Žemės struktūra, medžiagų sudėtis ir vidinė energija. Vidinė Žemės struktūra (šerdis, mantija, pluta)

Būdingas Žemės evoliucijos bruožas – materijos diferenciacija, kurios išraiška – mūsų planetos apvalkalo sandara. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera sudaro pagrindinius Žemės apvalkalus, kurie skiriasi chemine sudėtimi, galia ir materijos būsena.

Vidinė Žemės sandara

Cheminė sudėtis Iš žemės(1 pav.) yra panaši į kitų planetų sudėtį antžeminė grupė kaip Venera ar Marsas.

Apskritai vyrauja tokie elementai kaip geležis, deguonis, silicis, magnis, nikelis. Šviesių elementų kiekis mažas. Vidutinis Žemės medžiagos tankis yra 5,5 g / cm3.

Patikimų duomenų apie vidinę Žemės sandarą yra labai mažai. Apsvarstykite pav. 2. Jame pavaizduota vidinė Žemės sandara. Žemė susideda iš žemės plutos, mantijos ir šerdies.

Ryžiai. 1. Žemės cheminė sudėtis

Ryžiai. 2. Vidinė struktūra Iš žemės

Šerdis

Šerdis(3 pav.) yra Žemės centre, jos spindulys yra apie 3,5 tūkst. Šerdies temperatūra siekia 10 000 K, tai yra, ji yra aukštesnė už išorinių Saulės sluoksnių temperatūrą, o jos tankis yra 13 g / cm 3 (palyginkite: vanduo - 1 g / cm 3). Manoma, kad šerdis sudaryta iš geležies ir nikelio lydinių.

Išorinis Žemės šerdis yra storesnis nei vidinis (spindulys 2200 km) ir yra skystos (išlydytos) būsenos. Vidinė šerdis patiria didžiulį spaudimą. Jį sudarančios medžiagos yra kietos būsenos.

Mantija

Mantija- Žemės geosfera, kuri supa branduolį ir sudaro 83% mūsų planetos tūrio (žr. 3 pav.). Jo apatinė riba yra 2900 km gylyje. Mantija padalinta į ne tokią tankią ir plastišką viršutinę dalį (800-900 km), nuo kurios magma(išvertus iš graikų kalbos reiškia „tirštas tepalas“; tai išsilydžiusi žemės vidaus medžiaga – mišinys cheminiai junginiai ir elementai, įskaitant dujas, specialioje pusiau skystoje būsenoje); ir kristalinis apatinis, apie 2000 km storio.

Ryžiai. 3. Žemės sandara: šerdis, mantija ir Žemės pluta

Žemės pluta

Žemės pluta - išorinis litosferos apvalkalas (žr. 3 pav.). Jo tankis yra maždaug du kartus mažesnis už vidutinį Žemės tankį - 3 g / cm 3.

Atskiria žemės plutą nuo mantijos Mohorovičių siena(ji dažnai vadinama Moho riba), kuriai būdingas staigus seisminių bangų greičių padidėjimas. Jį 1909 metais įrengė kroatų mokslininkas Andrejus Mohorovičius (1857- 1936).

Kadangi procesai, vykstantys viršutinėje mantijos dalyje, turi įtakos medžiagos judėjimui žemės plutoje, jie jungiami bendru pavadinimu litosfera(akmens apvalkalas). Litosferos storis svyruoja nuo 50 iki 200 km.

Žemiau yra litosfera astenosfera- mažiau kietas ir mažiau klampus, bet daugiau plastikinis apvalkalas, kurio temperatūra yra 1200 ° C. Jis gali kirsti Moho sieną, prasiskverbdamas į žemės plutą. Astenosfera yra vulkanizmo šaltinis. Jame yra išsilydžiusios magmos židinių, kurios prasiskverbia pro žemės plutą arba išsilieja ant žemės paviršiaus.

Žemės plutos sudėtis ir struktūra

Palyginti su mantija ir šerdimi, žemės pluta yra labai plonas, kietas ir trapus sluoksnis. Jį sudaro lengvesnė medžiaga, kurios sudėtyje yra apie 90 natūralių cheminiai elementai... Šie elementai nėra vienodai atstovaujami žemės plutoje. Septyni elementai – deguonis, aliuminis, geležis, kalcis, natris, kalis ir magnis – sudaro 98% žemės plutos masės (žr. 5 pav.).

Savotiški cheminių elementų deriniai sudaro įvairius akmenys ir mineralai. Seniausi iš jų yra mažiausiai 4,5 milijardo metų.

Ryžiai. 4. Žemės plutos sandara

Ryžiai. 5. Žemės plutos sudėtis

Mineralinis Savo sudėtimi ir savybėmis gana vienalytis natūralus kūnas, susidarantis tiek litosferos gelmėse, tiek paviršiuje. Mineralų pavyzdžiai yra deimantas, kvarcas, gipsas, talkas ir kt. (Savybė fizines savybesįvairių mineralų galima rasti 2 priede.) Žemės mineralų sudėtis parodyta pav. 6.

Ryžiai. 6. Bendra mineralinė Žemės sudėtis

Akmenys yra sudaryti iš mineralų. Jie gali būti sudaryti iš vieno ar kelių mineralų.

Nuosėdinės uolienos - molis, kalkakmenis, kreida, smiltainis ir kt. – susidaro nusodinant vandens aplinkoje ir sausumoje esančioms medžiagoms. Jie guli sluoksniais. Geologai juos vadina Žemės istorijos puslapiais, nes jis gali apie tai sužinoti gamtinės sąlygos kurie egzistavo mūsų planetoje senovėje.

Tarp nuosėdinių uolienų išskiriamos organogeninės ir neorganinės (detritalinės ir chemogeninės).

Organogeninis uolienos susidaro dėl gyvūnų ir augalų liekanų kaupimosi.

Klasikinės uolienos susidaro dėl dūlėjimo, nusėdimo vandens, ledo ar vėjo pagalba, anksčiau susidariusių uolienų irimo produktai (1 lentelė).

1 lentelė. Klastinės uolienos priklausomai nuo fragmentų dydžio

Veislės pavadinimas	Nutrūkimo dydis kon (dalelės)
	Daugiau nei 50 cm


	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Smėlis ir smiltainiai	0,005 mm - 1 mm
	Mažiau nei 0,005 mm

Chemogeninis uolienos susidaro dėl jose ištirpusių medžiagų nusėdimo iš jūrų ir ežerų vandenų.

Žemės plutos storyje susidaro magma magminės uolienos(7 pav.), pavyzdžiui, granitas ir bazaltas.

Nuosėdinės ir magminės uolienos, panardintos į didelį gylį, veikiant slėgiui ir aukštai temperatūrai, patiria reikšmingų pokyčių, virsta metamorfinės uolienos. Taigi, pavyzdžiui, kalkakmenis virsta marmuru, kvarcinis smiltainis - kvarcitu.

Žemės plutos struktūroje išskiriami trys sluoksniai: nuosėdinis, „granitas“, „bazaltas“.

Nuosėdinis sluoksnis(žr. 8 pav.) susidaro daugiausia dėl nuosėdinių uolienų. Čia vyrauja molis ir skalūnai, plačiai atstovaujamos smėlio, karbonatinės ir vulkaninės uolienos. Nuosėdiniame sluoksnyje yra tokių nuosėdų mineralinis, kaip anglis, dujos, nafta. Jie visi yra ekologiški. Pavyzdžiui, anglys senovėje buvo augalų transformacijos produktas. Nuosėdų sluoksnio storis labai įvairus – nuo visiško nebuvimo kai kuriose sausumos vietose iki 20-25 km giliose įdubose.

Ryžiai. 7. Uolienų klasifikavimas pagal kilmę

"Granito" sluoksnis susideda iš metamorfinių ir magminių uolienų, savo savybėmis panašių į granitą. Čia labiausiai paplitę gneisai, granitai, kristalinės skaldos ir kt.. Granito sluoksnis randamas ne visur, tačiau žemynuose, kur jis gerai išreikštas, didžiausias jo storis gali siekti kelias dešimtis kilometrų.

"Bazalto" sluoksnis susidarė uolienos, artimos bazaltams. Tai metamorfinės magminės uolienos, kurios yra tankesnės, palyginti su „granito“ sluoksnio uolienomis.

Skiriasi žemės plutos storis ir vertikali struktūra. Yra keletas žemės plutos tipų (8 pav.). Pagal paprasčiausią klasifikaciją išskiriama okeaninė ir žemyninė pluta.

Žemyninė ir vandenyninė pluta skiriasi storiu. Taigi, didžiausias žemės plutos storis laikomas žemiau kalnų sistemos... Tai apie 70 km. Po lygumose žemės plutos storis siekia 30-40 km, o po vandenynais ji yra ploniausia - tik 5-10 km.

Ryžiai. 8. Žemės plutos rūšys: 1 - vanduo; 2- nuosėdinis sluoksnis; 3 - nuosėdinių uolienų ir bazaltų įsiterpimas; 4 - bazaltai ir kristalinės ultrabazinės uolienos; 5 - granito-metamorfinis sluoksnis; 6 - granulitinis-bazinis sluoksnis; 7 - įprasta mantija; 8 - laisva mantija

Uolienų sudėties skirtumas tarp žemyninės ir vandenyninės plutos pasireiškia tuo, kad vandenyno plutoje nėra granito sluoksnio. O okeaninės plutos bazaltinis sluoksnis labai savotiškas. Pagal uolienų sudėtį jis skiriasi nuo analogiško žemyninės plutos sluoksnio.

Riba tarp sausumos ir vandenyno (nulio žyma) nefiksuoja žemyninės plutos perėjimo į vandenyną. Žemyninės plutos pakeitimas okeanine vyksta vandenyne maždaug 2450 m gylyje.

Ryžiai. 9. Žemyninės ir vandenyninės plutos sandara

Taip pat išskiriami pereinamieji žemės plutos tipai – povandeninis ir subkontinentinis.

Subokeaninė pluta išsidėsčiusios palei žemynų šlaitus ir papėdės, galima rasti kraštinėje ir Viduržemio jūros... Tai iki 15-20 km storio žemyninė pluta.

Subkontinentinė pluta esančios, pavyzdžiui, ugnikalnių salų lankuose.

Remiantis medžiagomis seisminis zondavimas - seisminės bangos greitis – gauname duomenis apie giluminę žemės plutos sandarą. Taigi, Kola supergilus gręžinys, kuris pirmą kartą leido pamatyti uolienų pavyzdžius iš daugiau nei 12 km gylio, atnešė daug netikėtų dalykų. Buvo manoma, kad „bazalto“ sluoksnis turėtų prasidėti 7 km gylyje. Tačiau realybėje jo nerasta, o tarp uolienų vyravo gneisai.

Žemės plutos temperatūros pokytis kartu su gyliu. Paviršinis žemės plutos sluoksnis turi temperatūrą, kurią lemia saulės šiluma. tai heliometrinis sluoksnis(iš graik. Helio – Saulė), patiria sezoninius temperatūros svyravimus. Vidutinis jo storis apie 30 m.

Žemiau yra dar plonesnis sluoksnis, būdingas bruožas kuri yra pastovi temperatūra, atitinkanti vidutinę metinę stebėjimo vietos temperatūrą. Šio sluoksnio gylis didėja esant žemyniniam klimatui.

Dar giliau žemės plutoje išskiriamas geoterminis sluoksnis, kurio temperatūra nustatoma vidinė šilumaŽemė ir didėja didėjant gyliui.

Temperatūra kyla daugiausia dėl radioaktyvių elementų, sudarančių uolienas, pirmiausia radžio ir urano, skilimo.

Uolienų temperatūros padidėjimas didėjant gyliui vadinamas geoterminis gradientas. Jis svyruoja gana plačiame diapazone - nuo 0,1 iki 0,01 ° C / m - ir priklauso nuo uolienų sudėties, jų atsiradimo sąlygų ir daugelio kitų veiksnių. Po vandenynais temperatūra didėja greičiau nei žemynuose. Vidutiniškai kas 100 m gylyje tampa 3 °C šilčiau.

Geoterminio gradiento atvirkštinė vertė vadinama geoterminis žingsnis. Jis matuojamas m / ° C.

Žemės plutos šiluma yra svarbus energijos šaltinis.

Susiformuoja žemės plutos dalis, besitęsianti iki geologiniams tyrinėjimams prieinamų gelmių žemės viduriai.Žemės žarnynas reikalauja ypatingos apsaugos ir protingo naudojimo.

Žemės šerdis yra centrinė, giliausia Žemės geosfera. Jo vidutinis spindulys yra apytiksl. 3,5 tūkst.km. Jis yra padalintas į išorinę šerdį ir pogrupį (vidinę šerdį). Temperatūra Žemės šerdies centre, matyt, siekia 5000 ° C, tankis yra maždaug. 12,5 t / m 3, slėgis iki 361 (giga) GPa (3,5 * 10 6 atm). Manoma, kad šerdis yra metalinė (geležies-nikelio). Išorinė šerdis yra skysta, o apatinė šerdis yra kieta. Tai siejama su Žemės buvimu magnetinis laukas... Mantija yra „kietos“ žemės apvalkalas, esantis tarp žemės plutos ir žemės šerdies. Jis sudaro 83% Žemės tūrio ir 67% jos masės. Viršutinė riba eina nuo 5–10 iki 70 km gylyje išilgai Mohorovichičiaus paviršiaus. Žemutinė yra 2900 km gylyje palei ribą su Žemės šerdimi. Manoma, kad Žemės mantija daugiausia sudaryta iš olivino ir yra padalinta į viršutinę mantiją, kurios storis yra apytiksliai. 900 km, o apatinis - apytiksl. 2000 km. Ačiū aukštas spaudimas- nuo 1 iki 136 GPa, Žemės mantijos medžiaga, matyt, yra kietos kristalinės būsenos (išskyrus astenosferą). Temperatūra mantijoje, matyt, neviršija 2000–2500 ° C. Su Žemės mantijoje vykstančiais procesais siejami tektoniniai judėjimai, magmatizmas, vulkanizmas ir kt.

Viršutinėje mantijoje yra sumažinto kietumo, stiprumo ir klampumo sluoksnis – astenosfera, esanti po litosfera. Viršutinė riba maždaug gylyje. 100 km po žemynais ir apytiksl. 50 km po vandenyno dugnu; apatinis - 250-350 km gylyje. Astenosfera vaidina svarbus vaidmuo endogeninių procesų, vykstančių žemės plutoje (magmatizmo, metamorfizmo ir kt.) ištakoje. Dėl savo plastiškumo astenosfera atlieka substrato, per kurį jie gali judėti, vaidmenį litosferos plokštės... Astenosferoje esanti medžiaga gali būti amorfinė.

Viršutinė kietas kiautasŽemė vadinama žemės pluta. Iš apačios jį riboja Mohorovichich paviršius. Jo storis svyruoja nuo 5 iki 75 km. Pagal struktūrą jie išskiriami: žemyninė (žemyninė) ir vandenyninė pluta.

Žemyninė pluta po lygumose jo storis siekia 25-30 km, o po kalnais - iki 75 km. Vidutiniškai 33-35 km. Po kalnais pastebimas žemės plutos sustorėjimas, tai yra jos išsikišimai į gelmes – „kalnų šaknys“. Ypač stora pluta po Pamyru, Hindukušas – daugiau nei 60 km. Himalajuose (apie 75 km) ir Anduose (75 km). Taigi, labiausiai aukšti kalnai turi giliausias „šaknis“ žemės gelmėse.

Seisminio žemyninės plutos zondavimo metu išskiriami trys pagrindiniai sluoksniai:

Viršutinė vadinama nuosėdinis sluoksnis... Tai mažiausiai tankus sluoksnis, kurio storis svyruoja nuo 2–3 km ant platformų iki 20–30 km mobiliose vietose. Šį sluoksnį sudaro nuosėdinės uolienos, tai yra molis, smėlis, smiltainis, kalkakmenis ir mergeliai. Jį dengia dirvožemio danga.
Antrasis, storiausias žemyninės plutos sluoksnis vadinamas granito sluoksnis. Jis turi didelį tankį ir yra sudarytas iš kristalinių uolienų, tai yra, granitų ir gneisų. Šis sluoksnis vietomis iškyla į paviršių. Pavyzdžiui, Kolos pusiasalyje; centrinėse Kaukazo, Tien Šanio, Altajaus, Alpių, Karpatų kalnų dalyse ir kt.. Daugeliu atvejų granito sluoksnis padengtas nuosėdinėmis uolienomis, kurių storis siekia 10-20 km.
Trečiasis žemyninės plutos sluoksnis vadinamas bazalto sluoksnis... Susideda iš sunkiausių uolienų – bazaltų, gabro ir kt., jo storis 15-25 km.

Vandenyno pluta plonesnis nei žemynas ir susideda iš dviejų sluoksnių – nuosėdinio ir bazalto. Nuosėdų sluoksnio storis svyruoja ir svyruoja nuo kelių metrų vidurio vandenyno keterose iki 3 km likusioje vandenyno dugno dalyje. Daugumašį sluoksnį reprezentuoja kalkakmenio dumblai, susidarę iš gyvų organizmų liekanų.

Bazalto sluoksnio storis svyruoja nuo 3 iki 12 km. Tarp šių dviejų pagrindinių sluoksnių yra sluoksnis, kurio tankis mažesnis nei bazaltų: jo storis nuo 1 iki 2 km. Manoma, kad jį vaizduoja lava ir vulkaniniai tufai.

Taigi bendras vandenyno plutos storis siekia 5-15 km, prie žemynų, po vandenyno salomis ir povandeniniais kalnagūbriais, padidėja iki 20 km. Centrinėje dalyje Ramusis vandenynas plutos storis apie 5-8 km.

Pagrindinį vaidmenį tiriant Žemės vidinę sandarą atlieka seisminiai metodai, pagrįsti elastinių bangų (tiek išilginių, tiek skersinių), kylančių dėl seisminių įvykių - natūralių žemės drebėjimų metu ir dėl sprogimai.

Žemės apvalkalo struktūra. Fizikinė būsena (tankis, slėgis, temperatūra), cheminė sudėtis, seisminių bangų judėjimas Žemės viduje. Žemės magnetizmas. Planetos vidinės energijos šaltiniai. Žemės amžius. Geochronologija.

Žemė, kaip ir kitos planetos, turi apvalkalo struktūrą. Kai seisminės bangos (išilginės ir skersinės) praeina per Žemės kūną, jų greičiai kai kuriuose gylio lygiuose pastebimai (be to, staigiai) keičiasi, o tai rodo bangomis praleidžiamos terpės savybių pasikeitimą. Šiuolaikinės idėjos apie tankio ir slėgio pasiskirstymą Žemės viduje pateiktos lentelėje.

Tankio ir slėgio pokytis atsižvelgiant į gylį Žemės viduje

(S.V. Kalesnikas, 1955)

Gylis, km	Tankis, g/cm3	Slėgis, mln. atm

Lentelėje parodyta, kad Žemės centre tankis siekia 17,2 g / cm 3 ir kad jis keičiasi ypač staigiu šuoliu (nuo 5,7 iki 9,4) 2900 km gylyje, o vėliau - 5 tūkstančių km gylyje. Pirmasis šuolis leidžia išskirti tankią šerdį, o antrasis - padalyti šią šerdį į išorinę (2900–5000 km) ir vidinę (nuo 5 tūkst. km iki centro) dalis.

Išilginių ir šlyties bangų greičio priklausomybė nuo gylio

Gylis, km	Išilginės bangos greitis, km/s	Šlyties bangos greitis, km/s

60 (viršuje)
60 (apačioje)
2900 (viršuje)
2900 (apačioje)
5100 (viršuje)
5100 (apačioje)

Taigi iš esmės yra du staigūs greičių lūžiai: 60 km gylyje ir 2900 km gylyje. Kitaip tariant, aiškiai išsiskiria žemės pluta ir vidinė šerdis. Tarpinėje juostoje, taip pat šerdies viduje, keičiasi tik greičių didėjimo greitis. Taip pat matyti, kad Žemė yra kietos būsenos iki 2900 km gylio Per šį storį laisvai praeina skersinės elastinės bangos (šlyties bangos), kurios vienos gali kilti ir sklisti kietoje terpėje. Skersinių bangų perėjimas per šerdį nebuvo pastebėtas, ir tai davė pagrindą laikyti jį skystu. bet naujausi skaičiavimai rodo, kad šlyties modulis šerdyje yra mažas, bet vis tiek nėra lygus nuliui (kaip būdinga skysčiui), todėl Žemės šerdis yra arčiau kietos, o ne skystos būsenos. Žinoma, šiuo atveju sąvokos „kieta“ ir „skysta“ negali būti tapatinamos su analogiškomis sąvokomis, taikomomis agreguotoms medžiagos būsenoms. žemės paviršius: Žemės viduje dominuoja aukšta temperatūra ir didžiulis spaudimas.

Taigi vidinėje Žemės struktūroje išskiriama žemės pluta, mantija ir šerdis.

Žemės pluta - pirmasis Žemės kietojo kūno apvalkalas, kurio storis yra 30–40 km. Pagal tūrį jis sudaro 1,2% Žemės tūrio, pagal masę - 0,4%, vidutinis tankis yra 2,7 g / cm 3. Daugiausia susideda iš granito; jame esančios nuosėdinės uolienos yra nereikšmingos. Granito apvalkalas, kuriame didžiulį vaidmenį atlieka silicis ir aliuminis, vadinamas „sialic“ („sial“). Plytą nuo mantijos skiria seisminis skyrius, vadinamas Moho siena, nuo serbų geofiziko A. Mohorovičiaus (1857-1936), atidariusio šią „seisminę sekciją“, vardo. Ši riba yra aiški ir stebima visose Žemės vietose nuo 5 iki 90 km gylyje. Moho atkarpa yra ne tik riba tarp įvairių tipų uolienų, bet ir fazinio perėjimo tarp eklogitų ir gabro mantijos bei plutos bazaltų plokštuma. Pereinant iš mantijos į plutą, slėgis nukrenta taip, kad gabbrai virstų bazaltais (silicis, aliuminis + magnis - "sima" - silicis + magnis). Perėjimą lydi tūris padidėjimas 15% ir atitinkamai sumažėjęs tankis. Moho paviršius laikomas apatine žemės plutos riba. Svarbus šio paviršiaus bruožas yra tai, kad jis yra bendras kontūras Tai tarsi veidrodinis žemės paviršiaus reljefo vaizdas: po vandenynais jis aukščiau, po žemyninėmis lygumomis žemiau, po aukščiausiais kalnais nugrimzta žemiau visko (tai vadinamos kalnų šaknys ).

Yra keturi žemės plutos tipai, jie atitinka keturias didžiausias Žemės paviršiaus formas. Pirmasis tipas vadinamas žemynas, jo storis 30-40 km, po jaunais kalnais padidėja iki 80 km. Šio tipo plutos reljefas atitinka žemyno išsikišimus (įskaitant žemyno povandeninį pakraštį). Labiausiai paplitęs skirstymas į tris sluoksnius: nuosėdinį, granitinį ir bazaltinį. Nuosėdinis sluoksnis, iki 15-20 km storio, sunku sluoksniuotos nuosėdos(vyrauja molis ir skalūnai, plačiai atstovaujamos smėlio, karbonatinės ir vulkanogeninės uolienos). Granito sluoksnis(storis 10-15 km) susideda iš metamorfinių ir magminių rūgščių uolienų, kuriose silicio kiekis viršija 65%, savo savybėmis panašus į granitą; labiausiai paplitę yra gneisai, granodioritai ir dioritai, granitai, kristalinės skaldos). Buvo pavadintas apatinis sluoksnis, tankiausias, 15-35 km storio bazaltas dėl panašumo į bazaltus. Vidutinis žemyninės plutos tankis yra 2,7 g / cm3. Tarp granito ir bazalto sluoksnių yra Konrado siena, pavadinta ją atradusio austrų geofiziko vardu. Sluoksnių – granito ir bazalto – pavadinimai yra savavališki, jie pateikti pagal seisminių bangų greitį. Šiuolaikinis sluoksnių pavadinimas kiek kitoks (E.V.Khain, M.G.Lomize): antrasis sluoksnis vadinamas granitiniu-metamorfiniu, nes Jame beveik nėra granitų, jis sudarytas iš gneisų ir kristalinių lūžių. Trečiasis sluoksnis yra granulitinis, sudarytas iš labai metamorfuotų uolienų.

Antrasis žemės plutos tipas - pereinamasis arba geosinklininis - atitinka pereinamąsias zonas (geosinklinas). Pereinamosios zonos yra prie rytinių Eurazijos žemyno pakrančių, palei rytines ir vakarines Šiaurės ir Pietų Amerikos pakrantes. Jie turi tokią klasikinę struktūrą: kraštinės jūros baseinas, salos lankai ir giliavandenė tranšėja. Po jūrų baseinais ir giliavandenių tranšėjų granito sluoksnio nėra, žemės plutą sudaro padidinto storio nuosėdinis sluoksnis ir bazaltas. Granito sluoksnis atsiranda tik salos lankuose. Vidutinis geosinklininio tipo žemės plutos storis yra 15-30 km.

Trečiasis tipas yra okeaninisžemės plutos, atitinka vandenyno dugną, plutos storis 5-10 km. Ji yra dviejų sluoksnių struktūra: pirmasis sluoksnis yra nuosėdinis, sudarytas iš molio-siliko-karbonatinių uolienų; antrasis sluoksnis susideda iš mafinių pilnai kristalinių magminių uolienų (gabro). Tarp nuosėdinio ir bazalto sluoksnių išskiriamas tarpinis sluoksnis, susidedantis iš bazaltinės lavos su nuosėdinių uolienų tarpsluoksniais. Todėl kartais jie kalba apie trijų sluoksnių vandenyno plutos struktūrą.

Ketvirtasis tipas yra riftogeninisžemės pluta, būdinga vidurio vandenyno kalnagūbriams, jos storis 1,5-2 km. Vidurio vandenyno kalnagūbriuose mantijos uolienos priartėja prie paviršiaus. Nuosėdinio sluoksnio storis 1-2 km, bazalto sluoksnis plyšių slėniuose išspaustas.

Yra sąvokos „pluta“ ir „litosfera“. Litosfera– Žemės akmeninis apvalkalas, suformuotas iš žemės plutos ir dalies viršutinės mantijos. Jo storis 150-200 km, ribojamas astenosferos. Tik viršutinė litosferos dalis vadinama žemės pluta.

Mantija pagal tūrį sudaro 83% Žemės tūrio ir 68% jos masės. Medžiagos tankis padidėja iki 5,7 g / cm3. Pasienyje su šerdimi temperatūra pakyla iki 3800 0 С, slėgis - iki 1,4 x 10 11 Pa. Viršutinė mantija išsiskiria iki 900 km gylio, o apatinė - iki 2900 km. Viršutinėje mantijoje 150-200 km gylyje yra astenosferos sluoksnis. Astenosfera(gr. astenas – silpnas) – sumažinto kietumo ir stiprumo sluoksnis viršutinėje Žemės mantijoje. Astenosfera yra pagrindinis magmos šaltinis, joje yra besimaitinančių ugnikalnių židinių, vyksta litosferos plokščių judėjimas.

Šerdis užima 16% planetos tūrio ir 31% masės. Temperatūra jame siekia 5000 0 С, slėgis 37 x 10 11 Pa, tankis 16 g / cm 3. Šerdis yra padalinta į išorinę, iki 5100 km gylio, ir vidinę. Išorinė šerdis yra išlydyta ir susideda iš geležies arba metalizuotų silikatų, vidinė – kieta, geležies-nikelio.

Dangaus kūno masė priklauso nuo materijos tankio, masė lemia Žemės matmenis ir gravitacijos jėgą. Mūsų planeta turi pakankamai dydžio ir gravitacijos, kad išlaikytų hidrosferą ir atmosferą. Žemės šerdyje vyksta medžiagų metalizacija, dėl kurios susidaro elektros srovės ir magnetosfera.

Aplink Žemę yra įvairių laukų, gravitaciniai ir magnetiniai laukai daro didžiausią įtaką GO.

Gravitacijos laukas Žemėje tai gravitacijos laukas. Gravitacija yra susidaranti jėga tarp gravitacijos jėgos ir išcentrinės jėgos, atsirandančios Žemei sukant. Išcentrinė jėga pasiekia savo maksimumą ties pusiauju, tačiau net ir čia ji yra maža ir sudaro 1/288 gravitacijos jėgos. Gravitacijos jėga žemėje daugiausia priklauso nuo gravitacijos jėgos, kuriai įtakos turi masės pasiskirstymas žemėje ir paviršiuje. Gravitacijos jėga veikia visur ant žemės ir yra nukreipta išilgai svambalo linijos į geoido paviršių. Gravitacinio lauko stiprumas tolygiai mažėja nuo ašigalių iki pusiaujo (išcentrinė jėga didesnė ties pusiauju), nuo paviršiaus į viršų (36 000 km aukštyje lygi nuliui) ir nuo paviršiaus žemyn (prie pusiaujo). Žemės centras gravitacijos jėga lygi nuliui).

Normalus gravitacinis laukasŽemė vadinama tokia, kokią žemė turėtų, jei ji būtų elipsoido, turinčio vienodą masių pasiskirstymą, formą. Realaus lauko intensyvumas tam tikrame taške skiriasi nuo normalaus, atsiranda gravitacinio lauko anomalija. Anomalijos gali būti teigiamos ir neigiamos: kalnų grandinės sukuria papildomą masę ir turėtų sukelti teigiamų anomalijų, vandenynų duburiai, priešingai – neigiami. Tačiau iš tikrųjų žemės pluta yra izostatinėje pusiausvyroje.

Izostazė (iš graikų isostasios – vienodo svorio) – kietos, palyginti lengvos žemės plutos pusiausvyrą su sunkesniu viršutiniu apvalkalu. Pusiausvyros teoriją 1855 metais iškėlė anglų mokslininkas G.B. Erdvus. Dėl izostazės masių perteklius virš teorinio pusiausvyros lygio atitinka jų trūkumą apačioje. Tai išreiškiama tuo, kad tam tikrame gylyje (100-150 km) astenosferos sluoksnyje medžiaga teka į tas vietas, kur paviršiuje trūksta masių. Tik po jaunais kalnais, kur kompensacija dar neįvyko, pastebimos silpnos teigiamos anomalijos. Tačiau pusiausvyra nuolat trikdoma: vandenynuose nusėda nuosėdos, o vandenynų dugnas nuo jų svorio smunka. Kita vertus, kalnai griūva, jų aukštis mažėja, vadinasi, mažėja ir masė.

Gravitacijos jėga sukuria Žemės figūrą, ji yra viena iš pirmaujančių endogeninių jėgų. Jo dėka iškrenta atmosferos krituliai, teka upės, formuojasi požeminiai vandens horizontai, stebimi šlaitų procesai. Didžiausias kalnų aukštis paaiškinamas gravitacijos jėga; manoma, kad mūsų Žemėje negali būti kalnų, aukštesnių nei 9 km. Gravitacijos jėga sulaiko planetos dujų ir vandens apvalkalus. Tik lengviausios molekulės – vandenilis ir helis – palieka planetos atmosferą. Medžiagų masių slėgis, realizuojamas gravitacinės diferenciacijos procese apatinėje mantijoje, kartu su radioaktyviuoju skilimu, generuoja šiluminę energiją – vidinių (endogeninių) procesų, perkuriančių litosferą, šaltinį.

Žemės plutos paviršinio sluoksnio terminis režimas (vidutiniškai iki 30 m) turi saulės šilumos nulemtą temperatūrą. tai heliometrinis sluoksnis patiria sezoninius temperatūros svyravimus. Žemiau yra dar plonesnis pastovios temperatūros horizontas (apie 20 m), atitinkantis vidutinę metinę stebėjimo aikštelės temperatūrą. Žemiau pastovaus sluoksnio temperatūra didėja kartu su gyliu - geoterminis sluoksnis... Kiekybiškai įvertinti šio padidėjimo dydį dviem tarpusavyje susijusiomis sąvokomis. Temperatūros pokytis gilinant į žemę 100 m vadinamas geoterminis gradientas(svyruoja nuo 0,1 iki 0,01 0 С / m ir priklauso nuo uolienų sudėties, jų atsiradimo sąlygų), o atstumas išilgai svambalo linijos, kuris turi eiti giliau, kad temperatūra pakiltų 1 0, vadinamas geoterminė stadija(svyruoja nuo 10 iki 100 m / 0 С).

Žemės magnetizmas - Žemės savybė, lemianti magnetinio lauko egzistavimą aplink ją, kurią sukelia procesai, vykstantys ties šerdies ir mantijos riba. Pirmą kartą žmonija sužinojo, kad Žemė yra magnetas W. Hilberto darbų dėka.

Magnetosfera - artimos žemei erdvės sritis, užpildyta įkrautomis dalelėmis, judančiomis žemės magnetiniame lauke. Nuo tarpplanetinės erdvės ją skiria magnetopauzė. Tai išorinis magnetosferos kraštas.

Magnetinio lauko susidarymas pagrįstas vidinėmis ir išorinėmis priežastimis. Nuolatinį magnetinį lauką sukuria elektros srovės išorinėje planetos šerdyje. Saulės korpuso srautai sudaro kintamąjį Žemės magnetinį lauką. Magnetiniai žemėlapiai vizualiai atvaizduoja Žemės magnetinio lauko būklę. Magnetinės kortelės sudaromos penkerių metų laikotarpiui – magnetinei erai.

Žemė turėtų normalų magnetinį lauką, jei ji būtų vienodai įmagnetinta sfera. Pirmuoju aproksimavimu žemė yra magnetinis dipolis – tai strypas, kurio galai turi priešingus magnetinius polius. Dipolio magnetinės ašies susikirtimo su žemės paviršiumi taškai vadinami geomagnetiniai poliai... Geomagnetiniai poliai nesutampa su geografiniais ir juda lėtai 7-8 km/metu greičiu. Realaus magnetinio lauko nukrypimai nuo normalaus (teoriškai apskaičiuoto) lauko vadinami magnetinėmis anomalijomis. Jie gali būti globalūs (Rytų Sibiro ovalūs), regioniniai (KMA) ir vietiniai, susiję su artimu magnetinių uolienų atsiradimu paviršiuje.

Magnetiniam laukui būdingi trys dydžiai: magnetinis deklinacija, magnetinis polinkis ir stiprumas. Magnetinė deklinacija- kampas tarp geografinio dienovidinio ir magnetinės adatos krypties. Deklinacija yra į rytus (+), kai šiaurinis kompaso rodyklės galas nukrypsta į rytus nuo geografinės, ir į vakarus (-), kai rodyklė nukrypsta į vakarus. Magnetinis polinkis- kampas tarp horizontalios plokštumos ir magnetinės adatos, pakabintos ant horizontalios ašies, krypties. Nuolydis yra teigiamas, kai šiaurinis rodyklės galas nukreiptas žemyn, ir neigiamas, kai šiaurinis galas yra aukštyn. Magnetinis pokrypis svyruoja nuo 0 iki 90 0. Magnetinio lauko stiprumui būdingas įtampa. Magnetinio lauko stipris mažas, ties pusiauju 20-28 A/m, o ašigalyje 48-56 A/m.

Magnetosfera yra lašo formos. Iš šono, nukreipto į Saulę, jo spindulys lygus 10 Žemės spindulių, naktinėje pusėje, veikiamas „saulės vėjo“, jis padidėja iki 100 spindulių. Formą sukelia saulės vėjo įtaka, kuri, susidūrusi su Žemės magnetosfera, teka aplink ją. Įkrautos dalelės, pasiekusios magnetosferą, pradeda judėti pagal magnetines jėgos ir formos linijas radiacijos diržai. Vidinė spinduliuotės juosta susideda iš protonų, o didžiausia koncentracija yra 3500 km aukštyje virš pusiaujo. Išorinis diržas sudarytas iš elektronų ir tęsiasi iki 10 spindulių. Ties magnetiniais poliais radiacijos juostų aukštis mažėja, čia yra regionų, kuriuose į atmosferą įsiveržia įkrautos dalelės, jonizuojančios atmosferos dujas ir sukeliančios aurorą.

Geografinė magnetosferos reikšmė labai didelė: ji saugo Žemę nuo korpuskulinės saulės ir kosminės spinduliuotės. Mineralų paieška siejama su magnetinėmis anomalijomis. Magnetinės jėgos linijos padeda turistams ir laivams naršyti erdvėje.

Žemės amžius. Geochronologija.

Žemė atsirado kaip šaltas kūnas iš kietųjų dalelių ir kūnų, panašių į asteroidus, sankaupos. Tarp dalelių buvo radioaktyvių. Patekę į Žemę, jie ten suyra, išskirdami šilumą. Nors Žemės matmenys buvo maži, šiluma lengvai pateko į tarpplanetinę erdvę. Tačiau didėjant Žemės tūriui, radioaktyviosios šilumos gamyba pradėjo viršyti jos nutekėjimą, ji kaupė ir kaitino planetos žarnas, suminkštindama juos. Plastinė sąlyga, kuri atvėrė galimybes gravitacinei materijos diferenciacijai- lengvesnių mineralinių masių išplaukimas į paviršių ir laipsniškas sunkesnių nuleidimas - į centrą. Diferenciacijos intensyvumas susilpnėjo didėjant gyliui, nes ta pačia kryptimi, dėl slėgio padidėjimo, medžiagos klampumas padidėjo. Žemės šerdis nebuvo diferencijuojama, ji išlaikė savo pradinę silikato sudėtį. Bet jis smarkiai kondensavosi dėl didžiausio slėgio, viršijančio milijoną atmosferų.

Žemės amžius nustatomas radioaktyviuoju metodu, jis gali būti taikomas tik uolienoms, kuriose yra radioaktyvių elementų. Jei darysime prielaidą, kad visas argonas Žemėje yra kalio-49 skilimo produktas, tada Žemės amžius bus mažiausiai 4 milijardai metų. O.Yu skaičiavimai. Schmidtas pateikia dar didesnį skaičių – 7,6 milijardo metų. Į IR. Norėdami apskaičiuoti Žemės amžių, Baranovas paėmė ryšį tarp šiuolaikinių urano-238 ir aktinourano (urano-235) kiekių uolienose ir mineraluose ir gavo urano (medžiagos, iš kurios vėliau atsirado planeta) amžių 5-7 milijardas metų.

Taigi, Žemės amžius nustatomas 4-6 milijardų metų intervale. Žemės paviršiaus raidos istoriją iki šiol buvo galima tiesiogiai atkurti bendrais bruožais tik nuo tų laikų, iš kurių išliko seniausios uolienos, tai yra maždaug per 3–3,5 milijardo metų (Kalesnik S.V.).

Žemės istorija paprastai skirstoma į dvi dalis eonas: kriptozė(paslėpta ir gyvybė: nėra skeleto liekanų) ir fanerozojaus(aiškus ir gyvas) . Kriptozė apima du era: Archean ir Proterozoic. Fanerozoikas apima pastaruosius 570 milijonų metų, jis išsiskiria Paleozojaus, mezozojaus ir cenozojaus eros, kurios savo ruožtu yra padalintos iš laikotarpiais. Dažnai vadinamas visas laikotarpis iki fanerozojaus Prekambras(kambras – pirmasis paleozojaus eros laikotarpis).

Paleozojaus eros laikotarpiai:

Mezozojaus eros laikotarpiai:

Kainozojaus eros laikotarpiai:

Paleogenas (epochos – paleocenas, eocenas, oligocenas)

Neogenas (epochos – miocenas, pliocenas)

Kvarteras (epochos – pleistocenas ir holocenas).

Išvados:

1.Visų vidinės Žemės gyvybės apraiškų pagrindas yra šiluminės energijos transformacija.

2. Žemės plutoje temperatūra didėja tolstant nuo paviršiaus (geoterminis gradientas).

3. Žemės šilumos šaltinis yra radioaktyviųjų elementų skilimas.

4. Žemės medžiagos tankis didėja didėjant gyliui nuo 2,7 paviršiuje iki 17,2 centrinėse dalyse. Slėgis Žemės centre siekia 3 mln. atm. Tankis staigiai didėja 60 ir 2900 km gylyje. Taigi išvada – Žemė susideda iš koncentrinių apvalkalų, gaubiančių vienas kitą.

5. Žemės pluta daugiausia sudaryta iš uolienų, tokių kaip granitai, kurių apačioje yra tokios uolienos kaip bazaltai. Nustatyta, kad žemės amžius yra 4–6 milijardai metų.

Kaip dažnai, ieškodami atsakymų į savo klausimus apie tai, kaip veikia pasaulis, mes žiūrime į dangų, saulę, žvaigždes, žiūrime toli, toli, šimtus šviesmečių ieškodami naujų galaktikų. Bet jei žiūri po kojomis, tai po kojomis yra visuma požemio pasaulis iš kurios susideda mūsų planeta – Žemė!

Žemės viduriai tai tas pats paslaptingas pasaulis po mūsų kojomis, mūsų Žemės požeminis organizmas, ant kurio mes gyvename, statome namus, tiesiame kelius, tiltus ir daugelį tūkstančių metų valdome savo gimtosios planetos teritorijas.

Šis pasaulis yra slaptos žemės gelmės!

Žemės sandara

Mūsų planeta priklauso sausumos planetoms ir, kaip ir kitos planetos, susideda iš sluoksnių. Žemės paviršius susideda iš kieto žemės plutos apvalkalo, giliau yra itin klampi mantija, o centre – metalinė šerdis, kuri susideda iš dviejų dalių, išorinė skysta, vidinė kieta.

Įdomu tai, kad daugelis Visatos objektų yra taip gerai ištirti, kad apie juos žino kiekvienas moksleivis, erdvėlaiviai siunčiami į kosmosą tolimiems šimtams tūkstančių kilometrų, tačiau patekti į giliausias mūsų planetos gelmes vis tiek yra neįmanoma užduotis, tad ką. yra po Žemės paviršiumi vis dar išlieka didelė paslaptis.

Astronomai tyrinėja erdvę, gauna informaciją apie planetas ir žvaigždes, nepaisant jų didelio atokumo. Be to, pačioje Žemėje yra ne mažiau paslapčių nei Visatoje. Ir šiandien mokslininkai nežino, kas yra mūsų planetos viduje. Stebėdami, kaip lava išsiveržia ugnikalnio išsiveržimo metu, galite pagalvoti, kad Žemė viduje taip pat išsilydo. Tačiau taip nėra.

Šerdis. Centrinė Žemės rutulio dalis vadinama šerdimi (83 pav.). Jo spindulys yra apie 3500 km. Mokslininkai tuo tiki išorinė dalisšerdis yra išlydyto-skysčio būsenos, o vidinė – kietos būsenos. Temperatūra jame siekia +5000 ° С. Temperatūra ir slėgis palaipsniui mažėja nuo šerdies iki Žemės paviršiaus.

Mantija.Žemės šerdis yra padengta mantija. Jo storis yra apie 2900 km. Mantija, kaip ir šerdis, niekada nebuvo matyta. Tačiau daroma prielaida, kad kuo arčiau Žemės centro, tuo didesnis slėgis joje, o temperatūra - nuo kelių šimtų iki -2500 ° C. Manoma, kad mantija yra vientisa, bet kartu ir raudonai įkaitusi.

Žemės pluta. Mūsų planetą dengia pluta ant mantijos viršaus. Tai yra viršutinis kietasis Žemės sluoksnis. Palyginti su šerdimi ir mantija, žemės pluta yra labai plona. Jo storis tik 10-70 km. Bet tai yra žemiškas tvirtumas, ant kurio mes vaikštome, ant jo pastatytos tos-kut upės, miestai.

Žemės plutą sudaro įvairios medžiagos. Jį sudaro mineralai ir uolienos. Kai kurie iš jų jums jau žinomi (granitas, smėlis, molis, durpės ir kt.). Mineralai ir uolienos skiriasi spalva, kietumu, struktūra, lydymosi temperatūra, tirpumu vandenyje ir kitomis savybėmis. Daugelį jų žmonės plačiai naudoja, pavyzdžiui, kaip kurą, statybose, metalų gamyboje. Medžiaga iš svetainės

Granitas

Smėlis

Durpės

Viršutinis žemės plutos sluoksnis matomas kalnų šlaitų, stačių upių krantų, karjerų telkiniuose (84 pav.). O pažvelgti gilyn į plutą padeda kasyklos ir gręžiniai, iš kurių išgaunamos naudingosios iškasenos, pavyzdžiui, nafta ir dujos.