden z nich, przechodzący przez Obserwatorium w Greenwich, nazywany jest zerem - służy jako punkt odniesienia dla długości geograficznej i stref czasowych.

Główne cechy globu to:

• średnica (km): równikowa – 12 756, polarna (na biegunach) – 12 713;
• długość (km) równika – 40 057, południka – 40 008.

Nasza planeta jest więc rodzajem elipsy - geoidy obracającej się wokół własnej osi przechodzącej przez dwa bieguny - północny i południowy.

Centralną część geoidy otacza równik – okrąg dzielący naszą planetę na dwie półkule. Aby określić, jaki jest promień Ziemi, stosuje się połowę wartości jej średnicy na biegunach i na równiku.

A teraz o tym z czego zbudowana jest ziemia, jakimi muszlami jest pokryta i co to jest przekrojowa budowa ziemi.

Ziemskie skorupy

Podstawowe muszle ziemi przydzielane w zależności od ich zawartości. Ponieważ nasza planeta ma kształt kulisty, jej powłoki utrzymywane przez grawitację nazywane są kulami. Jeśli spojrzysz zatem potrojenie przekroju Ziemi można zobaczyć trzy kule:

W celu(zaczynając od powierzchni planety) znajdują się one w następujący sposób:

1. Litosfera - twarda skorupa planety, zawierająca minerały warstwy ziemi.
2. Hydrosfera - zawiera zasoby wodne - rzeki, jeziora, morza i oceany.
3. Atmosfera – to powłoka powietrza otaczająca planetę.

Ponadto wyróżnia się biosferę, która obejmuje wszystkie żywe organizmy zamieszkujące inne muszle.

Ważny! Wielu naukowców klasyfikuje populację planety jako należącą do oddzielnej, rozległej powłoki zwanej antroposferą.

Powłoki ziemskie - litosfera, hydrosfera i atmosfera - identyfikowane są zgodnie z zasadą łączenia jednorodnego składnika. W litosferze - są to stałe skały, gleba, wewnętrzna zawartość planety, w hydrosferze - wszystko, w atmosferze - całe powietrze i inne gazy.

Atmosfera

Atmosfera jest powłoką gazową, w jego skład obejmuje: azot, dwutlenek węgla, gaz, pył.

1. Troposfera to górna warstwa Ziemi, zawierająca większość ziemskiego powietrza i rozciągająca się od powierzchni do wysokości 8-10 (na biegunach) do 16-18 km (na równiku). W troposferze tworzą się chmury i różne masy powietrza.
2. Stratosfera jest warstwą, w której zawartość powietrza jest znacznie niższa niż w troposferze. Jego średnia grubość wynosi 39-40 km. Warstwa ta zaczyna się od górnej granicy troposfery i kończy na wysokości około 50 km.
3. Mezosfera to warstwa atmosfery rozciągająca się od 50-60 do 80-90 km nad powierzchnią Ziemi. Charakteryzuje się stałym spadkiem temperatury.
4. Termosfera - położona 200-300 km od powierzchni planety, różni się od mezosfery wzrostem temperatury wraz ze wzrostem wysokości.
5. Egzosfera - zaczyna się od górnej granicy, leżącej poniżej termosfery i stopniowo przechodzi w przestrzeń otwartą, charakteryzuje się niską zawartością powietrza i wysokim nasłonecznieniem.

Uwaga! W stratosferze, na wysokości około 20-25 km, znajduje się cienka warstwa ozonu, która chroni całe życie na planecie przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Bez tego wszystko, co żyje, wkrótce wymrze.

Atmosfera to powłoka ziemska, bez której życie na planecie nie byłoby możliwe.

Zawiera powietrze niezbędne do oddychania organizmów żywych, warunkuje odpowiednie warunki pogodowe i chroni przed nimi planetę negatywny wpływ promieniowania słonecznego.

Atmosfera składa się z powietrza, które z kolei składa się z około 70% azotu, 21% tlenu, 0,4% dwutlenku węgla i reszty rzadkich gazów.

Ponadto, na wysokości około 50 km, w atmosferze znajduje się ważna warstwa ozonu.

Hydrosfera

Hydrosfera to wszystkie ciecze na planecie.

Ta powłoka według lokalizacji zasoby wodne a stopień ich zasolenia obejmuje:

• ocean światowy - ogromna przestrzeń zajmowana przez słoną wodę i obejmująca cztery i 63 morza;
• Wody powierzchniowe kontynentów to wody słodkie, a czasami także słonawe. Dzielą się one ze względu na stopień płynności na zbiorniki wodne z przepływem – rzeki i zbiorniki z wodą stojącą – jeziora, stawy, bagna;
• wody gruntowe to woda słodka znajdująca się pod powierzchnią ziemi. Głębokość ich występowanie waha się od 1-2 do 100-200 lub więcej metrów.

Ważny! Ogromna ilość słodkiej wody występuje obecnie w postaci lodu – dziś w strefach wiecznej zmarzliny w postaci lodowców, ogromnych gór lodowych, trwałego nietopniejącego śniegu znajduje się około 34 mln km3 zasobów słodkiej wody.

Hydrosfera to przede wszystkim, źródło świeżej wody pitnej, jeden z głównych czynników klimatotwórczych. Zasoby wodne wykorzystywane są jako szlaki komunikacyjne oraz obiekty turystyki i rekreacji (wypoczynku).

Litosfera

Litosfera jest stała ( minerał) warstwy ziemi. Grubość tej skorupy waha się od 100 (pod morzami) do 200 km (pod kontynentami). Litosfera obejmuje skorupę ziemską i górny płaszcz.

To, co znajduje się poniżej litosfery, to bezpośrednia wewnętrzna struktura naszej planety.

Płyty litosfery składają się głównie z bazaltu, piasku i gliny, kamienia i warstwy gleby.

Schemat budowy Ziemi wraz z litosferą jest reprezentowana przez następujące warstwy:

• Skorupa Ziemska - górny, składający się ze skał osadowych, bazaltowych, metamorficznych i żyznej gleby. W zależności od lokalizacji wyróżnia się skorupę kontynentalną i oceaniczną;
• płaszcz - znajduje się pod skorupą ziemską. Waży około 67% całkowitej masy planety. Grubość tej warstwy wynosi około 3000 km. Górna warstwa płaszcza jest lepka i leży na głębokości 50-80 km (pod oceanami) i 200-300 km (pod kontynentami). Dolne warstwy są twardsze i gęstsze. Płaszcz zawiera ciężkie żelazo i nikiel. Procesy zachodzące w płaszczu odpowiadają za wiele zjawisk na powierzchni planety (procesy sejsmiczne, erupcje wulkanów, powstawanie osadów);
• Środkowa część ziemi jest zajęta rdzeń składający się z wewnętrznej części stałej i zewnętrznej części płynnej. Grubość części zewnętrznej wynosi około 2200 km, części wewnętrznej 1300 km. Odległość od powierzchni d o jądrze ziemi wynosi około 3000-6000 km. Temperatura w centrum planety wynosi około 5000°C. Według wielu naukowców jądro wylądować przez skład to ciężki stop żelaza i niklu z domieszką innych pierwiastków o właściwościach podobnych do żelaza.

Ważny! Wśród wąskiego kręgu naukowców, oprócz klasycznego modelu z półstopionym ciężkim jądrem, istnieje również teoria, że ​​w centrum planety znajduje się gwiazda wewnętrzna, otoczona ze wszystkich stron imponującą warstwą wody. Teoria ta, poza wąskim kręgiem zwolenników w środowisku naukowym, znalazła szerokie zastosowanie w literaturze science fiction. Przykładem jest powieść V.A. „Plutonia” Obruchewa, która opowiada o wyprawie rosyjskich naukowców do jamy wewnątrz planety z własną małą gwiazdą i światem zwierząt i roślin wymarłych na powierzchni.

Takie ogólnie przyjęte schemat budowy ziemi,łącznie ze skorupą, płaszczem i jądrem Ziemi, jest z roku na rok coraz bardziej udoskonalany i udoskonalany.

Wiele parametrów modelu będzie aktualizowanych wielokrotnie wraz z udoskonalaniem metod badawczych i pojawieniem się nowego sprzętu.

Na przykład, aby dowiedzieć się dokładnie ile kilometrów do zewnętrznej części rdzenia, potrzebne będą dalsze lata badań naukowych.

W tej chwili najgłębsza kopalnia w skorupie ziemskiej wykopana przez człowieka ma około 8 kilometrów, zatem badanie płaszcza, a tym bardziej jądra planety, możliwe jest jedynie w kontekście teoretycznym.

Warstwa po warstwie budowa Ziemi

Badamy, z jakich warstw składa się Ziemia wewnątrz

Wniosek

po rozważeniu przekrojowa budowa ziemi, widzieliśmy, jak interesująca i złożona jest nasza planeta. Badanie jego struktury w przyszłości pomoże ludzkości zrozumieć tajemnice zjawisk naturalnych, umożliwi dokładniejsze przewidywanie niszczycielskich klęsk żywiołowych i odkrycie nowych, jeszcze nie zagospodarowanych złóż minerałów.

Istnieją powłoki wewnętrzne i zewnętrzne, które oddziałują ze sobą.

Wewnętrzna budowa Ziemi

Do badania wewnętrznej struktury Ziemi wykorzystują wiercenie ultragłębokich studni (najgłębsza Kola - 11 000 m. Obejmowała mniej niż 1/400 promienia Ziemi). Jednak większość informacji o budowie Ziemi uzyskano metodą sejsmiczną. Na podstawie danych uzyskanych tymi metodami stworzono ogólny model budowy Ziemi.

W centrum planety znajduje się jądro Ziemi - (R = 3500 km) składające się prawdopodobnie z żelaza z domieszką lżejszych pierwiastków. Istnieje hipoteza, że ​​rdzeń składa się z wodoru, który w wysokich temperaturach może przejść w stan metaliczny. Zewnętrzna warstwa rdzenia jest w stanie ciekłym, stopionym; rdzeń wewnętrzny o promieniu 1250 km jest stały. Temperatura w centrum jądra podobno dochodzi do 5 – 6 tysięcy stopni.

Jądro otoczone jest powłoką - płaszczem. Płaszcz ma grubość do 2900 km, a jego objętość stanowi 83% objętości planety. Zawiera minerały ciężkie, bogate w magnez i żelazo. Pomimo wysokiej temperatury (powyżej 2000?) większość materii płaszcza, na skutek ogromnego ciśnienia, znajduje się w stanie stałym krystalicznym. W górnym płaszczu na głębokości od 50 do 200 km znajduje się ruchoma warstwa zwana astenosferą (słaba kula). Charakteryzuje się dużą plastycznością ze względu na miękkość substancji ją tworzącej. To właśnie z tą warstwą związane są inne ważne procesy na Ziemi. Jego miąższość wynosi 200 – 250 km. Substancja astenosfery, która przenika przez skorupę ziemską i wypływa na powierzchnię, nazywa się magmą.

Skorupa ziemska to twarda, warstwowa skorupa zewnętrzna Ziemi o grubości od 5 km pod oceanami do 70 km pod górzystymi strukturami kontynentów.

• Kontynentalny (kontynentalny)
• oceaniczny

Skorupa kontynentalna jest grubsza i bardziej złożona. Posiada 3 warstwy:

• Osadowy (10-15 km, skały w większości osadowe)
• Granit (5-15 km, skały tej warstwy są głównie metamorficzne, ich właściwości są zbliżone do granitu)
• Balzatovy (10-35 km, skały tej warstwy są magmowe)

Skorupa oceaniczna jest cięższa, nie ma w niej warstwy granitu, warstwa osadowa jest stosunkowo cienka, składa się głównie z balzatu.

W obszarach przejścia z kontynentu do oceanu skorupa ma charakter przejściowy.

Skorupa ziemska i górna część płaszcza tworzą skorupę zwaną (od greckiego litos – kamień). Litosfera to solidna skorupa Ziemi, obejmująca skorupę ziemską i górną warstwę płaszcza, leżącą na gorącej astenosferze. Grubość litosfery wynosi średnio 70–250 km, z czego 5–70 km znajduje się w skorupie ziemskiej. Litosfera nie jest ciągłą powłoką; jest podzielona gigantycznymi uskokami. Większość płyt obejmuje skorupę kontynentalną i oceaniczną. Istnieje 13 płyt litosferycznych. Ale największe to: amerykański, afrykański, indo-australijski, pacyficzny.

Pod wpływem procesów zachodzących w trzewiach ziemi litosfera porusza się. Płyty litosfery poruszają się względem siebie powoli z prędkością 1–6 cm na rok. Ponadto stale występują ich ruchy pionowe. Nazywa się zespół poziomych i pionowych ruchów litosfery, któremu towarzyszy występowanie uskoków i fałd skorupy ziemskiej. Są powolne i szybkie.

Siły powodujące rozbieżność płyt litosfery powstają podczas ruchu materiału płaszcza. Silne strumienie tej substancji ku górze rozpychają płyty, rozrywając skorupę ziemską, tworząc w niej głębokie uskoki. Tam, gdzie substancja ta unosi się na zewnątrz, w litosferze pojawiają się uskoki, a płyty zaczynają się oddalać. Magma wdzierająca się wzdłuż uskoków, zastygając, nadbudowuje krawędzie płyt. W rezultacie wały pojawiają się po obu stronach uskoku i. Występują we wszystkich oceanach i tworzą jeden system o łącznej długości 60 000 tys. Km. Wysokość grzbietów dochodzi do 3000 m. Grzbiet ten osiąga największą szerokość w części południowo-wschodniej, gdzie prędkość ruchu płyt wynosi 12–13 cm/rok. Nie zajmuje pozycji środkowej i nazywa się Wzniesieniem Pacyfiku. W miejscu uskoku, w osiowej części grzbietów śródoceanicznych, występują zwykle wąwozy - szczeliny. Ich szerokość waha się od kilkudziesięciu kilometrów w górnej części do kilku kilometrów w dolnej części. Na dnie szczelin znajdują się małe wulkany i gorące źródła. W szczelinach z rosnącej magmy rodzi się nowa skorupa oceaniczna. Im dalej od szczeliny, tym starsza jest skorupa.

Wzdłuż pozostałych granic płyt obserwuje się zderzenia płyt litosferycznych. Dzieje się to na różne sposoby. Kiedy płyta ze skorupą oceaniczną zderza się z płytą ze skorupą kontynentalną, pierwsza z nich opada pod drugą. W tym przypadku na lądzie pojawiają się rowy głębinowe, łuki wysp i góry. Jeśli dwie płyty zderzają się ze skorupą kontynentalną, następuje kruszenie, wulkanizm i powstawanie obszarów górskich (na przykład są to złożone procesy zachodzące podczas ruchu magmy, która powstaje w oddzielnych ośrodkach i na różnych głębokościach astenosfery). Bardzo rzadko powstaje w skorupie ziemskiej.Istnieją dwa główne rodzaje magm - bazaltowa (zasadowa) i granitowa (kwaśna).

Kiedy magma wydostaje się na powierzchnię Ziemi, tworzy wulkany. Taki magmatyzm nazywa się wylewnym. Ale częściej magma przenika do skorupy ziemskiej przez pęknięcia. Ten typ magmatyzmu nazywany jest natrętnym.

Cechą charakterystyczną ewolucji Ziemi jest zróżnicowanie materii, czego wyrazem jest budowa powłoki naszej planety. Litosfera, hydrosfera, atmosfera, biosfera tworzą główne powłoki Ziemi, różniące się składem chemicznym, grubością i stanem materii.

Wewnętrzna budowa Ziemi

Skład chemiczny Ziemi(ryc. 1) jest podobny do składu innych planet ziemskich, takich jak Wenus czy Mars.

Ogólnie rzecz biorąc, dominują pierwiastki takie jak żelazo, tlen, krzem, magnez i nikiel. Zawartość lekkich pierwiastków jest niska. Średnia gęstość substancji ziemskiej wynosi 5,5 g/cm 3 .

Istnieje bardzo mało wiarygodnych danych na temat wewnętrznej struktury Ziemi. Spójrzmy na rys. 2. Przedstawia wewnętrzną strukturę Ziemi. Ziemia składa się ze skorupy, płaszcza i jądra.

Ryż. 1. Skład chemiczny Ziemi

Ryż. 2. Wewnętrzna budowa Ziemi

Rdzeń

Rdzeń(ryc. 3) znajduje się w centrum Ziemi, jego promień wynosi około 3,5 tys. Km. Temperatura jądra sięga 10 000 K, czyli jest wyższa od temperatury zewnętrznych warstw Słońca, a jego gęstość wynosi 13 g/cm 3 (por. woda - 1 g/cm 3). Uważa się, że rdzeń składa się ze stopów żelaza i niklu.

Zewnętrzne jądro Ziemi ma większą grubość niż jądro wewnętrzne (promień 2200 km) i znajduje się w stanie ciekłym (stopionym). Wewnętrzny rdzeń jest poddawany ogromnemu ciśnieniu. Substancje wchodzące w jego skład występują w stanie stałym.

Płaszcz

Płaszcz- geosfera Ziemi, która otacza jądro i stanowi 83% objętości naszej planety (patrz ryc. 3). Jej dolna granica znajduje się na głębokości 2900 km. Płaszcz dzieli się na mniej gęstą i plastyczną górną część (800-900 km), z której jest uformowany magma(przetłumaczone z greckiego oznacza „gęstą maść”; jest to stopiona substancja wnętrza ziemi - mieszanina związków chemicznych i pierwiastków, w tym gazów, w specjalnym stanie półpłynnym); i krystaliczny dolny, o grubości około 2000 km.

Ryż. 3. Budowa Ziemi: jądro, płaszcz i skorupa

skorupa Ziemska

Skorupa Ziemska - zewnętrzna powłoka litosfery (patrz ryc. 3). Jego gęstość jest około dwukrotnie mniejsza od średniej gęstości Ziemi – 3 g/cm 3 .

Oddziela skorupę ziemską od płaszcza Granica Mohorovićicia(często nazywana granicą Moho), charakteryzującą się gwałtownym wzrostem prędkości fal sejsmicznych. Został zainstalowany w 1909 roku przez chorwackiego naukowca Andrei Mohorovićic (1857- 1936).

Ponieważ procesy zachodzące w najwyższej części płaszcza wpływają na ruchy materii w skorupie ziemskiej, łączy się je pod ogólną nazwą litosfera(kamienna skorupa). Grubość litosfery waha się od 50 do 200 km.

Poniżej znajduje się litosfera astenosfera- mniej twarda i mniej lepka, ale bardziej plastikowa skorupa o temperaturze 1200°C. Może przekroczyć granicę Moho, wnikając w skorupę ziemską. Astenosfera jest źródłem wulkanizmu. Zawiera kieszenie stopionej magmy, która wnika w skorupę ziemską lub wylewa się na powierzchnię ziemi.

Skład i budowa skorupy ziemskiej

W porównaniu z płaszczem i jądrem skorupa ziemska jest bardzo cienką, twardą i kruchą warstwą. Składa się z lżejszej substancji, która obecnie zawiera około 90 naturalnych pierwiastków chemicznych. Pierwiastki te nie są jednakowo reprezentowane w skorupie ziemskiej. Siedem pierwiastków – tlen, glin, żelazo, wapń, sód, potas i magnez – stanowi 98% masy skorupy ziemskiej (patrz ryc. 5).

Osobliwe kombinacje pierwiastków chemicznych tworzą różne skały i minerały. Najstarsze z nich mają co najmniej 4,5 miliarda lat.

Ryż. 4. Budowa skorupy ziemskiej

Ryż. 5. Skład skorupy ziemskiej

Minerał jest stosunkowo jednorodnym ciałem naturalnym pod względem składu i właściwości, powstałym zarówno w głębinach, jak i na powierzchni litosfery. Przykładami minerałów są diament, kwarc, gips, talk itp. (Charakterystykę właściwości fizycznych różnych minerałów znajdziesz w Załączniku 2.) Skład minerałów Ziemi pokazano na ryc. 6.

Ryż. 6. Ogólny skład mineralny Ziemi

Skały składają się z minerałów. Mogą składać się z jednego lub kilku minerałów.

Skały osadowe - glina, wapień, kreda, piaskowiec itp. - powstały w wyniku wytrącania się substancji w środowisku wodnym i na lądzie. Leżą warstwami. Geolodzy nazywają je stronami historii Ziemi, ponieważ mogą poznać warunki naturalne, jakie istniały na naszej planecie w czasach starożytnych.

Wśród skał osadowych wyróżnia się skały organogenne i nieorganogeniczne (klastyczne i chemogeniczne).

Organogenne Skały powstają w wyniku nagromadzenia się szczątków zwierzęcych i roślinnych.

Skały klastyczne powstają w wyniku wietrzenia, zniszczenia przez wodę, lód lub wiatr produktów zniszczenia wcześniej utworzonych skał (tab. 1).

Tabela 1. Skały klastyczne w zależności od wielkości fragmentów

Chemiogenny Skały powstają w wyniku wytrącania się substancji w nich rozpuszczonych z wód mórz i jezior.

W grubości skorupy ziemskiej tworzy się magma skały magmowe(ryc. 7), na przykład granit i bazalt.

Skały osadowe i magmowe zanurzone na duże głębokości pod wpływem ciśnienia i wysokich temperatur ulegają znaczącym przemianom, zamieniając się w Skały metamorficzne. Na przykład wapień zamienia się w marmur, piaskowiec kwarcowy w kwarcyt.

Struktura skorupy ziemskiej jest podzielona na trzy warstwy: osadową, granitową i bazaltową.

Warstwa osadowa(patrz ryc. 8) tworzą głównie skały osadowe. Przeważają tu gliny i łupki, a licznie reprezentowane są skały piaszczyste, węglanowe i wulkaniczne. W warstwie osadowej występują takie osady minerał, jak węgiel, gaz, ropa naftowa. Wszystkie są pochodzenia organicznego. Na przykład węgiel jest produktem przemian roślin z czasów starożytnych. Grubość warstwy osadowej jest bardzo zróżnicowana - od całkowitego braku na niektórych obszarach lądowych do 20-25 km w głębokich zagłębieniach.

Ryż. 7. Klasyfikacja skał ze względu na pochodzenie

Warstwa „granitu”. składa się ze skał metamorficznych i magmowych, podobnych pod względem właściwości do granitu. Najczęściej spotykane są tutaj gnejsy, granity, łupki krystaliczne itp. Warstwa granitu nie występuje wszędzie, ale na kontynentach, gdzie jest dobrze wyrażona, jej maksymalna miąższość może sięgać kilkudziesięciu kilometrów.

Warstwa „bazaltowa”. utworzone przez skały znajdujące się w pobliżu bazaltów. Są to przeobrażone skały magmowe, gęstsze od skał warstwy „granitu”.

Grubość i pionowa struktura skorupy ziemskiej są różne. Istnieje kilka rodzajów skorupy ziemskiej (ryc. 8). Według najprostszej klasyfikacji rozróżnia się skorupę oceaniczną i kontynentalną.

Skorupa kontynentalna i oceaniczna ma różną grubość. Zatem maksymalną grubość skorupy ziemskiej obserwuje się w systemach górskich. To około 70 km. Pod równinami grubość skorupy ziemskiej wynosi 30-40 km, a pod oceanami jest najcieńsza - tylko 5-10 km.

Ryż. 8. Rodzaje skorupy ziemskiej: 1 - woda; 2- warstwa osadowa; 3 – przewarstwienie skał osadowych i bazaltów; 4 - bazalty i krystaliczne skały ultrazasadowe; 5 – warstwa granitowo-metamorficzna; 6 – warstwa granulitowo-maficzna; 7 - normalny płaszcz; 8 - zdekompresowany płaszcz

Różnica między skorupą kontynentalną i oceaniczną w składzie skał objawia się tym, że w skorupie oceanicznej nie ma warstwy granitu. A bazaltowa warstwa skorupy oceanicznej jest bardzo wyjątkowa. Pod względem składu skał różni się od podobnej warstwy skorupy kontynentalnej.

Granica między lądem a oceanem (znak zerowy) nie oznacza przejścia skorupy kontynentalnej do oceanicznej. Zastąpienie skorupy kontynentalnej skorupą oceaniczną następuje w oceanie na głębokości około 2450 m.

Ryż. 9. Struktura skorupy kontynentalnej i oceanicznej

Istnieją również przejściowe typy skorupy ziemskiej - suboceaniczne i subkontynentalne.

Skorupa suboceaniczna położone na zboczach i podgórzach kontynentów, można je spotkać w morzach marginalnych i śródziemnomorskich. Reprezentuje skorupę kontynentalną o grubości do 15-20 km.

Skorupa subkontynentalna położone na przykład na łukach wysp wulkanicznych.

Na podstawie materiałów sondowanie sejsmiczne - prędkość przejścia fal sejsmicznych – uzyskujemy dane dotyczące głębokiej struktury skorupy ziemskiej. Tym samym supergłęboka studnia Kola, która po raz pierwszy umożliwiła obejrzenie próbek skał z głębokości ponad 12 km, przyniosła wiele nieoczekiwanych rzeczy. Założono, że na głębokości 7 km powinna rozpocząć się warstwa „bazaltowa”. W rzeczywistości nie odkryto go, a wśród skał dominowały gnejsy.

Zmiana temperatury skorupy ziemskiej wraz z głębokością. Powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej ma temperaturę wyznaczaną przez ciepło słoneczne. Ten warstwa heliometryczna(od greckiego helio - Słońce), doświadcza sezonowych wahań temperatury. Jego średnia miąższość wynosi około 30 m.

Poniżej znajduje się jeszcze cieńsza warstwa, której cechą charakterystyczną jest stała temperatura odpowiadająca średniej rocznej temperaturze miejsca obserwacji. Głębokość tej warstwy wzrasta w klimacie kontynentalnym.

Jeszcze głębiej w skorupie ziemskiej znajduje się warstwa geotermalna, której temperatura zależy od wewnętrznego ciepła Ziemi i wzrasta wraz z głębokością.

Wzrost temperatury następuje głównie na skutek rozpadu pierwiastków promieniotwórczych wchodzących w skład skał, przede wszystkim radu i uranu.

Nazywa się wielkość wzrostu temperatury skał wraz z głębokością gradient geotermalny. Zmienia się w dość szerokim zakresie – od 0,1 do 0,01°C/m – i zależy od składu skał, warunków ich występowania i szeregu innych czynników. Pod oceanami temperatura rośnie wraz z głębokością szybciej niż na kontynentach. Średnio na każde 100 m głębokości robi się cieplej o 3°C.

Nazywa się odwrotnością gradientu geotermalnego etap geotermalny. Mierzy się go w m/°C.

Ciepło skorupy ziemskiej jest ważnym źródłem energii.

Część skorupy ziemskiej sięgająca do głębokości dostępnych dla form badań geologicznych wnętrzności ziemi. Wnętrze Ziemi wymaga szczególnej ochrony i mądrego użytkowania.

Stopniowo zmieniał się lub ewoluował. Najstarsze skały dostarczają geologom (specjalistom badającym budowę wnętrza Ziemi i ich powstawanie) cennych informacji na temat zmian w powierzchni i strukturze Ziemi.

Ustalono, że masa Ziemi wynosi 5,98 * 10 27 g, objętość - 1,083 * 10 27 cm 3, średni promień - 6371 km, średnia gęstość - 5,52 g / cm 3, średnie przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni ziemi osiąga 981 gal. Średnia odległość od Słońca wynosi około 150 milionów km. Prędkość orbity Ziemi wynosi 29,77 km/s. Ziemia dokonuje pełnego obrotu w ciągu 365,26 dni. Okres obrotu Ziemi wokół własnej osi wynosi 23 godziny 56 minut. Obrót ten spowodował niewielkie wybrzuszenie równikowe i kompresję polarną. Zatem średnica Ziemi w przekroju równikowym jest o 21,38 km większa niż średnica łącząca bieguny obrotu (promień biegunowy wynosi 6356,78 km, a promień równikowy 6378,16 km).

Figurę Ziemi opisuje geoida, która poza kontynentami pokrywa się z nienaruszoną powierzchnią.

Ziemia ma własne pole magnetyczne, które jest identyczne z polem wytwarzanym przez dipol magnetyczny.

Badania geofizyczne wykazały, że Ziemia składa się z jądra, płaszcza i skorupy.

Jądro Ziemi składa się z dwóch warstw - rdzenia zewnętrznego (płynnego) i wewnętrznego (stałego). Promień wewnętrznego jądra stałego (warstwa „O”) wynosi około 1200-1250 km, grubość warstwy przejściowej „P” pomiędzy rdzeniem wewnętrznym i zewnętrznym wynosi około 140-150 km, a grubość zewnętrznego rdzenia ciekłego , który zaczyna się na głębokości 2870-2920 km, co odpowiada około 3000 km. Gęstość substancji w rdzeniu zewnętrznym zmienia się monotonicznie od 9,5-10,1 g/cm 3 na powierzchni do 11,4-12,3 g/cm 3 na dnie.

W rdzeniu wewnętrznym gęstość substancji wzrasta i w jej centrum osiąga 13-14 g/cm3. Masa jądra Ziemi stanowi 32% całkowitej masy Ziemi, a jego objętość stanowi około 16% objętości całej Ziemi. Jądro Ziemi składa się w około 90% z żelaza z dodatkami tlenu, siarki, węgla i prawdopodobnie krzemionki; wewnętrzny wykonany jest ze stopu żelaza i niklu o składzie meteorytu.

Płaszcz to krzemianowa powłoka Ziemi, zlokalizowana pomiędzy podstawą skorupy ziemskiej a powierzchnią jądra i stanowiąca 67,8% całkowitej masy Ziemi.

Według danych sejsmicznych płaszcz dzieli się na górną (warstwa „B” do głębokości 400 km), przejściową warstwę Golicyna (warstwa „C” od głębokości od 400 do 1000 km) i dolną (warstwa „B” ” z bazą na głębokości około 2900 km). Pod oceanami w górnym płaszczu znajduje się także warstwa o zmniejszonej prędkości propagacji fal sejsmicznych – falowód Gutenberga, zwykle utożsamiany z astenosferą Ziemi. Uważa się, że materiał płaszcza w tej warstwie jest częściowo w stanie stopionym. Pod kontynentami wyraźny obszar zmniejszonych prędkości w płaszczu z reguły nie jest widoczny.

Ważnym interfejsem w górnym płaszczu jest podstawa litosfery - powierzchnia przejścia od schłodzonych skał litosfery do częściowo stopionego materiału płaszcza, który przeszedł w stan plastyczny i tworzy astenosferę.

Obecne zrozumienie składu płaszcza opiera się na prędkościach fal sejsmicznych podobnych do prędkości fal sprężystych w skałach mafijnych i ultramaficznych, które są powszechne w niektórych obszarach skorupy ziemskiej. Zakłada się, że skały te przedostały się do przypowierzchniowych warstw Ziemi z płaszcza.

Pomysły na temat składu chemicznego głębokiego wnętrza Ziemi opierają się na analizie porównawczej meteorytów oraz ściśliwości krzemianów, metali i ich tlenków w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Według tych danych płaszcz ma skład ultrazasadowy i składa się z hipotetycznej skały - pirolitu, który jest mieszaniną perydotytu (75%), bazaltu toleiitowego lub lherzolitu (25%). Zawartość promieniotwórcza w płaszczu jest dość niska – około 10 -8% U, 10 -7% Th i 10 -6% K.

Skorupa ziemska różni się od skorup znajdujących się pod nią strukturą i składem chemicznym. Podstawę skorupy ziemskiej wyznacza granica sejsmiczna Mohorovicica, przy której prędkość propagacji fal sejsmicznych gwałtownie wzrasta i osiąga 8-8,2 km/s.

Powierzchnia i około 25 km skorupy ziemskiej powstają pod wpływem: 1) procesów endogenicznych (procesów tektonicznych lub mechanicznych i magmowych), w wyniku których powstaje rzeźba powierzchni ziemi i warstwy skał magmowych i metamorficznych ; 2) procesy egzogeniczne powodujące denudację (zniszczenie) i wyrównanie rzeźby, wietrzenie i transport fragmentów skał oraz ich ponowne osadzanie w dolnych partiach reliefu. W wyniku zachodzących bardzo różnorodnych procesów egzogenicznych powstają skały osadowe, które stanowią najwyższą warstwę skorupy ziemskiej.

Istnieją dwa główne typy skorupy ziemskiej: oceaniczna (bazalt) i kontynentalna (granit-gnejs) z nieciągłą warstwą osadową. Skorupa oceaniczna ma prymitywny skład i stanowi górną warstwę zróżnicowanego płaszcza, pokrytą cienką warstwą osadów pelagicznych. Skorupa oceaniczna składa się z trzech warstw.

Najwyższą warstwę – osadową – reprezentują osady węglanowe zalegające na płytkich głębokościach do poziomu kompensacji węglanowej (4-5,5 km). Na dużych głębokościach osadzają się wolne od węglanów głębinowe czerwone gliny. Średnia miąższość osadów oceanicznych nie przekracza 500 m i dopiero u podnóża stoków kontynentalnych, zwłaszcza w obszarach dużych delt rzecznych, zwiększa się do 12-15 km. Jest to spowodowane rodzajem szybko płynącej sedymentacji „lawinowej”, kiedy prawie cały materiał terygeniczny niesiony przez systemy rzeczne z kontynentu osadza się w przybrzeżnych częściach oceanów, na zboczu kontynentu i u jego podnóża.

Druga warstwa skorupy oceanicznej w górnej części składa się z poduszkowych law bazaltowych. Poniżej znajdują się groble dolerytowe o tym samym składzie. Całkowita grubość drugiej warstwy skorupy oceanicznej wynosi 1,5 km i rzadko osiąga 2 km. Pod kompleksem wałów znajdują się gabry, które reprezentują górną część trzeciej warstwy, której dolną część można prześledzić w pewnej odległości od osiowej części grzbietów śródoceanicznych i zbudowaną jest z serpentynitów. Grubość warstwy gabro-serpentynitu sięga 5 km. Zatem całkowita grubość skorupy oceanicznej bez pokrywy osadowej wynosi 6,5-7 km. Pod osiową częścią grzbietów śródoceanicznych grubość skorupy oceanicznej zmniejsza się do 3-4, a czasem do 2-2,5 km.

Pod grzbietami grzbietów śródoceanicznych skorupa oceaniczna pokrywa kieszenie roztopionych bazaltów uwolnionych z astenosfery. Średnia gęstość skorupy oceanicznej bez warstwy osadowej wynosi 2,9 g/cm 3 . Na tej podstawie całkowita masa skorupy oceanicznej wynosi 6,*1024 g. Skorupa oceaniczna powstaje w obszarach szczelin grzbietów śródoceanicznych w wyniku napływu stopionego bazaltu z astenosferycznej warstwy Ziemi i wylewu bazaltów toleitycznych na dno oceanu. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że ​​co roku z astenosfery unosi się co najmniej 12 km 3 roztopów bazaltu, które wylewają się na dno oceanu, tworząc w ten sposób całą drugą i część trzeciej warstwy skorupy oceanicznej.

Skorupa kontynentalna bardzo różni się od skorupy oceanicznej. Jego miąższość waha się od 20-25 km pod łukami wysp do 80 km pod młodymi pasami Ziemi: alpejsko-himalajskim i andyjskim.

Skorupa kontynentalna składa się z trzech warstw: górna jest osadowa, a dwie dolne składają się ze skał krystalicznych. Grubość górnej warstwy osadowej jest bardzo zróżnicowana: od wirtualnej nieobecności na starożytnych tarczach do 10-15 km na szelfach pasywnych obrzeży kontynentalnych i w brzeżnych rynnach platform. Średnia grubość opadów na stabilnych platformach wynosi około 3 km.

Pod warstwą osadową znajdują się warstwy z przewagą skał z serii granitoidów. W niektórych miejscach na obszarach, gdzie znajdują się starożytne tarcze, wychodzą one na powierzchnię ziemi (kanadyjskie, bałtyckie, ałdańskie, brazylijskie, afrykańskie itp.). Skały warstwy „granitowej” ulegają zazwyczaj przekształceniom w wyniku procesów regionalnego metamorfizmu.

Pod warstwą „granitu” znajduje się warstwa „bazaltowa” o składzie podobnym do skał skorupy oceanicznej. Zarówno skorupa kontynentalna, jak i oceaniczna są podszyte skałami górnego płaszcza, od których oddziela je granica Mohorovicic.

Skorupa ziemska składa się z krzemianów i glinokrzemianów. Dominuje tlen (43,13%), krzem (26%) i glin (7,45%), występujący głównie w postaci tlenków, krzemianów i glinokrzemianów.

Nierówny charakter struktury górnych partii Ziemi obejmuje nie tylko samą skorupę, ale także górny płaszcz i prawdopodobnie rozciąga się na głębokość 700 km. W związku z tym należy podkreślić, że każda teoria pochodzenia Ziemi musi wyjaśniać wspomnianą powyżej asymetryczną naturę górnych części ciała stałego Ziemi. Nierówny charakter struktury i prawdopodobnie skład górnych horyzontów globu (aż do głębokości 400-500 km) nie mógł powstać w epoce ogólnego stanu stopionego Ziemi, przypuszczanego w przeszłości. W tym przypadku przy dowolnej metodzie różnicowania napotkalibyśmy muszle o jednorodnym składzie i grubości. W rzeczywistości istnieje pewna niejednorodność.

Litosfera to skalista skorupa Ziemi, której wszystkie składniki znajdują się w stałym stanie krystalicznym. Obejmuje skorupę ziemską, górny płaszcz podskorupowy i jest podszyta astenosferą. W tym ostatnim substancja jest w stanie plastycznym i pod wpływem wysokich temperatur ulega częściowemu stopieniu. Jego substancja w przeciwieństwie do litosfery nie posiada wytrzymałości na rozciąganie i może ulegać odkształceniom pod wpływem nawet bardzo małych nadciśnień.

Zakłada się, że płyty litosferyczne powstają w wyniku ochłodzenia i całkowitej krystalizacji częściowo stopionej materii astenosfery. Dolna granica litosfery pokrywa się ze stałą izotermą temperatury odpowiadającą początkowi topnienia perydotytu i równą około 1300°C. Zmienną grubość litosfery można wytłumaczyć zmianami w reżimie geotermalnym litosfery i płaszcza w różnych częściach globu.

Ze względu na swoją plastyczność astenosfera słabo wytrzymuje naprężenia ścinające i umożliwia ruch płyt litosferycznych względem dolnego płaszcza. Podstawa astenosfery znajduje się na głębokości 640 km i pokrywa się z lokalizacją ognisk głębokich trzęsień ziemi.

W oceanach grubość litosfery waha się od kilku kilometrów pod dolinami ryftowymi grzbietów śródoceanicznych do 100 km na obrzeżach oceanów. Pod starożytnymi tarczami grubość litosfery sięga 300–350 km. Najbardziej dramatyczne zmiany w grubości litosfery obserwuje się w pobliżu osiowej części grzbietów śródoceanicznych oraz na granicach kontynent-ocean, gdzie stykają się skorupa kontynentalna i oceaniczna litosfery.

W wnętrznościach ziemi

W głębi Ziemi występuje kilka rodzajów skał. Sposób, w jaki naukowcy je badają, przypomina badanie fal uderzeniowych podczas trzęsień ziemi. Wewnętrzne jądro Ziemi jest stałe. Składa się z niklu. Osiąga 5000 stopni Celsjusza. Zewnętrzny rdzeń składa się ze stopionego. Gdy Ziemia się obraca, rdzeń obraca się wraz z nią bardzo powoli, tworząc specjalne pole magnetyczne. Płaszcz to warstwa skał ziemnych zlokalizowana pomiędzy jądrem a skorupą. W niektórych strefach płaszcz ma tak wysoką temperaturę, że tworzące go skały stałe zaczynają się topić, tworząc tzw. magma.

Płyty kontynentalne

Skorupa ziemska składa się z kilku ogromnych części, zwanych płytami, poruszających się bardzo powoli względem siebie. Jeśli się rozejdą, magma wypływa na powierzchnię i w miarę ochładzania tworzy nowe skały. Kiedy się ściskają, albo zderzają się, albo pełzają jeden na drugim. Płyty można również przesuwać jedna na drugiej.

Ruch kontynentów

Patrząc na mapę Ziemi można zauważyć, że zarysy kontynentów pokrywają się ze sobą niczym fragmenty złożonej szarady-zagadki. Niektórzy naukowcy uważają, że wszystkie kontynenty kiedyś (około 200 milionów lat temu) stanowiły jedną całość, tworząc jeden superkontynent - Pangea. Uważa się, że wtedy płyty kontynentalne zaczęły się rozdzielać, co doprowadziło do powstania kontynentów (patrz artykuł „”). Dowodami istnienia Pangei są skamieniałości - pozostałości najstarszych roślin i zwierząt, które spłynęły do ​​nas w skałach (patrz artykuł „”). Skamieniałości tych samych zwierząt znaleziono na różnych kontynentach, oddalonych od siebie o wiele tysięcy kilometrów. Na przykład skamieniałe szczątki listozaura, starożytnego roślinożernego gada, odkryto w Republice Południowej Afryki, Azji i. Dowodzi to, że w starożytności wszystkie kontynenty stanowiły jedną całość. Niektórzy naukowcy nie uznają istnienia Pangei. Twierdzą, że zwierzęta mogły przemieszczać się z kontynentu na kontynent wzdłuż wąskich pasków ziemi, które niegdyś łączyły kontynenty. Inni uważają, że zwierzęta te mogły zostać uwięzione na pniach gigantycznych starożytnych drzew.

Znalezienie skamieniałości

Skamieniałości często można znaleźć w skałach, takich jak wapienie i łupki. Można je również spotkać w fragmentach skalnych odsłoniętych podczas budowy dróg. Rozpoczynając wykopaliska należy zawsze uzyskać pozwolenie na ich prowadzenie. Skamieniałości można znaleźć w stosach skał u podnóża gór. Różne kolory i rodzaje skał wskazują, że można tu znaleźć skamieniałości. Aby wydobyć je ze skał, będziesz potrzebować młotka i dłuta. Możesz zapisać swoje ustalenia w specjalnym dzienniku.

Struktura Ziemi stale się zmienia. Ponad 4,6 miliarda lat temu powierzchnię Ziemi pokryły ziejące ogniem wulkany, z których kraterów wydobywały się gazy, strumienie stopionych skał i para wodna. Po ostygnięciu rozpoczęło się tworzenie skorupy ziemskiej. Para skraplała się i opadała na ziemię w postaci ulewnych deszczów, które stopniowo wypełniały przestrzeń przyszłych mórz.

Na przestrzeni wielu milionów lat Ziemia przechodziła różne etapy swojego rozwoju. Na dnie suchych mórz czasami można znaleźć skamieniałe pozostałości starożytnych organizmów. Jako pierwsze na lądzie pojawiły się rośliny. Później pierwsze zwierzęta zaczęły wychodzić na ląd z przybrzeżnych bagien i płytkich mórz. Rozwinęli specjalne narządy - odnóża pozwalając oddychać.

Ciągle zmieniająca się planeta

Około 65 milionów lat temu wydarzyło się coś, co doprowadziło do śmierci 75% gatunków zwierząt żyjących wówczas na Ziemi, w tym dinozaurów. Jak sugerują dowody kopalne, wydarzyło się to w stosunkowo krótkim czasie. Dinozaury żyły na Ziemi około 140 milionów lat temu. Istnieje wiele teorii wyjaśniających przyczyny ich wyginięcia. Być może bagna i jeziora, w których żyła większość dinozaurów, zaczęły aktywnie wysychać. Być może ci starożytni giganci nie byli w stanie przystosować się do zmian temperatury na Ziemi. Albo większość roślin, które jadły dinozaury roślinożerne, wymarła w wyniku zmian, które doprowadziły do ​​​​wyginięcia najpierw dinozaurów roślinożernych, a następnie mięsożernych. Jedna z teorii wyjaśnia to wymieranie zderzeniem Ziemi z ogromną asteroidą, po czym nad powierzchnią planety wzniosły się ogromne, gęste chmury pyłu, zasłaniając Słońce na wiele lat.

Struktura Ziemi

Materiał z Wikipedii – wolnej encyklopedii

Ziemia w przekroju od jądra do egzosfery. Zdjęcie po lewej stronie nie jest wykonane w skali.

Ziemia w pierwszym przybliżeniu ma kształt kuli (rzeczywisty promień Ziemi wynosi 6357-6378 km) i składa się z kilku powłok. Warstwy te można zdefiniować poprzez chemiczny albo ich reologiczny nieruchomości. Znajduje się w centrum Jądro Ziemi o promieniu około 1250 km, który składa się głównie z żelaza i niklu. Następny przychodzi płynna część jądra Ziemi(złożony głównie z żelaza) o miąższości około 2200 km. Następnie 2900 km lepki płaszcz, składający się z krzemiany I tlenki, a na górze jest dość cienki, twardy skorupa Ziemska. Składa się również z krzemianów i tlenków, ale jest wzbogacony w pierwiastki, które nie występują w skałach płaszczowych. Naukowe zrozumienie wewnętrznej struktury Ziemi opiera się na obserwacjach topografia I batymetria, obserwacje skały V wychodnie w rezultacie próbki wypłynęły na powierzchnię z dużych głębokości wulkaniczny aktywność, analiza fale sejsmiczne które przechodzą przez Ziemię, wymiar powaga regionów Ziemi i eksperymentów z nimi krystaliczny ciała stałe w ciśnienia I temperatury, charakterystyczne dla głębokiego wnętrza Ziemi.

1 Założenia

2 Struktura

• 2.1 Rdzeń

  2.2 Płaszcz

  2.3 Kora

3 Historyczny rozwój koncepcji alternatywnych

6 Dalsza lektura

Założenia

Siłę i grawitację Ziemi można wykorzystać do obliczenia jej masy, a także oszacowania objętości planety i jej średniej gęstości. Astronomowie mogą również obliczyć masę Ziemi na podstawie jej orbity i wpływu na pobliskie ciała planetarne. Obserwacje skał, zbiorników wodnych i atmosfery pozwalają oszacować masę, objętość i gęstość skał na określonej głębokości, tak że reszta masy musi znajdować się w głębszych warstwach.

Struktura

Strukturę Ziemi można sklasyfikować według dwóch zasad: właściwości mechanicznych, takich jak reologia lub według właściwości chemicznych. Mechanicznie można go podzielić na litosfera , astenosfera , mezosfera, rdzeń zewnętrzny i rdzeń wewnętrzny. Pod względem chemicznym Ziemię można podzielić na skorupa Ziemska, szczyt płaszcz, dolny płaszcz, zewnętrzny rdzeń i rdzeń wewnętrzny.

Schematyczne przedstawienie wewnętrznej struktury Ziemi. 1. skorupa kontynentalna - 2. skorupa oceaniczna - 3. płaszcz górny - 4. płaszcz dolny - 5. jądro zewnętrzne - 6. jądro wewnętrzne - A: Powierzchnia Mohorovicia- B: Przerwa w Gutenbergu- C: Luka Lehmanna-Bullena

Warstwy geologiczne Ziemi znajdują się na następujących głębokościach pod powierzchnią: :

Warstwy Ziemi wyznaczono pośrednio, mierząc czasy propagacji światła załamanego i odbitego fale sejsmiczne utworzone przez trzęsienia ziemi. Rdzeń nie przenosi fal poprzecznych, a prędkość propagacji fal jest różna w różnych warstwach. Zmiany prędkości fal sejsmicznych pomiędzy różnymi warstwami powodują ich załamanie Prawo Snella.

Rdzeń

Główny artykuł: Jądro Ziemi

Średnia gęstość Ziemi 5515 kg/M 3 . Ponieważ średnia gęstość materiału powierzchniowego wynosi tylko około 3000 kg/M 3 , musimy stwierdzić, że w jądrze Ziemi istnieją gęste materiały. Dalsze dowody na wysoką gęstość rdzenia pochodzą z badań sejsmologicznych.

Pomiary sejsmiczne pokazują, że rdzeń jest podzielony na dwie części, stały rdzeń wewnętrzny o promieniu ~1220 km [2] i ciekły rdzeń zewnętrzny o promieniu ~3400 km .

Płaszcz

Główny artykuł: Płaszcz Ziemi

Płaszcz Ziemi rozciąga się na głębokość 2890 km, co czyni go najgrubszą warstwą Ziemi. Ciśnienie w dolnym płaszczu wynosi ~ 140 GPa (1,4 M atm). Płaszcz składa się ze skał krzemianowych bogatych w żelazo I magnez w stosunku do pokrywającej ją skorupy Wysokie temperatury w płaszczu sprawiają, że materiał krzemianowy jest wystarczająco plastyczny, aby umożliwić konwekcję materiału w płaszczu na powierzchni w wyniku uskoków płyt tektonicznych. Topnienie i lepkość substancji zależą od ciśnienia i zmian chemicznych w płaszczu. Lepkość płaszcza waha się od 10 21 do 10 24 Pierwszeństwo, w zależności od głębokości. Dla porównania lepkość wody wynosi około 10-3 Pierwszeństwo, A piasek 10 7 Pierwszeństwo.

Kora

Główny artykuł: skorupa Ziemska

Głębokość skorupy od powierzchni wynosi od 5 do 70 km. Najcieńsze części skorupy oceanicznej, które leżą u podstaw basenów oceanicznych (5-10 km) i składają się z gęstych ( mafia (język angielski )) skała krzemianowo-magnezowo-żelazowa np bazalt.

Historyczny rozwój koncepcji alternatywnych

Główny artykuł: Pusta Ziemia

Ilustracja hipotezy Halleya.

W 1692 r Edmunda Halleya(w artykule opublikowanym w Philosophical Transactions of the Royal Society of London) przedstawił koncepcję Ziemi składającej się z pustego ciała o grubości około 500 mil, z dwiema wewnętrznymi koncentrycznymi powłokami wokół wewnętrznego jądra odpowiadającego średnicy odpowiednio planety Wenus, Mars i Merkury .

Rozdział 8 Bezwładna materia ziemi

§ 8.1. Kształt i budowa Ziemi

Kształt Ziemi

Ziemia jest areną, na której powstają, rozwijają się i giną cywilizacje, i ma miejsce formowanie się jednego, nowoczesnego społeczeństwa. Nasza przyszłość w dużej mierze zależy od tego, jak dobrze rozumiemy strukturę naszej planety. Jednak nie wiemy o nim więcej (a często znacznie mniej) niż o odległych gwiazdach. Zacznijmy od pomysłów na temat kształtu Ziemi. Obecnie nikt nie zaprzecza twierdzeniu, że nasza planeta jest „okrągła”. Rzeczywiście, w pierwszym przybliżeniu kształt Ziemi definiuje się jako kulisty. Pomysł ten narodził się w starożytnej Grecji. I dopiero w XVII-XVIII wieku. zaczęło być coraz dokładniejsze. Stwierdzono, że Ziemia jest spłaszczona wzdłuż swojej osi obrotu (różnica między osiami wynosi około 21 km). Zakłada się, że Ziemia powstała pod wpływem połączonego działania sił grawitacyjnych i odśrodkowych. Wypadkowa tych sił – grawitacja – wyraża się w przyspieszeniu, jakie każde ciało uzyskuje na powierzchni Ziemi. Już I. Newton teoretycznie uzasadnił położenie, zgodnie z którym Ziemia powinna zostać ściśnięta w kierunku osi obrotu i przyjąć kształt elipsoidy, co zostało następnie potwierdzone empirycznie. Później odkryto, że Ziemia jest ściśnięta nie tylko na biegunach, ale w niewielkim stopniu także na równiku. Największe i najmniejsze promienie równika różnią się o 213 m, tj. Ziemia jest trójosiową elipsoidą. Ale idea Ziemi jako elipsoidy jest również poprawna tylko w pierwszym przybliżeniu. Rzeczywista powierzchnia Ziemi jest jeszcze bardziej złożona. Najbliższy współczesnej figurze Ziemi geoida to wyimaginowana płaska powierzchnia, względem której wektor grawitacji jest wszędzie skierowany prostopadle. W obszarze oceanów geoida pokrywa się z powierzchnią wody, która jest w całkowitym spoczynku. Rozbieżność między geoidą a elipsoidą w niektórych miejscach sięga ±(100-150) m, co tłumaczy się nierównomiernym rozkładem mas o różnej gęstości w ciele Ziemi, co wpływa na zmianę grawitacji, a co za tym idzie na kształt geoida. Obecnie do tworzenia podstaw geodezyjnych dla map i innych celów w Rosji wykorzystuje się elipsoidę Krasowskiego o następujących podstawowych parametrach: promień równikowy 6378,245 km; promień biegunowy 6356,863 km; kompresja polarna 1/298,25; Powierzchnia Ziemi wynosi około 510 milionów km2, jej objętość wynosi 1,083 1012 km3. Masa Ziemi wynosi 5,976 1027 g.

Wewnętrzna budowa Ziemi

Zauważmy, że do bezpośredniej obserwacji dostępne są jedynie najwyższe (do głębokości 15-20 km) poziomy skorupy ziemskiej, sięgające powierzchni lub odsłonięte przez miny, kopalnie i odwierty. Oceny składu i stanu fizycznego głębszych powłok opierają się na danych pochodzących z metod geofizycznych, tj. mają charakter spekulacyjny. Spośród tych metod szczególne znaczenie ma metoda sejsmiczna, polegająca na rejestracji prędkości propagacji w ciele Ziemi fal wywołanych trzęsieniami ziemi lub sztucznymi eksplozjami. W ogniskach trzęsień ziemi powstają tzw. podłużne fale sejsmiczne, które uważa się za reakcję środowiska na zmianę objętości, oraz fale poprzeczne, będące reakcją otoczenia na zmianę kształtu, rozchodzą się tylko w ciałach stałych. Na podstawie obserwacji geofizycznych ustalono, że Ziemia jest niejednorodna i zróżnicowana wzdłuż promienia. Obecnie znanych jest kilka modeli budowy Ziemi. Większość badaczy przyjmuje model, zgodnie z którym istnieją trzy główne powłoki Ziemi, oddzielone wyraźnie określonymi interfejsami sejsmicznymi, w których prędkości fal sejsmicznych zmieniają się gwałtownie (ryc. 8.1):

Skorupa ziemska to twarda górna skorupa Ziemi. Jego miąższość waha się od 5-10 km pod oceanami do 30-40 km na obszarach płaskich i sięga 50-75 km na obszarach górskich (maksymalne wartości występują pod Andami i Himalajami);

Płaszcz Ziemi rozciąga się pod skorupą ziemską na głębokość 2900 km od powierzchni i dzieli się na dwie części: płaszcz górny - na głębokość 900-1000 km i płaszcz dolny - od 900-1000 do 2900 km;

3) jądro Ziemi, gdzie wyróżnia się jądro zewnętrzne – do głębokości około 5120 km i jądro wewnętrzne – poniżej 5120 km. skorupa Ziemska w większości przypadków jest oddzielona od płaszcza dość ostrą granicą sejsmiczną - powierzchnią Mohorovicica (w skrócie Μ οho lub M). Metoda sejsmiczna w górnym płaszczu ujawniła warstwę stosunkowo mniej gęstych, jakby „zmiękczonych” skał - astenosfery. W tej warstwie obserwuje się spadek prędkości fal sejsmicznych, zwłaszcza poprzecznych, i wzrost przewodności elektrycznej , co wskazuje na mniej lepki, bardziej plastyczny stan substancji - o 2-3 rzędy wielkości niższy niż w leżących poniżej i poniżej warstwach płaszcza. Zakłada się, że właściwości te są związane z częściowym stopieniem materiału płaszcza (1-10%) w wyniku szybszego wzrostu temperatury niż ciśnienia wraz ze wzrostem głębokości. Lepkość astenosfery zmienia się znacząco zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym, zmienia się także jej grubość. Astenosfera znajduje się na różnych głębokościach: pod kontynentami - od 80-120 do 200-250 km, pod oceanami - od 50-70 do 300-400 km. Najwyraźniej wyraża się ona i wznosi, miejscami do głębokości 20-25 km lub mniej, pod najbardziej ruchomymi strefami skorupy ziemskiej, a wręcz przeciwnie, jest słabo wyrażona i obniżona pod najcichszymi obszarami kontynentów (platforma tarcze). Astenosfera odgrywa dużą rolę w głębokich procesach geologicznych. Stała nadatenosferyczna warstwa płaszcza wraz ze skorupą ziemską nazywana jest litosferą.

Podstawowe cechy Ziemi

Według danych grawimetrycznych średnia gęstość Ziemi wynosi 5,5 g/cm. Gęstość skał tworzących skorupę ziemską waha się od 2,4 do 3,0 g/cm. Porównanie tych wartości ze średnią gęstością Ziemi prowadzi do założenia, że ​​wraz z głębokością powinien następować wzrost gęstości w płaszczu i jądrze Ziemi. Uważa się, że w nadastenosferycznej części płaszcza, poniżej granicy Moho, skały są znacznie gęstsze. Podczas przejścia od płaszcza do rdzenia gęstość skacze do 9,7-10,0 g/cm3, następnie wzrasta i w jądrze wewnętrznym wynosi 12,5-13,0 g/cm3. Obliczone przyspieszenie ziemskie waha się od 9,82 m/s2 na powierzchni do maksymalnej wartości 10,37 m/s2 u podstawy dolnego płaszcza (2900 km). W jądrze przyspieszenie grawitacyjne szybko maleje, osiągając 4,52 m/s2 na głębokości około 5000 km, następnie spada do 1,26 m/s2 na głębokości 6000 km i do zera w centrum. Wiadomo, że Ziemia jest jak gigantyczny magnes otoczony polem siłowym. W epoce nowożytnej bieguny magnetyczne Ziemi znajdują się w pobliżu biegunów geograficznych, ale nie pokrywają się z nimi. Obecnie pochodzenie głównego pola magnetycznego Ziemi wyjaśnia się najczęściej za pomocą koncepcji dynamoteoretycznej Frenkla-Elsassera, według której pole to powstaje w wyniku działania układu prądów elektrycznych wywołanych złożonymi ruchami konwekcyjnymi w płynnym jądrze zewnętrznym gdy Ziemia się obraca. Na ogólne tło pola magnetycznego wpływają skały zawierające minerały ferromagnetyczne znajdujące się w górnej części skorupy ziemskiej, w wyniku czego na powierzchni Ziemi powstają anomalie magnetyczne. Namagnesowanie resztkowe skał zawierających minerały ferromagnetyczne jest zorientowane podobnie jak ziemskie pole magnetyczne, które istniało w okresie ich powstawania. Badania tego namagnesowania wykazały, że w historii geologicznej ziemskie pole magnetyczne wielokrotnie ulegało inwersji: biegun północny stał się południowy, a biegun południowy stał się północnym. Skala inwersji magnetycznej służy do porównywania warstw skalnych i określania ich wieku. Aby zrozumieć procesy zachodzące w głębi Ziemi, istotne okazało się zagadnienie pola cieplnego planety. Obecnie istnieją dwa źródła ciepła Ziemi – Słońce i wnętrze Ziemi. Ocieplenie słoneczne następuje do głębokości nie przekraczającej 28-30 m. Na pewnej głębokości od powierzchni znajduje się strefa o stałej temperaturze, równej średniej rocznej temperaturze danego obszaru. I tak w Moskwie na głębokości 20 m panuje stała temperatura +4,2°C, a w Paryżu +11,83°C na głębokości 28 m. Poniżej pasa stałej temperatury obserwacje w kopalniach, kopalniach i odwiertach wykazały wzrost temperatury wraz z głębokością, co jest spowodowane przepływem ciepła pochodzącym z wnętrzności Ziemi. Średnia wartość wewnętrznego przepływu ciepła dla Ziemi wynosi około 1,4-1,5 µcal/cm2 na sekundę. Ustalono, że przepływ ciepła zależy od stopnia ruchliwości skorupy ziemskiej oraz intensywności procesów endogenicznych (wewnętrznych). W spokojnych regionach kontynentów jego wartość jest nieco niższa od średniej. Znaczące wahania w przepływie ciepła są charakterystyczne dla gór; na większości dna oceanu przepływ ciepła jest prawie taki sam jak na równinach kontynentalnych, ale w tzw. dolinach ryftowych grzbietów śródoceanicznych wzrasta czasami 5-7 razy. Wysokie wartości przepływu ciepła zaobserwowano w śródlądowych obszarach Morza Czerwonego. Źródła wewnętrznej energii cieplnej Ziemi nie zostały jeszcze dostatecznie zbadane. Ale najważniejsze to: 1) rozpad pierwiastków promieniotwórczych (uranu, toru, potasu itp.); 2) różnicowanie grawitacyjne z redystrybucją materiału według gęstości w płaszczu i rdzeniu, czemu towarzyszy wydzielanie ciepła. Obserwacje w kopalniach, szybach i odwiertach wskazują na wzrost temperatury wraz z głębokością. Aby to scharakteryzować, wprowadzono gradient geotermalny - wzrost temperatury w stopniach Celsjusza na jednostkę głębokości. Jego znaczenie jest różne w różnych miejscach na świecie. Średnia wynosi około 30°C na 1 km, a skrajne wartości zasięgu różnią się ponad 25-krotnie, co tłumaczy się odmienną aktywnością endogeniczną skorupy ziemskiej i różną przewodnością cieplną skał. Największy gradient geotermalny, wynoszący 150°C na 1 km, odnotowano w Oregonie (USA), a najmniejszy (6°C na 1 km) w Republice Południowej Afryki. W studni Kola, na głębokości 11 km, zanotowano temperaturę około 200°C. Największe wartości gradientu są związane z ruchomymi strefami oceanów i kontynentów, a najmniejsze z najbardziej stabilnymi i najstarszymi odcinkami skorupy kontynentalnej. Zmiana temperatury wraz z głębokością jest określana w przybliżeniu na podstawie danych pośrednich. W przypadku skorupy ziemskiej obliczenia temperatury opierają się głównie na danych dotyczących przepływu ciepła, przewodności cieplnej skał i temperatury lawy, jednak w przypadku większych głębokości dane takie nie są dostępne, a skład płaszcza i jądra nie jest dokładnie znany. Zakłada się, że poniżej astenosfery temperatura w sposób naturalny wzrasta wraz ze znacznym spadkiem gradientu geotermalnego. Wychodząc z założenia, że ​​rdzeń składa się głównie z żelaza, obliczono jego topienie na różnych granicach, biorąc pod uwagę panujące tam ciśnienie. Stwierdzono, że na granicy płaszcza dolnego i rdzenia temperatura topnienia żelaza powinna wynosić 3700°C, a na granicy jądra zewnętrznego i wewnętrznego – 4300°C. Na tej podstawie można stwierdzić, że z fizycznego punktu widzenia temperatura w rdzeniu wynosi 4000–5000°C. Dla porównania możemy wskazać, że na powierzchni Słońca temperatura wynosi nieco poniżej 6000°C. Poruszmy kwestię zbiorczego stanu materii ziemskiej. Uważa się, że substancja litosfery jest w stałym stanie krystalicznym, ponieważ temperatura przy istniejących ciśnieniach nie osiąga tutaj temperatury topnienia. Jednak w niektórych miejscach i wewnątrz skorupy ziemskiej sejsmolodzy zauważają obecność pojedynczych soczewek o niskiej prędkości, przypominających warstwę astenosferyczną. Według danych sejsmicznych substancja płaszcza Ziemi, przez którą przechodzą zarówno podłużne, jak i poprzeczne fale sejsmiczne, znajduje się w faktycznie stałym stanie. W tym przypadku substancja dolnego płaszcza jest prawdopodobnie w stanie krystalicznym, ponieważ istniejące w nich ciśnienie zapobiega stopieniu. Jedynie w astenosferze, gdzie prędkość fal sejsmicznych jest zmniejszona, temperatura zbliża się do temperatury topnienia. Zakłada się, że substancja w warstwie astenosferycznej może znajdować się w stanie amorficznym, szklistym, a część (poniżej 10%) może nawet znajdować się w stanie stopionym. Dane geofizyczne, a także kieszenie magmy powstające na różnych poziomach warstwy astenosfery wskazują na niejednorodność i rozwarstwienie astenosfery. Jeśli chodzi o stan materii w jądrze Ziemi, większość badaczy uważa, że ​​substancja jądra zewnętrznego jest w stanie ciekłym, a jądro wewnętrzne w stanie stałym, gdyż przejściu od płaszcza do jądra towarzyszy nie uwzględnia się gwałtownego spadku prędkości podłużnych fal sejsmicznych i fal poprzecznych rozchodzących się tylko w środowisku stałym.