معلومات أساسية عن الجيولوجيا. البنية الداخلية للأرض (اللب، الوشاح، القشرة)

كم مرة، بحثًا عن إجابات لأسئلتنا حول كيفية عمل العالم، ننظر إلى السماء، والشمس، والنجوم، وننظر بعيدًا، بعيدًا مئات السنين الضوئية بحثًا عن مجرات جديدة. ولكن، إذا نظرت تحت قدميك، فستجد تحت قدميك عالمًا كاملاً تحت الأرض يشكل كوكبنا - الأرض!

أحشاء الأرضهذا هو نفس العالم الغامض تحت أقدامنا، الكائن الحي تحت الأرض لأرضنا التي نعيش عليها، ونبني المنازل، ونبني الطرق، والجسور، ولآلاف السنين قمنا بتطوير أراضي كوكبنا الأصلي.

هذا العالم - أعماق سريةأحشاء الأرض!

هيكل الأرض

ينتمي كوكبنا إلى الكواكب الأرضية، ويتكون مثل الكواكب الأخرى من طبقات. يتكون سطح الأرض من قشرة صلبة من القشرة الأرضية، ويوجد في العمق عباءة شديدة اللزوجة، وفي الوسط يوجد نواة معدنية تتكون من جزأين، الخارجي سائل، والداخلي صلب.

ومن المثير للاهتمام، أن العديد من كائنات الكون تمت دراستها جيدًا لدرجة أن كل تلميذ يعرفها، ويتم إرسال المركبات الفضائية إلى الفضاء لمئات الآلاف من الكيلومترات، لكن الوصول إلى أعمق أعماق كوكبنا لا يزال يمثل مهمة مستحيلة، لذا ما هو موجود تحت سطح الأرض لا يزال لغزا كبيرا.

البنية الداخلية للأرض

في الآونة الأخيرة، افترض عالم الجيوفيزياء الأمريكي م. هيرندون أنه يوجد في وسط الأرض "مفاعل نووي" طبيعي من اليورانيوم والبلوتونيوم (أو الثوريوم) يبلغ قطره 8 كيلومترات فقط. يمكن لهذه الفرضية أن تفسر انقلاب الأرض حقل مغناطيسي، ويحدث كل 200 ألف سنة. إذا تم تأكيد هذا الافتراض، فإن الحياة على الأرض قد تنتهي قبل 2 مليار سنة مما كان متوقعا، لأن اليورانيوم والبلوتونيوم يحترقان بسرعة كبيرة. سيؤدي استنفادها إلى اختفاء المجال المغناطيسي الذي يحمي الأرض من الإشعاع الشمسي قصير الموجة، وبالتالي إلى اختفاء جميع أشكال الحياة البيولوجية. تم التعليق على هذه النظرية من قبل العضو المراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم ف.ب. تروبيتسين: "كل من اليورانيوم والثوريوم عنصران ثقيلان للغاية، ويمكنهما، أثناء عملية تمايز المادة الأساسية للكوكب، أن يغوصا إلى مركز الأرض. ولكن على المستوى الذري يتم حملها بعيدًا عن طريق العناصر الخفيفة، والتي يتم حملها إلى القشرة الأرضية، ولهذا السبب تقع جميع رواسب اليورانيوم في نفس الطبقة العليانباح. أي أنه إذا تركزت هذه العناصر في شكل مجموعات، فمن الممكن أن تغوص في القلب، ولكن وفقا للأفكار السائدة، ينبغي أن يكون هناك عدد قليل منها. وبالتالي، من أجل الإدلاء ببيانات حول نواة اليورانيوم للأرض، من الضروري تقديم تقدير أكثر معقولية لكمية اليورانيوم التي دخلت إلى نواة الحديد. يجب أن يكون هيكل الأرض أيضًا

في خريف عام 2002، اقترح الأستاذ في جامعة هارفارد أ. دزيونسكي وطالبه م. إيشي، بناءً على تحليل البيانات من أكثر من 300000 حدث زلزالي تم جمعها على مدار 30 عامًا، نموذجًا جديدًا يتم بموجبه ما يسمى "الأعمق" يقع اللب داخل اللب الداخلي ويبلغ عرضه حوالي 600 كيلومتر: وقد يكون وجوده دليلاً على وجود مرحلتين في تطور اللب الداخلي. لتأكيد مثل هذه الفرضية، من الضروري وضع المزيد عدد أكبرأجهزة قياس الزلازل من أجل إجراء تحديد أكثر تفصيلاً لتباين الخواص (التبعية الخصائص الفيزيائيةالمادة من الاتجاه الذي بداخلها) وهو ما يميز مركز الأرض.

يتم تحديد الوجه الفردي للكوكب، مثل مظهر كائن حي، إلى حد كبير من خلال العوامل الداخلية التي تنشأ في أحشائه العميقة. ومن الصعب جدًا دراسة هذه باطن الأرض، نظرًا لأن المواد التي تتكون منها الأرض غير شفافة وكثيفة، لذا فإن كمية البيانات المباشرة عن مادة المناطق العميقة محدودة جدًا. وتشمل هذه: ما يسمى بالركام المعدني (الأجزاء المكونة الكبيرة من الصخور) من بئر طبيعي فائق العمق - أنبوب كيمبرلايت في ليسوتو (جنوب إفريقيا)، والذي يعتبر ممثلًا للصخور التي تحدث على عمق حوالي 250 مترًا. كم، بالإضافة إلى نواة (عمود أسطواني من الصخور)، مرفوعة من أعمق بئر في العالم (12262 م) في شبه جزيرة كولا. ولا تقتصر دراسة الأعماق الفائقة للكوكب على هذا. في السبعينيات من القرن العشرين، تم إجراء الحفر القاري العلمي على أراضي أذربيجان - بئر سابلينسكايا (8324 م). وفي بافاريا في أوائل التسعينيات من القرن الماضي تأسست بئر عميق للغايةيبلغ حجم KTB-Oberpfalz أكثر من 9000 متر.

هناك العديد من بارع و طرق مثيرة للاهتمامدراسة كوكبنا، ولكن تم الحصول على المعلومات الأساسية حول بنيته الداخلية نتيجة لدراسات الموجات الزلزالية الناشئة عن الزلازل والانفجارات القوية. يتم في كل ساعة تسجيل حوالي 10 اهتزازات لسطح الأرض في نقاط مختلفة على الأرض. وفي هذه الحالة تنشأ موجات زلزالية من نوعين: طولية وعرضية. يمكن لكلا النوعين من الموجات أن ينتشر في المواد الصلبة، لكن الموجات الطولية فقط هي التي يمكنها الانتشار في السوائل. يتم تسجيل إزاحات سطح الأرض بواسطة أجهزة قياس الزلازل المثبتة في جميع أنحاء العالم. تتيح ملاحظات السرعة التي تنتقل بها الموجات عبر الأرض لعلماء الجيوفيزياء تحديد كثافة وصلابة الصخور في أعماق لا يمكن الوصول إليها من خلال البحث المباشر. إن مقارنة الكثافات المعروفة من البيانات الزلزالية والتي تم الحصول عليها خلال التجارب المعملية على الصخور (حيث تتم محاكاة درجة الحرارة والضغط المتوافقين مع عمق معين للأرض) تسمح لنا باستخلاص استنتاج حول التركيب المادي لباطن الأرض. أحدث البيانات والتجارب الجيوفيزيائية المتعلقة بدراسة التحولات الهيكلية للمعادن مكنت من نمذجة العديد من ميزات البنية والتكوين والعمليات التي تحدث في أعماق الأرض.

مرة أخرى في القرن السابع عشر، صدفة مذهلة من الخطوط العريضة السواحلالساحل الغربي لأفريقيا والساحل الشرقي أمريكا الجنوبيةقاد بعض العلماء إلى الاعتقاد بأن القارات كانت "تسير" حول الكوكب. ولكن لم يحدث ذلك إلا بعد مرور ثلاثة قرون، في عام 1912، عندما قام عالم الأرصاد الجوية الألماني ألفريد لوثار فيجنر بتفصيل فرضيته حول الانجراف القاري، والتي افترضت أن المواقع النسبية للقارات قد تغيرت طوال تاريخ الأرض. وفي الوقت نفسه، طرح العديد من الحجج لصالح حقيقة أنه في الماضي البعيد تم جمع القارات معًا. وبالإضافة إلى تشابه الخطوط الساحلية، اكتشفوا تطابق الهياكل الجيولوجية، واستمرارية سلاسل الجبال الأثرية، وهوية البقايا الأحفورية في مختلف القارات. دافع البروفيسور فيجنر بنشاط عن فكرة وجود قارة عملاقة واحدة في الماضي بانجيا، وتقسيمها وما تلا ذلك من انجراف القارات الناتجة إلى جوانب مختلفة. لكن هذه النظرية غير العادية لم تؤخذ على محمل الجد، لأنه من وجهة نظر ذلك الوقت بدا ذلك غير معقول على الإطلاق القارات العملاقةيمكن أن تتحرك بشكل مستقل في جميع أنحاء الكوكب. علاوة على ذلك، لم يتمكن فيجنر نفسه من توفير "آلية" مناسبة قادرة على تحريك القارات.

حدث إحياء أفكار هذا العالم نتيجة للبحث في قاع المحيط. والحقيقة هي أن التضاريس الخارجية للقشرة القارية معروفة جيدًا، لكن قاع المحيط، الذي ظل لعدة قرون مغطى بشكل موثوق بعدة كيلومترات من الماء، ظل يتعذر الوصول إليه للدراسة وكان بمثابة مصدر لا ينضب لجميع أنواع الأساطير والأساطير. كانت الخطوة المهمة إلى الأمام في دراسة تضاريسها هي اختراع مسبار الصدى الدقيق، والذي أصبح من الممكن من خلاله قياس وتسجيل عمق القاع بشكل مستمر على طول خط حركة السفينة. إحدى النتائج المذهلة للبحث المكثف في قاع المحيط كانت البيانات الجديدة عن تضاريسه. اليوم، أصبح رسم تضاريس قاع المحيط أسهل بفضل الأقمار الصناعية التي تقيس "ارتفاع" سطح البحر بدقة شديدة: ويتم تمثيله بدقة من خلال الاختلافات في مستوى سطح البحر من مكان إلى آخر. فبدلاً من القاع المسطح، الخالي من أي سمات خاصة، والمغطى بالطمي، تم اكتشاف خنادق عميقة ومنحدرات شديدة الانحدار، وتم اكتشاف سلاسل جبلية عملاقة وأكبر البراكين. تبرز سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي، التي تقطع المحيط الأطلسي في منتصفه، بشكل واضح بشكل خاص على الخرائط.

وتبين أن قاع المحيط يتقادم مع ابتعاده عن حافة وسط المحيط، و"ينتشر" من منطقته المركزية بسرعة عدة سنتيمترات في السنة. يمكن أن يفسر عمل هذه العملية التشابه في الخطوط العريضة للحواف القارية، إذا افترضنا أن سلسلة من التلال المحيطية الجديدة تتشكل بين أجزاء القارة المكسورة، و قاع المحيطوينمو بشكل متناظر على كلا الجانبين ويشكل محيطًا جديدًا. ربما نشأ المحيط الأطلسي، الذي يقع في وسطه سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي، بهذه الطريقة. ولكن إذا زادت مساحة قاع البحر ولم تتوسع الأرض، فلا بد أن ينهار شيء ما في القشرة الأرضية للتعويض عن هذه العملية. وهذا بالضبط ما يحدث في ضواحي معظم المدن المحيط الهادي. هنا تقترب صفائح الغلاف الصخري من بعضها البعض، وتغرق إحدى الصفائح المتصادمة تحت الأخرى وتتوغل في عمق الأرض. وتتميز مواقع الاصطدام هذه ببراكين نشطة تمتد على طول ساحل المحيط الهادئ، لتشكل ما يسمى بـ "حلقة النار".

وأكد الحفر المباشر لقاع البحر وتحديد عمر الصخور المرتفعة نتائج الدراسات المغناطيسية القديمة. شكلت هذه الحقائق أساس نظرية التكتونية العالمية الجديدة، أو تكتونية الصفائح الصخرية، التي أحدثت ثورة حقيقية في علوم الأرض وأتت بفهم جديد للأصداف الخارجية للكوكب. الفكرة الرئيسية لهذه النظرية هي الحركات الأفقية للصفائح.

كيف ولدت الارض

وفقا للمفاهيم الكونية الحديثة، تشكلت الأرض مع الكواكب الأخرى منذ حوالي 4.5 مليار سنة من قطع وحطام تدور حول الشمس الفتية. ونمت، واستحوذت على المادة المحيطة بها، حتى وصلت إلى حجمها الحالي. في البداية، حدثت عملية النمو بسرعة كبيرة، وكان من المفترض أن يؤدي المطر المستمر للأجسام المتساقطة إلى تسخينها بشكل كبير، حيث تم تحويل الطاقة الحركية للجزيئات إلى حرارة. أثناء الاصطدامات ظهرت الحفر، ولم تعد المادة المقذوفة منها قادرة على التغلب على قوة الجاذبية وسقطت مرة أخرى، وكلما زاد حجم الأجسام المتساقطة، زادت تسخين الأرض. لم تعد طاقة الأجسام المتساقطة تنطلق على السطح، بل في أعماق الكوكب، دون أن يكون لها وقت لتشع في الفضاء. ورغم أن الخليط الأولي من المواد يمكن أن يكون متجانسا على نطاق واسع، إلا أن تسخين كتلة الأرض بسبب ضغط الجاذبية وقصف حطامها أدى إلى ذوبان الخليط وانفصلت السوائل الناتجة عن الأجزاء الصلبة المتبقية تحت التأثير. من الجاذبية. كان من المفترض أن تؤدي إعادة التوزيع التدريجي للمادة في العمق وفقًا للكثافة إلى فصلها إلى أصداف منفصلة. وتنفصل المواد الأخف والغنية بالسيليكون عن المواد الأكثر كثافة والتي تحتوي على الحديد والنيكل وتكونت القشرة الأرضية الأولى. وبعد حوالي مليار سنة، عندما بردت الأرض بشكل كبير، قشرة الأرضتصلب في الغلاف الخارجي القاسي للكوكب. عندما بردت الأرض، قذفت العديد من الغازات المختلفة من باطنها (يحدث هذا عادة أثناء الانفجارات البركانية) - الغازات الخفيفة، مثل الهيدروجين والهيليوم، تبخرت في الغالب إلى الفضاء الخارجي، ولكن بما أن قوة الجاذبية الأرضية كانت قوية بالفعل، فقد حافظت على ثباتها. بالقرب من سطحه أكثر خطورة. لقد شكلوا أساس الغلاف الجوي للأرض. وتكثف بعض بخار الماء من الغلاف الجوي، وظهرت على الأرض محيطات.

ماذا الان؟

الأرض ليست الكوكب الأكبر، ولكنها ليست الأصغر بين جيرانها. نصف قطره الاستوائي يساوي 6378 كم، وهو أكبر بمقدار 21 كم من نصف قطره القطبي بسبب قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران اليومي. ويبلغ الضغط في مركز الأرض 3 ملايين ضغط جوي، وكثافة المادة حوالي 12 جم/سم3. تبلغ كتلة كوكبنا، التي تم العثور عليها من خلال القياسات التجريبية لثابت الجاذبية الفيزيائي وتسارع الجاذبية عند خط الاستواء، 6*1024 كجم، وهو ما يتوافق مع متوسط ​​كثافة المادة 5.5 جم/سم3. تبلغ كثافة المعادن على السطح ما يقرب من نصف متوسط ​​الكثافة، مما يعني أن كثافة المادة في المناطق الوسطى من الكوكب يجب أن تكون أعلى من القيمة المتوسطة. كما يشير عزم القصور الذاتي للأرض، والذي يعتمد على توزيع كثافة المادة على طول نصف القطر، إلى زيادة كبيرة في كثافة المادة من السطح إلى المركز. يتم إطلاق تدفق الحرارة باستمرار من أعماق الأرض، وبما أن الحرارة لا يمكن نقلها إلا من الساخن إلى البارد، فيجب أن تكون درجة الحرارة في أعماق الكوكب أعلى من سطحه. وقد أظهر الحفر العميق أن درجة الحرارة ترتفع مع العمق بحوالي 20 درجة مئوية لكل كيلومتر وتختلف من مكان إلى آخر. إذا استمرت الزيادة في درجة الحرارة بشكل مستمر، فستصل في وسط الأرض إلى عشرات الآلاف من الدرجات، لكن الدراسات الجيوفيزيائية تظهر أن درجة الحرارة هنا يجب أن تكون في الواقع عدة آلاف من الدرجات.

يتراوح سمك قشرة الأرض (الغلاف الخارجي) من عدة كيلومترات (في المناطق المحيطية) إلى عدة عشرات من الكيلومترات (في المناطق الجبلية في القارات). إن مجال القشرة الأرضية صغير جدًا، حيث يمثل حوالي 0.5% فقط من إجمالي كتلة الكوكب. التركيب الرئيسي للحاء هو أكاسيد السيليكون والألومنيوم والحديد والمعادن القلوية. وتحتوي القشرة القارية، التي تحتوي على طبقة رسوبية علوية (جرانيتية) وسفلية (بازلتية)، على أقدم صخور الأرض، والتي يقدر عمرها بأكثر من 3 مليارات سنة. تحتوي القشرة المحيطية تحت الطبقة الرسوبية بشكل أساسي على طبقة واحدة، تشبه في تركيبها البازلت. عمر الغطاء الرسوبي لا يتجاوز 100-150 مليون سنة.

يتم فصل قشرة الأرض عن الوشاح الأساسي بواسطة طبقة موهو التي لا تزال غامضة (سميت على اسم عالم الزلازل الصربي موهوروفيتشيتش، الذي اكتشفها في عام 1909)، والتي تزداد فيها سرعة انتشار الموجات الزلزالية بشكل مفاجئ.

يمثل الوشاح حوالي 67% من إجمالي كتلة الكوكب. تُسمى الطبقة الصلبة من الوشاح العلوي، التي تمتد إلى أعماق مختلفة تحت المحيطات والقارات، جنبًا إلى جنب مع قشرة الأرض، بالغلاف الصخري - وهو أقسى قشرة الأرض. يوجد أسفلها طبقة يوجد فيها انخفاض طفيف في سرعة انتشار الموجات الزلزالية، مما يدل على حالة غريبة من المادة. تسمى هذه الطبقة، الأقل لزوجة والأكثر بلاستيكية مقارنة بالطبقات الموجودة فوقها وتحتها، بالغلاف الموري. يُعتقد أن مادة الوشاح في حركة مستمرة، ويُقترح أنه في الطبقات العميقة نسبيًا من الوشاح، مع زيادة درجة الحرارة والضغط، يحدث انتقال المادة إلى تعديلات أكثر كثافة. تم تأكيد هذا التحول من خلال الدراسات التجريبية.

يوجد في الوشاح السفلي على عمق 2900 كم قفزة مفاجئةليس فقط في سرعة الموجات الطولية، بل أيضاً في الكثافة، والأمواج المستعرضة هنا تختفي تماماً، مما يدل على تغير في التركيب المادي للصخور. هذه هي الحدود الخارجية لنواة الأرض.

تم اكتشاف نواة الأرض عام 1936. وكان من الصعب للغاية تصويره بسبب قلة عدد الموجات الزلزالية التي وصلت إليه وعادت إلى السطح. بالإضافة إلى ذلك، كان من الصعب منذ فترة طويلة إعادة إنتاج درجات الحرارة والضغوط القصوى في المختبر في المختبر. جوهر الأرضينقسم إلى منطقتين منفصلتين: السائل (القلب الخارجي) والصلب (BHUTPEHHE)، والانتقال بينهما يقع على عمق 5156 كم. الحديد هو عنصر يتوافق مع الخصائص الزلزالية للنواة وهو متوافر بكثرة في الكون ليمثل حوالي 35% من كتلته في قلب الكوكب. وفقا للبيانات الحديثة، فإن اللب الخارجي عبارة عن تيار دوار من الحديد المنصهر والنيكل الذي يوصل الكهرباء بشكل جيد. وبهذا يرتبط أصل المجال المغناطيسي للأرض، معتقدًا أن، التيارات الكهربائيةيتدفق في القلب السائل ويخلق مجالًا مغناطيسيًا عالميًا. وتتأثر بها طبقة الوشاح الملامسة لللب الخارجي، حيث أن درجات الحرارة في اللب أعلى منها في الوشاح. في بعض الأماكن، تولد هذه الطبقة حرارة هائلة وتدفقات جماعية موجهة نحو سطح الأرض - أعمدة.

النواة الصلبة الداخلية غير متصلة بالوشاح. ويعتقد أن حالتها الصلبة، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة، يتم ضمانها من خلال الضغط الهائل في مركز الأرض. وقد اقترح أنه بالإضافة إلى سبائك الحديد والنيكل، يجب أن يحتوي اللب أيضًا على عناصر أخف، مثل السيليكون والكبريت، وربما السيليكون والأكسجين. لا تزال مسألة حالة جوهر الأرض محل نقاش. كلما ابتعدت عن السطح، يزداد الضغط الذي تتعرض له المادة. تظهر الحسابات أن الضغط في قلب الأرض يمكن أن يصل إلى 3 ملايين ضغط جوي. في هذه الحالة، يبدو أن العديد من المواد ممعدنة - فهي تنتقل إلى الحالة المعدنية. بل كانت هناك فرضية مفادها أن قلب الأرض يتكون من الهيدروجين المعدني.

لفهم كيفية قيام الجيولوجيين بإنشاء نموذج لبنية الأرض، تحتاج إلى معرفة الخصائص الأساسية ومعاييرها التي تميز جميع أجزاء الأرض. تشمل هذه الخصائص (أو الخصائص) ما يلي:

1. الفيزيائية - الكثافة، الخواص المغناطيسية المرنة، الضغط ودرجة الحرارة.

2. الكيمياء - التركيب الكيميائي والمركبات الكيميائية وتوزيعها العناصر الكيميائيةفي الأرض.

وبناءً على ذلك، يتم تحديد اختيار طرق دراسة تكوين وبنية الأرض. دعونا ننظر إليهم لفترة وجيزة.

بداية نلاحظ أن جميع الأساليب تنقسم إلى:

· مباشر - يعتمد على الدراسة المباشرة للمعادن والصخور وموقعها في طبقات الأرض.

· غير مباشر - يعتمد على دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعادن والصخور والطبقات باستخدام الأجهزة.

بالطرق المباشرة يمكننا دراسة الجزء العلوي فقط من الأرض، لأن... أعمق بئر (كولا) وصل إلى حوالي 12 كم. يمكن الحكم على الأجزاء الأعمق من خلال الانفجارات البركانية.

تتم دراسة البنية الداخلية العميقة للأرض بطرق غير مباشرة، وبشكل أساسي من خلال مجموعة معقدة من الطرق الجيوفيزيائية. دعونا ننظر إلى أهمها.

1.الطريقة الزلزالية(زلزال يوناني - اهتزاز) - يقوم على ظاهرة حدوث وانتشار الاهتزازات المرنة (أو الموجات الزلزالية) في الوسائط المختلفة. تنشأ الاهتزازات المرنة في الأرض أثناء الزلازل أو سقوط النيزك أو الانفجارات وتبدأ في الانتشار بسرعات مختلفة من مصدر حدوثها (مصدر الزلزال) إلى سطح الأرض. هناك نوعان من الموجات الزلزالية:

1-موجات P الطولية (الأسرع)، تمر عبر جميع الوسائط - الصلبة والسائلة؛

2-موجات S المستعرضة، وهي أبطأ وتنتقل فقط عبر الوسائط الصلبة.

تحدث الموجات الزلزالية أثناء الزلازل على أعماق تتراوح من 10 كم إلى 700 كم. تعتمد سرعة الموجات الزلزالية على الخصائص المرنة وكثافة الصخور التي تعبرها. عند وصولهم إلى سطح الأرض، يبدو أنهم يضيئونها ويعطون فكرة عن البيئة التي عبروها. يعطي التغير في السرعات فكرة عن عدم تجانس الأرض وطبقاتها. بالإضافة إلى التغيرات في السرعة، تتعرض الموجات الزلزالية للانكسار عند مرورها عبر طبقات غير متجانسة أو انعكاسها عن السطح الذي يفصل بين الطبقات.

2.الطريقة الوزنيةيعتمد على دراسة تسارع الجاذبية Dg، والتي لا تعتمد فقط على خط العرض الجغرافي، بل أيضًا على كثافة مادة الأرض. وبناء على دراسة هذه المعلمة، تم إثبات عدم التجانس في توزيع الكثافة في أجزاء مختلفة من الأرض.

3.طريقة القياس المغناطيسي- يعتمد على دراسة الخواص المغناطيسية لمادة الأرض. أظهرت العديد من القياسات أن الصخور المختلفة تختلف عن بعضها البعض في الخواص المغناطيسية. وهذا يؤدي إلى تكوين مناطق ذات خصائص مغناطيسية غير متجانسة، مما يجعل من الممكن الحكم على بنية الأرض.

ومن خلال مقارنة جميع الخصائص، أنشأ العلماء نموذجًا لبنية الأرض، حيث يتم التمييز بين ثلاث مناطق رئيسية (أو مجالات جغرافية):

1- القشرة الأرضية , 2- الغلاف الأرضي , 3- لب الأرض .

وينقسم كل واحد منهم بدوره إلى مناطق أو طبقات. دعونا نفكر فيها ونلخص المعلمات الرئيسية في الجدول.

1.قشرة الأرض(الطبقة أ) هي القشرة العليا للأرض، ويتراوح سمكها من 6-7 كم إلى 75 كم.

2.عباءة الأرضينقسم إلى العلوي (مع الطبقات: B و C) والسفلي (الطبقة D).

3. الأساسية - مقسمة إلى الخارجية (الطبقة E) والداخلية (الطبقة G)، والتي تقع بينهما منطقة انتقالية- الطبقة F .

الحدود بين قشرة الأرض وعباءةهو قسم Mohorovicic، بين عباءة وجوهرأيضًا حدود حادة - قسم جوتنبرج.

يوضح الجدول أن سرعة الموجات الطولية والعرضية تزداد من السطح إلى المجالات الأعمق للأرض.

من سمات الوشاح العلوي وجود منطقة تنخفض فيها سرعة موجات القص بشكل حاد إلى 0.2-0.3 كم / ثانية. ويفسر ذلك حقيقة أنه، إلى جانب الحالة الصلبة، يتم تمثيل الوشاح جزئيًا بالذوبان. تسمى هذه الطبقة ذات السرعات المنخفضة الغلاف الموري. سمكها 200-300 كم وعمقها 100-200 كم.

عند حدود الوشاح واللب يوجد انخفاض حاد في سرعة الموجات الطولية وتخفيف سرعة الموجات المستعرضة. وبناءً على ذلك، كان من المفترض أن اللب الخارجي في حالة انصهار.

وتظهر قيم الكثافة المتوسطة للأغلفة الأرضية ارتفاعها نحو النواة.

وفيما يلي يعطي فكرة عن التركيب الكيميائي للأرض ومحيطاتها الجغرافية:

1- التركيب الكيميائي للقشرة الأرضية،

2- التركيب الكيميائي للنيازك.

تمت دراسة التركيب الكيميائي لقشرة الأرض بتفاصيل كافية - ومن المعروف أن تركيبها الكيميائي الكبير ودور العناصر الكيميائية في تكوين المعادن والصخور. يكون الوضع أكثر صعوبة مع دراسة التركيب الكيميائي للوشاح واللب. لا يمكننا القيام بذلك باستخدام الطرق المباشرة بعد. ولذلك، يتم استخدام النهج المقارن. نقطة البداية هي افتراض التشابه الكوكبي الأولي بين تركيبة النيازك التي سقطت على الأرض والمجالات الأرضية الداخلية للأرض.

تنقسم جميع النيازك التي تضرب الأرض إلى أنواع حسب تركيبها:

1- الحديد، ويتكون من النيكل و90% الحديد؛

2-أحجار الحديد (السديروليت) تتكون من الحديد والسيليكات.

3-حجر يتكون من سيليكات الحديد والمغنيسيوم وشوائب حديد النيكل.

وبناء على تحليل النيازك والدراسات التجريبية والحسابات النظرية، يفترض العلماء (حسب الجدول) أن التركيب الكيميائي للنواة هو حديد النيكل. صحيح، في السنوات الاخيرةيتم التعبير عن وجهة نظر مفادها أنه بالإضافة إلى Fe-Ni، قد يحتوي اللب على شوائب من S أو Si أو O. بالنسبة للوشاح، يتم تحديد الطيف الكيميائي بواسطة سيليكات Fe-Mg، أي. نوع من البيروكسين أوليفين البيروليتيشكل الوشاح السفلي والعلوي صخورًا ذات تكوين فوق أساسي.

التركيب الكيميائيتشتمل قشرة الأرض على أقصى مجموعة من العناصر الكيميائية، والتي تظهر في مجموعة متنوعة من الأنواع المعدنية المعروفة حتى الآن. النسبة الكمية بين العناصر الكيميائية كبيرة جدًا. تظهر مقارنة العناصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية والوشاح أن الدور الرئيسي يلعبه Si وAl وO 2.

وهكذا، بعد النظر في المادية الأساسية و الخصائص الكيميائيةالأراضي، التي نرى أن قيمتها ليست هي نفسها، يتم توزيعها حسب المناطق. وبالتالي إعطاء فكرة عن البنية غير المتجانسة للأرض.

هيكل القشرة الأرضية

أنواع الصخور التي تناولناها سابقًا - النارية والرسوبية والمتحولة - تشارك في بنية القشرة الأرضية. وفقا للمعايير الفيزيائية والكيميائية، يتم تجميع جميع صخور القشرة الأرضية في ثلاث طبقات كبيرة. ومن الأسفل إلى الأعلى فهو: 1-بازلت، 2-جرانيت-نيس، 3-رسوبي. يتم توزيع هذه الطبقات في القشرة الأرضية بشكل غير متساو. بادئ ذي بدء، يتم التعبير عن ذلك في تقلبات قوة كل طبقة. بالإضافة إلى ذلك، لا تظهر جميع الأجزاء مجموعة كاملة من الطبقات. لذلك، أتاحت دراسة أكثر تفصيلاً التمييز بين أربعة أنواع من القشرة الأرضية بناءً على التركيب والبنية والسمك: 1-قارية، 2-محيطية، 3-شبه قارية، 4-تحت المحيطية.

1. النوع القاري- تتراوح سماكته من 35-40 كم إلى 55-75 كم في الهياكل الجبلية، ويحتوي على الطبقات الثلاث. تتكون الطبقة البازلتية من صخور الجابرو وصخور متحولة من سحنة الأمفيبوليت والجرانوليت. ويسمى ذلك لأن معالمه الفيزيائية قريبة من البازلت. تكوين طبقة الجرانيت هو النيس والجرانيت النيس.

2.نوع المحيط- يختلف بشكل حاد عن سمك القاري (5-20 كم، متوسطه 6-7 كم) وغياب طبقة الجرانيت والنيس. يتكون هيكلها من طبقتين: الطبقة الأولى رسوبية ورقيقة (يصل طولها إلى كيلومتر واحد) والطبقة الثانية من البازلت. ويحدد بعض العلماء طبقة ثالثة وهي استمرار للثانية أي. له تركيبة بازلتية، ولكنه يتكون من صخور الوشاح فوق القاعدية التي خضعت لعملية السربنتينية.

3. نوع شبه القارة- تشمل الطبقات الثلاث وبالتالي فهي قريبة من القارية. لكنها تتميز بسماكة أقل وتكوين طبقة الجرانيت (عدد أقل من النيس وصخور بركانية أكثر حمضية). ويوجد هذا النوع على حدود القارات والمحيطات ذات النشاط البركاني الشديد.

4. النوع تحت المحيطي- تقع في أحواض عميقة من القشرة الأرضية (البحار الداخلية مثل البحر الأسود والبحر الأبيض المتوسط). ويختلف عن النوع المحيطي في سماكة الطبقة الرسوبية الأكبر التي تصل إلى 20-25 كم.

مشكلة تكوين القشرة الأرضية.

ووفقا لفينوغرادوف، فإن عملية تكوين القشرة الأرضية حدثت وفقا لهذا المبدأ ذوبان المنطقة. جوهر العملية: مادة الأرض الأولية، القريبة من النيزك، ذابت نتيجة التسخين الإشعاعي وارتفع الجزء الأخف من السيليكات إلى السطح، وتركز Fe-Ni في القلب. وهكذا تم تشكيل المجالات الجغرافية.

وتجدر الإشارة إلى أن القشرة الأرضية والجزء الصلب من الوشاح العلوي يتم دمجهما معًا الغلاف الصخري، والذي يقع أدناه الغلاف الموري.

الغلاف التكتوني- هذا هو الغلاف الصخري وجزء من الوشاح العلوي حتى أعماق 700 كيلومتر (أي إلى عمق أعمق بؤر زلزالية). تم تسميته على هذا النحو لأن العمليات التكتونية الرئيسية التي تحدد إعادة هيكلة هذا الغلاف الأرضي تحدث هنا.

محتوى المقال

بناء الأراضي.يتكون كوكب الأرض من قشرة صلبة رقيقة (القشرة). يبلغ سمكها 10-100 كم)، ويحيط بها غلاف مائي مائي سميك وكثيف أَجواء. ينقسم باطن الأرض إلى ثلاث مناطق رئيسية: القشرة، والوشاح، واللب. القشرة الأرضية هي الجزء العلوي من القشرة الصلبة للأرض، ويتراوح سمكها من واحد (تحت المحيطات) إلى عدة عشرات من الكيلومترات. (تحت القارات). وتتكون من طبقات رسوبية ومعادن وصخور معروفة. تتكون طبقاتها العميقة من البازلت المختلفة. توجد تحت القشرة طبقة سيليكات صلبة (من المفترض أنها مصنوعة من الزبرجد الزيتوني) تسمى الوشاح، ويبلغ سمكه 1-3 ألف كيلومتر، ويحيط بالجزء السائل من القلب، والجزء المركزي منه صلب ويبلغ قطره حوالي 2000 كيلومتر.

أَجواء.

الأرض، مثل معظم الكواكب الأخرى، محاطة بغلاف غازي - وهو الغلاف الجوي الذي يتكون بشكل رئيسي من النيتروجين والأكسجين. لا يوجد كوكب آخر له غلاف جوي بنفس التركيب الكيميائي للأرض. ويعتقد أنه نشأ نتيجة لمادة كيميائية وطويلة الأمد التطور البيولوجي. ينقسم الغلاف الجوي للأرض إلى عدة مناطق حسب التغيرات في درجات الحرارة، والتركيب الكيميائي، حالة فيزيائيةودرجة تأين جزيئات وذرات الهواء. لا يزيد سمك طبقات الغلاف الجوي للأرض الكثيفة القابلة للتنفس عن 4-5 كيلومترات. في الأعلى، الغلاف الجوي نادر للغاية: تنخفض كثافته حوالي ثلاث مرات لكل 8 كيلومترات من الصعود. في هذه الحالة، تنخفض درجة حرارة الهواء أولاً في طبقة التروبوسفير إلى 220 كلفن، ولكن على ارتفاع عدة عشرات من الكيلومترات في الستراتوسفير تبدأ في الارتفاع إلى 270 كلفن على ارتفاع حوالي 50 كم، حيث الحدود مع الطبقة التالية يمر الغلاف الجوي - الميزوسفير(جو متوسط). تحدث الزيادة في درجة الحرارة في طبقة الستراتوسفير العليا بسبب التأثير الحراري للأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الممتصة هنا، والتي لا تخترق الطبقات السفلى من الغلاف الجوي. وفي طبقة الميزوسفير، تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى إلى ما يقرب من 180 كلفن، وبعد ذلك تزيد عن 180 كم في الغلاف الحرارييبدأ نموها القوي جدًا بقيم تزيد عن 1000 كلفن. وعلى ارتفاعات أعلى من 1000 كم، يتحول الغلاف الحراري إلى الغلاف الخارجي , والتي يحدث منها تبديد غازات الغلاف الجوي إلى الفضاء بين الكواكب. ترتبط الزيادة في درجة الحرارة بتأين غازات الغلاف الجوي - ظهور طبقات موصلة للكهرباء، والتي تسمى عمومًا الغلاف الأيوني للأرض.

المحيط المائي.

من السمات المهمة للأرض وجود كمية كبيرة من الماء، والتي توجد باستمرار بنسب مختلفة في الثلاثة حالات التجميع– غازية (بخار الماء في الغلاف الجوي)، سائلة (الأنهار والبحيرات والبحار والمحيطات، وبدرجة أقل الغلاف الجوي) وصلبة (الثلج والجليد، خاصة في الأنهار الجليدية) X). شكرا ل توازن الماء المجموعيجب الحفاظ على المياه الموجودة على الأرض. تحتل محيطات العالم معظمسطح الأرض (361.1 مليون كم2 أو 70.8% من مساحة سطح الأرض)، متوسط ​​عمقها حوالي 3800 م، أعظمها 11.022 م (خندق ماريانا في المحيط الهادئ)، حجم المياه 1370 مليون كم3 متوسط ​​الملوحة 35 جم/لتر. تبلغ مساحة الأنهار الجليدية الحديثة حوالي 11% من مساحة اليابسة، أي 149.1 مليون كم2 (» 29.2%). ترتفع الأرض فوق مستوى المحيط العالمي بمتوسط ​​875 م (أعلى ارتفاع هو 8848 م - قمة تشومولونغما في جبال الهيمالايا). ويعتقد أن وجود الصخور الرسوبية، التي يتجاوز عمرها (وفقا لتحليل النظائر المشعة) 3.7 مليار سنة، هو بمثابة دليل على وجود مسطحات مائية ضخمة على الأرض بالفعل في تلك الحقبة البعيدة، عندما يفترض أن أول كائن حي ظهرت الكائنات الحية.

المحيط العالمي.

تنقسم محيطات العالم تقليديا إلى أربعة محيطات. أكبرها وأعمقها هو المحيط الهادئ. وتبلغ مساحتها 178.62 مليون كيلومتر مربع، وهي تشغل نصف إجمالي السطح المائي للأرض. متوسط ​​عمقها (3980 م) أكبر من متوسط ​​عمق المحيط العالمي (3700 م). يوجد داخل حدودها أيضًا أعمق خندق - ماريانا (11022 م). يتركز أكثر من نصف حجم المياه في المحيط العالمي في المحيط الهادئ (710.4 من 1341 مليون كيلومتر مكعب). ثاني أكبر هو المحيط الأطلسي. مساحتها 91.6 مليون كم2، متوسط ​​العمق 3600 م، أعظمها 8742 م (في منطقة بورتوريكو)، الحجم 329.7 مليون كم3. يليه في الحجم المحيط الهندي، إذ يحتل مساحة 76.2 مليون كم2، ومتوسط ​​عمقه 3710 م، وأعظم عمق 7729 م (بالقرب من جزر سوندا)، وحجم مياهه 282.6 مليون كم3. أصغر وأبرد المحيط المتجمد الشمالي، حيث تبلغ مساحته 14.8 مليون كم2 فقط. وتحتل 4% من المحيط العالمي). عمق متوسط 1220 م (الحد الأقصى 5527 م)، حجم المياه 18.1 مليون كم3. في بعض الأحيان ما يسمى المحيط الجنوبي (اسم مؤقت الأجزاء الجنوبيةالمحيط الأطلسي والهندي والمحيط الهادئ المتاخمة للقارة القطبية الجنوبية). المحيطات تشمل البحار. بالنسبة لحياة الأرض، تلعب دورة المياه التي تحدث باستمرار (دورة الرطوبة) دورًا كبيرًا. هذه عملية مغلقة ومستمرة لحركة المياه في الغلاف الجوي والغلاف المائي وقشرة الأرض، وتتكون من التبخر ونقل بخار الماء في الغلاف الجوي وتكثيف البخار وهطول الأمطار وتدفق المياه إلى المحيط العالمي. في هذه العملية الفردية، هناك انتقال مستمر للمياه من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي والعودة.

تيار الخليج(المهندس جلف ستريم) – النظام التيارات الدافئةفي الجزء الشمالي من المحيط الأطلسي، وتمتد مسافة 10 آلاف كيلومتر من شواطئ شبه جزيرة فلوريدا إلى جزر سبيتسبيرجين ونوفايا زيمليا. السرعة من 6-10 كم/ساعة في مضيق فلوريدا إلى 3-4 كم/ساعة في منطقة ضفة نيوفاوندلاند، ودرجة حرارة المياه السطحية، على التوالي، من 24-28 إلى 10-20 درجة مئوية ويبلغ متوسط ​​تدفق المياه في مضيق فلوريدا 25 مليون م3/ثانية (20 ضعف إجمالي تدفق المياه في جميع أنهار العالم). ويتحول تيار الخليج إلى تيار شمال الأطلسي (40 درجة غربا)، والذي يتبع، تحت تأثير الرياح الغربية والجنوبية الغربية، شواطئ شبه الجزيرة الاسكندنافية، مما يؤثر على مناخ أوروبا.

النينو- تيار استوائي دافئ في المحيط الهادئ يحدث كل بضع سنوات. على مدى السنوات العشرين الماضية، لوحظت خمس دورات نشطة لظاهرة النينيو: 1982-1983، 1986-1987، 1991-1993، 1994-1995، و1997-1998، أي 1997-1998. في المتوسط ​​كل 3-4 سنوات.

خلال السنوات غير التي شهدت ظاهرة النينيو، على طول ساحل المحيط الهادئ بأكمله في أمريكا الجنوبية، بسبب التقلب الساحلي للمياه العميقة الباردة الناجم عن التيار البيروفي السطحي البارد، تتقلب درجة حرارة سطح المحيط ضمن نطاق موسمي ضيق - من 15 درجة مئوية إلى 19 درجة. ج. خلال فترة النينيو، ترتفع درجة حرارة سطح المحيط في المنطقة الساحلية بمقدار 6-10 درجات مئوية. وخلال فترة النينيو في منطقة خط الاستواء، ترتفع درجة حرارة هذا التيار أكثر من المعتاد. ولذلك تضعف الرياح التجارية أو لا تهب على الإطلاق. ويعود الماء الساخن المنتشر على الجانبين إلى الساحل الأمريكي. ينشأ منطقة شاذةالحمل الحراري والأمطار والأعاصير تضرب أمريكا الوسطى والجنوبية. قد يؤدي الاحتباس الحراري إلى عواقب وخيمة في المستقبل القريب. تموت أنواع كاملة من الحيوانات والنباتات لأنها لا تملك الوقت للتكيف مع تغير المناخ. وبسبب ذوبان الجليد القطبي، يمكن أن يرتفع مستوى سطح البحر بمقدار متر واحد، وسيكون هناك عدد أقل من الجزر. يمكن أن يصل ارتفاع درجة الحرارة إلى 8 درجات خلال قرن.

الأحوال الجوية غير الطبيعية على الكرة الأرضية خلال سنوات النينيو.وفي المناطق الاستوائية، هناك زيادة في هطول الأمطار على مناطق شرق وسط المحيط الهادئ وانخفاض على شمال أستراليا وإندونيسيا والفلبين. في ديسمبر وفبراير، لوحظ هطول الأمطار فوق المعدل الطبيعي على ساحل الإكوادور، وفي شمال غرب بيرو، وعلى جنوب البرازيل، ووسط الأرجنتين، وعلى الجزء الشرقي الاستوائي من أفريقيا، وخلال يونيو وأغسطس - في غرب الولايات المتحدة الأمريكية ووسط تشيلي. .

أحداث النينيو مسؤولة أيضًا عن حالات شاذة واسعة النطاق في درجات حرارة الهواء حول العالم. خلال هذه السنوات هناك ارتفاع ملحوظ في درجات الحرارة. وكانت الظروف أكثر دفئا من المعتاد في الفترة من ديسمبر إلى فبراير في جنوب شرق آسيا، وعلى بريموري، واليابان، وبحر اليابان، وعلى جنوب شرق أفريقيا والبرازيل، وجنوب شرق أستراليا. كما لوحظت درجات حرارة أعلى من المعتاد في شهري يونيو وأغسطس الساحل الغربيأمريكا الجنوبية وعلى جنوب شرق البرازيل. يحدث الشتاء البارد (ديسمبر-فبراير) على الساحل الجنوبي الغربي للولايات المتحدة.

لانينهو. يتجلى لانينو، على عكس إلنينيو، في انخفاض في درجة حرارة المياه السطحية في شرق المحيط الهادئ الاستوائي. وقد لوحظت مثل هذه الظواهر في الأعوام 1984-1985، و1988-1989، و1995-1996. خلال هذه الفترة، يبدأ الطقس البارد بشكل غير عادي في شرق المحيط الهادئ. الرياح تغير المنطقة ماء دافئويمتد "لسان" المياه الباردة لمسافة 5000 كيلومتر، في منطقة الإكوادور - جزر ساموا، بالضبط في المكان الذي يجب أن يكون فيه حزام من المياه الدافئة خلال ظاهرة النينيو. خلال هذه الفترة، لوحظت أمطار موسمية غزيرة في الهند الصينية والهند وأستراليا. وتعاني بلدان منطقة البحر الكاريبي والولايات المتحدة من الجفاف والأعاصير.

الظروف الجوية غير الطبيعية على الكرة الأرضية خلال سنوات Laninho. خلال فترات لانينو، يزداد هطول الأمطار فوق المنطقة الاستوائية الغربية من المحيط الهادئ وإندونيسيا والفلبين، ويكاد يكون غائبًا تمامًا على الجزء الشرقي من المحيط. تهطل معظم الأمطار في شهري ديسمبر وفبراير في شمال أمريكا الجنوبية وما فوق جنوب أفريقياوفي يونيو وأغسطس فوق جنوب شرق أستراليا. وتحدث الظروف الأكثر جفافًا على ساحل الإكوادور وشمال غرب بيرو وشرق أفريقيا الاستوائية خلال الفترة من ديسمبر إلى فبراير، وعلى جنوب البرازيل ووسط الأرجنتين خلال الفترة من يونيو إلى أغسطس. هناك انحرافات واسعة النطاق عن القاعدة في جميع أنحاء العالم. لاحظ أكبر عددالمناطق ذات الظروف الباردة بشكل غير طبيعي، مثل الشتاء البارد في اليابان والمناطق البحرية، فوق جنوب ألاسكا وغرب وسط كندا، والصيف البارد في جنوب شرق أفريقيا والهند وجنوب شرق آسيا. الشتاء الأكثر دفئًا قادم إلى جنوب غرب الولايات المتحدة.

يحدث لانينو، مثل إلنينيو، في أغلب الأحيان في الفترة من ديسمبر إلى مارس. والفرق هو أن ظاهرة النينيو تحدث في المتوسط ​​مرة كل ثلاث إلى أربع سنوات، بينما تحدث ظاهرة النينيو مرة كل ستة إلى سبع سنوات. كلتا الظاهرتين تجلبان معهم زيادة المبلغالأعاصير، ولكن خلال لانينو هناك ثلاثة إلى أربعة أضعاف عددهم خلال إلنينيو.

وفقًا للملاحظات الأخيرة، يمكن تحديد مدى موثوقية هجوم النينيو أو اللانينو إذا:

1. بالقرب من خط الاستواء، في الجزء الشرقي من المحيط الهادئ، تتشكل رقعة من المياه الأكثر دفئًا من المعتاد في حالة النينيو والمياه الباردة في حالة لانينو.

2. إذا كان الضغط الجوي في ميناء داروين (أستراليا) يميل إلى الانخفاض، وفي جزيرة تاهيتي - إلى الزيادة، فمن المتوقع حدوث النينو. وإلا فإنه سيكون لانينهو.

يعد النينيو واللانينو من أكثر المظاهر وضوحًا لتقلب المناخ السنوي العالمي. إنها تمثل تغيرات واسعة النطاق في درجات الحرارة محيط، هطول الأمطار، دوران الغلاف الجوي، حركات الهواء العمودية فوق المحيط الهادئ الاستوائي.

الأنهار الجليدية.

عباءة.

بين القشرة وجوهر الأرض، هناك قذيفة أو عباءة سيليكات (أساسا أوليفين). الأرض، حيث تكون المادة في حالة بلاستيكية خاصة غير متبلورة، قريبة من المنصهر (يبلغ سمك الوشاح العلوي حوالي 700 كيلومتر). عباءة داخلية يبلغ سمكه حوالي 2000 كيلومتر وهو في حالة بلورية صلبة. يشغل الوشاح حوالي 83% من حجم الأرض بأكملها ويمثل ما يصل إلى 67% من كتلتها. الحد العلوي للوشاح يتبع حدود سطح موهوروفيتش على أعماق مختلفة - من 5 إلى 10 إلى 70 كم، والسفلى - على الحدود مع القلب على عمق حوالي 2900 كم.

جوهر.

ومع اقترابك من المركز، تزداد كثافة المادة وترتفع درجة حرارتها. الجزء المركزي من الكرة الأرضية، الذي يصل إلى نصف نصف القطر تقريبًا، عبارة عن نواة كثيفة من الحديد والنيكل تبلغ درجة حرارتها 4-5 آلاف كلفن، والجزء الخارجي منها منصهر ويمر إلى الوشاح. من المفترض أن درجة الحرارة في مركز الأرض أعلى منها في الغلاف الجوي للشمس. وهذا يعني أن الأرض لديها مصادر داخليةحرارة.

تشكل قشرة الأرض الرقيقة نسبيًا (أرق وأكثر كثافة تحت المحيطات منها تحت القارات) الغطاء الخارجي، الذي يتم فصله عن الوشاح الأساسي بواسطة حدود موهوروفيتش. تشكل المادة الأكثر كثافة لب الأرض، ويبدو أنها تتكون من معادن. القشرة والوشاح الداخلي واللب الداخلي صلبة، بينما اللب الخارجي سائل.

إدوارد كونونوفيتش

السمة المميزة لتطور الأرض هي تمايز المادة، والتعبير عنها هو هيكل قشرة كوكبنا. يشكل الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي والغلاف الحيوي الأصداف الرئيسية للأرض، والتي تختلف في التركيب الكيميائي والسمك وحالة المادة.

البنية الداخلية للأرض

التركيب الكيميائي للأرض(الشكل 1) يشبه تكوين الكواكب الأرضية الأخرى، مثل الزهرة أو المريخ.

بشكل عام، تسود عناصر مثل الحديد والأكسجين والسيليكون والمغنيسيوم والنيكل. محتوى العناصر الخفيفة منخفض. يبلغ متوسط ​​كثافة مادة الأرض 5.5 جرام/سم3.

هناك القليل جدًا من البيانات الموثوقة حول البنية الداخلية للأرض. دعونا ننظر إلى الشكل. 2. يصور التركيب الداخلي للأرض. تتكون الأرض من القشرة والوشاح واللب.

أرز. 1. التركيب الكيميائي للأرض

أرز. 2. البنية الداخلية للأرض

جوهر

جوهر(الشكل 3) يقع في مركز الأرض، ويبلغ نصف قطره حوالي 3.5 ألف كيلومتر. وتصل درجة حرارة نواة الشمس إلى 10.000 كلفن، أي أنها أعلى من درجة حرارة الطبقات الخارجية للشمس، وتبلغ كثافتها 13 جم/سم3 (قارن: الماء - 1 جم/سم3). ويعتقد أن النواة تتكون من سبائك الحديد والنيكل.

يتمتع اللب الخارجي للأرض بسمك أكبر من اللب الداخلي (نصف قطر 2200 كيلومتر) وهو في حالة سائلة (منصهرة). النواة الداخليةتخضع لضغوط هائلة. المواد التي يتكون منها تكون في حالة صلبة.

عباءة

عباءة- الغلاف الأرضي للأرض، والذي يحيط بنواة الأرض ويشكل 83% من حجم كوكبنا (انظر الشكل 3). وتقع حدودها السفلية على عمق 2900 كم. وينقسم الوشاح إلى جزء علوي أقل كثافة ولدناً (800-900 كم) يتكون منه الصهارة(مترجمة من اليونانية وتعني "مرهم سميك" ؛ هذه هي المادة المنصهرة في باطن الأرض - خليط مركبات كيميائيةوالعناصر، بما في ذلك الغازات، في حالة شبه سائلة خاصة)؛ والجزء السفلي بلوري، ويبلغ سمكه حوالي 2000 كيلومتر.

أرز. 3. بنية الأرض: اللب والوشاح والقشرة

قشرة الأرض

قشرة الأرض -الغلاف الخارجي للغلاف الصخري (انظر الشكل 3). وكثافته أقل بحوالي مرتين من متوسط ​​كثافة الأرض - 3 جم/سم 3 .

يفصل القشرة الأرضية عن الوشاح حدود موهوروفيتشيتش(غالبًا ما تسمى حدود موهو)، وتتميز بزيادة حادة في سرعات الموجات الزلزالية. تم تركيبه في عام 1909 من قبل عالم كرواتي أندريه موهوروفيتش (1857- 1936).

وبما أن العمليات التي تحدث في الجزء العلوي من الوشاح تؤثر على حركة المادة في القشرة الأرضية، فإنها تندمج تحت الاسم العام الغلاف الصخري(قذيفة الحجر). يتراوح سمك الغلاف الصخري من 50 إلى 200 كيلومتر.

يقع تحت الغلاف الصخري الغلاف الموري- أقل صلابة وأقل لزوجة، ولكن غلافها بلاستيكي أكثر بدرجة حرارة 1200 درجة مئوية. يمكنه عبور حدود موهو، واختراق القشرة الأرضية. الغلاف الموري هو مصدر البراكين. وتحتوي على جيوب من الصهارة المنصهرة التي تخترق القشرة الأرضية أو تصب على سطح الأرض.

تكوين وهيكل القشرة الأرضية

بالمقارنة مع الوشاح واللب، فإن قشرة الأرض عبارة عن طبقة رقيقة وصلبة وهشة للغاية. ويتكون من مادة أخف وزنا، حيث تحتوي حاليا على حوالي 90 عنصرا كيميائيا طبيعيا. وهذه العناصر ليست ممثلة بالتساوي في القشرة الأرضية. سبعة عناصر - الأكسجين والألومنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم - تشكل 98٪ من كتلة القشرة الأرضية (انظر الشكل 5).

مجموعات غريبة من العناصر الكيميائية تشكل الصخور والمعادن المختلفة. ويبلغ عمر أقدمها 4.5 مليار سنة على الأقل.

أرز. 4. هيكل القشرة الأرضية

أرز. 5. تكوين القشرة الأرضية

المعدنيةهو جسم طبيعي متجانس نسبيًا في تكوينه وخصائصه، ويتشكل في الأعماق وعلى سطح الغلاف الصخري. ومن أمثلة المعادن الماس والكوارتز والجبس والتلك وما إلى ذلك. (ستجد خصائص الخصائص الفيزيائية لمختلف المعادن في الملحق 2.) ويوضح الشكل 2 تركيبة معادن الأرض. 6.

أرز. 6. عام التركيب المعدنيأرض

الصخورتتكون من المعادن. يمكن أن تتكون من واحد أو عدة معادن.

صخور رسوبية -الطين والحجر الجيري والطباشير والحجر الرملي وما إلى ذلك - تشكلت من ترسيب المواد في البيئة المائية وعلى الأرض. إنهم يكذبون في طبقات. يسميها الجيولوجيون صفحات تاريخ الأرض، لأنها يمكن أن تتعلم عنها الظروف الطبيعيةالتي كانت موجودة على كوكبنا في العصور القديمة.

من بين الصخور الرسوبية، تتميز الصخور العضوية وغير العضوية (الفتاتية والكيميائية).

عضويتتشكل الصخور نتيجة تراكم بقايا الحيوانات والنباتات.

صخور فتاتيةتتشكل نتيجة للعوامل الجوية أو تدمير منتجات تدمير الصخور المتكونة مسبقًا بواسطة الماء أو الجليد أو الرياح (الجدول 1).

الجدول 1. الصخور الفتاتية حسب حجم الشظايا

اسم السلالة	حجم المشكل (الجزيئات)
	أكثر من 50 سم
	5 ملم - 1 سم
	1 ملم - 5 ملم
الرمال والحجارة الرملية	0.005 ملم - 1 ملم
	أقل من 0.005 ملم

كيميائيتتشكل الصخور نتيجة ترسب المواد الذائبة فيها من مياه البحار والبحيرات.

في سمك القشرة الأرضية، تتشكل الصهارة صخور نارية(الشكل 7)، على سبيل المثال الجرانيت والبازلت.

الصخور الرسوبية والنارية عند غمرها لأعماق كبيرة تحت تأثير الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة تتعرض لتغيرات كبيرة فتتحول إلى الصخور المتحولة.على سبيل المثال، يتحول الحجر الجيري إلى رخام، والحجر الرملي الكوارتز إلى كوارتزيت.

ينقسم هيكل القشرة الأرضية إلى ثلاث طبقات: الرسوبية، والجرانيت، والبازلت.

الطبقة الرسوبية(انظر الشكل 8) يتكون بشكل رئيسي من الصخور الرسوبية. يسود هنا الطين والصخر الزيتي، كما يتم تمثيل الصخور الرملية والكربونية والبركانية على نطاق واسع. توجد رواسب من هذا القبيل في الطبقة الرسوبية المعدنية, كيف فحموالغاز والنفط. كل منهم أصل عضوي. على سبيل المثال، الفحم هو نتاج تحول النباتات في العصور القديمة. يختلف سمك الطبقة الرسوبية بشكل كبير - من الغياب التام في بعض مناطق اليابسة إلى 20-25 كم في المنخفضات العميقة.

أرز. 7. تصنيف الصخور حسب المنشأ

طبقة "الجرانيت".يتكون من صخور متحولة ونارية تشبه في خصائصها الجرانيت. الأكثر شيوعًا هنا هي النيس والجرانيت والشيست البلورية وما إلى ذلك. لا توجد طبقة الجرانيت في كل مكان، ولكن في القارات التي يتم التعبير عنها جيدًا، يمكن أن يصل سمكها الأقصى إلى عدة عشرات من الكيلومترات.

طبقة "البازلتية".تتكون من صخور قريبة من البازلت. وهي صخور نارية متحولة، أكثر كثافة من صخور طبقة “الجرانيت”.

يختلف سمك القشرة الأرضية وبنيتها الرأسية. هناك عدة أنواع من القشرة الأرضية (الشكل 8). وفقا لأبسط التصنيف، يتم التمييز بين القشرة المحيطية والقارية.

تختلف القشرة القارية والمحيطية في سمكها. وهكذا، يتم ملاحظة أقصى سمك لقشرة الأرض تحت الأنظمة الجبلية. فهو حوالي 70 كم. تحت السهول يبلغ سمك القشرة الأرضية 30-40 كم، وتحت المحيطات يكون أنحف - 5-10 كم فقط.

أرز. 8. أنواع القشرة الأرضية: 1- الماء؛ 2- الطبقة الرسوبية. 3- طبقات الصخور الرسوبية والبازلت. 4 - البازلت والصخور البلورية فوق القاعدية؛ 5 – طبقة الجرانيت المتحولة. 6 – طبقة الجرانيت المافيك. 7 - عباءة عادية. 8 - عباءة مضغوطة

ويتجلى الفرق بين القشرة القارية والمحيطية في تكوين الصخور في عدم وجود طبقة جرانيتية في القشرة المحيطية. والطبقة البازلتية من القشرة المحيطية فريدة جدًا. من حيث التركيب الصخري، فهو يختلف عن الطبقة المماثلة للقشرة القارية.

ولا تسجل الحدود بين الأرض والمحيط (علامة الصفر) انتقال القشرة القارية إلى القشرة المحيطية. يحدث استبدال القشرة القارية بالقشرة المحيطية في المحيط على عمق حوالي 2450 مترًا.

أرز. 9. هيكل القشرة القارية والمحيطية

هناك أيضًا أنواع انتقالية من القشرة الأرضية - تحت المحيط وشبه القارية.

القشرة تحت المحيطيةتقع على طول المنحدرات والسفوح القارية، ويمكن العثور عليها في البحار الهامشية والبحر الأبيض المتوسط. وهي تمثل القشرة القارية بسمك يصل إلى 15-20 كم.

القشرة شبه القاريةتقع، على سبيل المثال، على أقواس الجزيرة البركانية.

على أساس المواد السبر الزلزالي -سرعة مرور الموجات الزلزالية - نحصل على بيانات عن البنية العميقة للقشرة الأرضية. وهكذا، فإن بئر كولا الفائق العمق، والذي جعل من الممكن لأول مرة رؤية عينات الصخور من عمق أكثر من 12 كم، جلب الكثير من الأشياء غير المتوقعة. كان من المفترض أنه على عمق 7 كم يجب أن تبدأ طبقة "البازلت". وفي الواقع لم يتم اكتشافه، وكان النيس هو السائد بين الصخور.

التغير في درجة حرارة القشرة الأرضية مع العمق.الطبقة السطحية من القشرة الأرضية لها درجة حرارة تحددها حرارة الشمس. هذا طبقة هيليومترية(من الكلمة اليونانية هيليو - الشمس)، التي تشهد تقلبات موسمية في درجات الحرارة. ويبلغ متوسط ​​سمكها حوالي 30 م.

يوجد أدناه طبقة أرق، والسمة المميزة لها هي درجة حرارة ثابتة تتوافق مع متوسط ​​\u200b\u200bدرجة الحرارة السنوية لموقع المراقبة. ويزداد عمق هذه الطبقة في المناخات القارية.

حتى أعمق في قشرة الأرض توجد طبقة حرارية أرضية، يتم تحديد درجة حرارتها من خلال الحرارة الداخلية للأرض وتزداد مع العمق.

تحدث الزيادة في درجة الحرارة بشكل رئيسي بسبب اضمحلال العناصر المشعة التي تشكل الصخور، وخاصة الراديوم واليورانيوم.

تسمى كمية الزيادة في درجة حرارة الصخور مع العمق التدرج الحراري الأرضي.وهي تختلف ضمن نطاق واسع إلى حد ما - من 0.1 إلى 0.01 درجة مئوية / م - وتعتمد على تكوين الصخور وظروف حدوثها وعدد من العوامل الأخرى. ترتفع درجة الحرارة تحت المحيطات بشكل أسرع مع العمق مقارنة بالقارات. في المتوسط، مع كل 100 متر من العمق، يصبح الجو أكثر دفئًا بمقدار 3 درجات مئوية.

يسمى مقلوب التدرج الحراري الأرضي مرحلة الطاقة الحرارية الأرضية.يتم قياسه في م / درجة مئوية.

تعتبر حرارة القشرة الأرضية مصدرًا مهمًا للطاقة.

جزء القشرة الأرضية الذي يمتد إلى أعماق يمكن الوصول إليها من خلال أشكال الدراسة الجيولوجية أحشاء الأرض.يتطلب باطن الأرض حماية خاصة واستخدامًا حكيمًا.

شكل وأبعاد الأرض

كلمات وعبارات

ظهرت الأفكار الأولى حول شكل وحجم الأرض في العصور القديمة. وهكذا قدم أرسطو (القرن الثالث قبل الميلاد) أول دليل على كروية الأرض عندما لاحظ ظلها المستدير على قرص القمر أثناء خسوف القمر. يتم الحصول على الإجابة الدقيقة حول شكل وحجم الأرض عن طريق قياس طول قوس الزوال بدرجة واحدة في أماكن مختلفةعلى سطح الأرض. أظهرت هذه القياسات أن طول قوس الزوال هو 1 0 في المناطق القطبية هو الأكبر ويبلغ 111.7 كم، وعند خط الاستواء هو الأصغر - 110.6 كم. وبالتالي فإن أرضنا ليست كروية الشكل. نصف القطر الاستوائي للأرض أكبر بـ 21.4 كم من نصف القطر القطبي. وهكذا توصلنا إلى استنتاج مفاده أن شكل كوكبنا يتوافق مع شكل إهليلجي للدوران.صأظهرت القياسات اللاحقة أن الأرض مضغوطة ليس فقط عند القطبين، ولكن أيضًا على طول خط الاستواء، لأن ويختلف طول أكبر وأصغر نصف قطر لخط الاستواء بمقدار 213 م، وفكرة أن الأرض كشكل إهليلجي (أو كروي) صحيحة، ولكن في الواقع فإن السطح الحقيقي للأرض أكثر تعقيدًا، لأن يوجد على سطحه منخفضات وتلال عميقة. الأقرب إلى الشكل الحديث للأرض هو الشكل المسمى Geoid .

جيويد - الشكل الذي يحدده سطح الماء الموزع بحرية. في مثل هذا الشكل، تكون قوة الجاذبية في كل مكان متعامدة مع سطحه (الشكل 1).

النتائج الحديثة للقياسات الجيولوجية تعطي القيم التالية: نصف القطر الاستوائي r أوه = 6378.16 كم، نصف القطر القطبي ص ص = 6357.78 كم، متوسط ​​نصف القطر – 6371.11 كم. طول خط الاستواء: L = 40075.696 كم؛ المساحة السطحية – 510.2 مليون كيلومتر مربع 2 حجمه 1.083 × 10 12 كم 3، الكتلة – 5.976 × 10 27 جم.

على أساس الفرق في طول خط الاستواء ( أ) والقطبية ( الخامس) نصف القطر، يتم تحديد حجم الضغط القطبي للأرض:

ص = .

وومن المعروف أن الأرض تدور حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل على مسافة متوسطة تبلغ 149.5 مليون كيلومتر. صمدة التداول 365.242 ريال. شمسي أيام متوسط ​​سرعة الدوران 29.8 كم/ث. تبلغ فترة دوران الأرض حول محورها 23 ساعة و56 دقيقة و4.1 ثانية. وتتناقص سرعة دوران الأرض تدريجياً، فيزداد طول اليوم بمقدار 0.001 ثانية في القرن. موقف محور الدوران معقد بسبب دورانه البطيء على طول مخروط دائري (دورة كاملة في 26 ألف سنة) وتذبذب المحور بفترة 18.6 سنة (ظاهرة السبق والتمايل).

1.2.

المجالات الجيوفيزيائية والخصائص الفيزيائية للأرض

كلمات وعبارات

مرحلة الطاقة الحرارية الأرضية	الميل المغناطيسي
التدرج الحراري الأرضي	الانحراف المغناطيسي
مقياس الجاذبية	مقياس المغناطيسية
مسح الجاذبية	الهجرة أقطاب مغناطيسية
شذوذ الجاذبية	مغنطة باقية
مجال الجاذبية	المغناطيسية القديمة
متساوي الأضلاع	جاذبية
الديناميكا الديناميكية	ثابت الشمسية
الخطوط المتساوية	قوة الطرد المركزي
الشذوذ المغناطيسي

تشير المجالات الجيوفيزيائية للأرض إلى المجالات الفيزيائية الطبيعية التي أنشأها هذا الكوكب. وتشمل هذه الجاذبية والمغناطيسية والحرارية والكهربائية.

مجال الجاذبية. توجد على الأرض قوة جاذبية ثابتة موجهة نحو المركز وقوة طرد مركزية. محصلة هاتين القوتين تحدد قوة الجاذبية. وحدة قياس الجاذبية في استكشاف الجاذبية سُميت على اسم جاليليو جالوم(1 سم/ث 2 = 1 جالون).

تم تحديد ميزات توزيع الجاذبية على سطح الأرض في القرن الثامن عشر من قبل عالم الرياضيات الفرنسي أ. كليروت. وكان أول من اشتق صيغة لحساب قوة الجاذبية عند أي خط عرض للشكل الكروي مع قيم الجاذبية المعروفة (تسارع الجاذبية) عند القطب وعند خط الاستواء:

ز = ز أوه+(ز ن -زأوه )الخطيئة 2 ش,

أين ز، ز أوه, ز ن - تسارع السقوط الحر، على التوالي، لخط عرض جغرافي معين (u)، عند خط الاستواء وعند القطب.

تنخفض القيم الطبيعية لتسارع الجاذبية على الأرض من 978 سم/ث 2 عند القطبين تصل سرعتها إلى 983 سم/ث 2 عند خط الاستواء. إلا أن هذه القيم تختلف بشكل كبير عن تلك التي يتم قياسها فعلياً على سطح الأرض. ويرجع هذا الاختلاف إلى التغيرات في كثافة الصخور التي تشكل الأرض. تكمن ميزة مجال الجاذبية هذه في الاستخدام المطبق لطريقة قياس الوزن. يتم قياس تسارع الجاذبية (g) باستخدام أجهزة خاصة - أجهزة قياس الجاذبية. يسمى انحراف البيانات الفعلية (ز) عن القيم النظرية لمنطقة معينة شذوذ الجاذبية. واستنادًا إلى نتائج قياسات الوزن، يتم إنشاء ملفات تعريف وخرائط وزنية. ترتبط الشذوذات الوزنية ارتباطًا وثيقًا بتوزيع الكثافة. تزداد الجاذبية فوق الصخور الكثيفة، وتقل على الصخور الأقل كثافة (الخفيفة). وبالتالي، يمكن تحديد بنية القشرة الأرضية من خلال الخرائط الوزنية. لذلك، على سبيل المثال، يتم ملاحظة قيم الجاذبية العالية (الشذوذ الإيجابي) على حواف الطابق السفلي، والصخور ذات التركيب الأساسي والفوق القاعدة (الجابرو، البريدوتيت)، وخامات المعادن الثقيلة، ويلاحظ انخفاض نسبي في قيم الجاذبية فوق الأخف وزنا. منها (الشكل 2).

م المجال المغناطيسي للأرض. كانت الخصائص المغناطيسية لكوكبنا معروفة في الصين القديمة. ملكناحالأرض عبارة عن مغناطيس عملاق يحيط به مجال مغناطيسي يمتد إلى ما وراء الكوكب إلى عدة أنصاف أقطار للأرض. مثل أي مغناطيس، لدى الأرض أقطاب مغناطيسية، والتي، مع ذلك، لا تتزامن مع الأقطاب الجغرافية، حيث يتم تحويل مركز المجال المغناطيسي بالنسبة إلى مركز كوكبنا بمقدار 430 كم (الشكل 3). وفي عام 1970، تم تحديد موقع الأقطاب المغناطيسية وفقًا لذلك: الجنوب - بالقرب من شمال جرينلاند (74 ° ن و 100 درجة W)، وشمال غرب بحر روسأالقطب الشمالي (68 درجة جنوبًا و145 درجة شرقًا).

لوحظت تقلبات علمانية وسنوية ويومية في موضع الأقطاب المغناطيسية. علاوة على ذلك، تصل التقلبات العلمانية إلى 30 0 .

ن يتجلى المجال المغناطيسي للأرض بشكل واضح من خلال تأثيره على الإبرة المغناطيسية، والتي يتم ضبطها بدقة في أي نقطة على سطح الأرض على طول خط الطول المغناطيسي. وبسبب التناقض بين القطبين المغناطيسي والجغرافي، يتم تمييز الانحراف المغناطيسي والميل في قراءات الإبرة المغناطيسية.

الانحراف المغناطيسي - زاوية انحراف الإبرة المغناطيسية (خط الطول المغناطيسي) عن خط الطول الجغرافي لمنطقة معينة. يمكن أن يكون الانحراف شرقيًا أو غربيًا (الشكل 4). الأيزوجونس –هذه هي الخطوط التي تربط النقاط على الخريطة بنفس الانحراف. يحدد الأيزوجون الصفري موضع خط الطول المغناطيسي.

م الميل المغناطيسي - زاوية ميل الإبرة المغناطيسية نحو الأفق. في نصف الكرة الشمالي، يتم إنزال الطرف الشمالي للإبرة المغناطيسية، وفي نصف الكرة الجنوبي، يتم خفض الطرف الجنوبي للإبرة. تسمى الخطوط التي تربط النقاط ذات الميل المتساوي الخطوط المتساوية. يتوافق الخط المتساوي الصفري مع خط الاستواء المغناطيسي.

وبالإضافة إلى الميل والميل، يتميز المجال المغناطيسي بقوة منخفضة لا تتجاوز 0.01 أمبير/م.لتسمى الخطوط التي تربط نقاط التوتر المتساوية الديناميكا الديناميكية. تزداد شدة المجال المغناطيسي من خط الاستواء إلى القطبين. يسمى انحراف قيم شدة المجال المغناطيسي عن القيمة المتوسطة لمنطقة معينة الشذوذات المغناطيسية. وترتبط بخصائص مغناطيسية مختلفة للصخور، بشكل مختلف يا درجة الممغنطة في المجال المغناطيسي للأرض.

بسبب عدم تجانس الخصائص المغناطيسية للصخور المختلفة، يتم البحث عن المعادن باستخدام التنقيب المغناطيسي. كما تم توضيح ملامح التركيب الجيولوجي للقشرة الأرضية (الشكل 5). تتم دراسة الخواص المغناطيسية باستخدام مقاييس المغناطيسيةليس فقط تلك الموجودة على الأرض، ولكن أيضًا تلك المثبتة على الطائرات والمركبات الفضائية.

ص فيما يتعلق بالمغنطة المتبقية للصخور، أصبح من الممكن استعادة عناصر المجال المغناطيسي القديم (موقع القطبين وكثافتهما)، مما أدى إلى ظهور فرع جديد من الجيولوجيا - المغناطيسية القديمة.أظهرت الدراسات المغناطيسية القديمة أن الأقطاب المغناطيسية كانت تتحرك باستمرار باتجاه الغرب بمعدل 1 سم/سنة على مدى الخمسمائة مليون سنة الماضية. هجرة القطب المغناطيسي(الشكل 6). ميزة أخرى للمجال المغناطيسي للأرض هي التغير الدوري في قطبية القطبين المغناطيسيين، أي. انقلاب القطب. كل 200-300 ألف سنة، يصبح القطب الشمالي لمغناطيس الأرض هو القطب الجنوبي والعكس صحيح. يستخدم مقياس الانقلاب المغناطيسي لتقسيم ومقارنة طبقات الصخور وتحديد العمر. وفقًا للمفاهيم الحديثة، فإن المجال المغناطيسي الأرضي للأرض ذو طبيعة كهرومغناطيسية. ينشأ تحت التأثير نظام معقدالتيارات الكهربائية التي تصاحب الحمل الحراري المضطرب للمادة في اللب الخارجي السائل. وبالتالي فإن الأرض تعمل مثل الدينامو (نظرية الدينامو فرنكل-إلساسر).

المجال الحراري للأرض.يتم تحديد النظام الحراري للأرض من خلال الحرارة المنبعثة من باطنها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحرارة الواردة من الشمس مهمة أيضًا لسطح الأرض. 1 سم كل دقيقة 2 يتلقى سطح الأرض حوالي 8.173 جول من الحرارة من الشمس. تسمى هذه الكمية ثابت الشمسية.وينعكس ثلث طاقة الشمس على الغلاف الجوي وسطح الأرض وينتشر.وإن إشعاع الشمس يتجاوز بشكل كبير كمية الحرارة القادمة من الأعماق (حوالي 4 × 10 –4 ي في الدقيقة). لذلك، يتم تحديد درجة الحرارة على سطح كوكبنا والطبقة العليا من الغلاف الصخري بواسطة إشعاع الشمس. يتقلب (يتغير) في أوقات مختلفة من اليوم وفي أوقات مختلفةمن السنة.

على عمق معين من السطح يوجد حزام درجة حرارة ثابتة، أي ما يعادل متوسط ​​درجة الحرارة السنوية للمنطقة. وهكذا، في موسكو، على عمق 20 مترا من السطح، لوحظت درجة حرارة ثابتة + 4.2. 0 ج، وفي باريس +11.8 0 درجة مئوية على عمق 28 م. نتحت حزام درجة الحرارة الثابتة، وتحت تأثير الحرارة الداخلية للأرض، ترتفع درجة الحرارة بمعدل 3 درجات 0 درجة مئوية لكل 100 م. ويسمى التغير في درجة الحرارة بالدرجات لكل وحدة عمق التدرج الحراري الأرضي، وفاصل العمق بالأمتار الذي تزيد عنده درجة الحرارة بمقدار 1 ˚ ، مُسَمًّى مرحلة الطاقة الحرارية الأرضية(متوسط ​​قيمته 33 م).

أظهرت دراسة تدفق الحرارة الداخلية أن قيمتها تعتمد على شدة العمليات الداخلية وعلى درجة حركة القشرة. يبلغ متوسط ​​قيمة التدفق الحراري للأرض حوالي 1.4-1.5 ميكروكالوري/سم 2 ×س. صلوحظت قيم مرتفعة لتدفق الحرارة في الهياكل الجبلية (تصل إلى 2 - 4 ميكروكالوري / سم 2 × ج)، داخل الوديان المتصدعة في تلال وسط المحيط (ما يصل إلى 2 ميكروكالوري / سم 2 × أو أكثر، حيث تصل في بعض الأماكن إلى 6.0-8.0 ميكروكالوري/سم 2 × ق). الخامسكما لوحظت قيم تدفق حراري عالية في التصدعات الداخلية لبحيرة البحر الأحمربaikal . المصادر الرئيسية للطاقة الحرارية الداخلية للأرض هي:

رالحرارة الأدينية المرتبطة بتحلل العناصر المشعة ( 238 ش، 235 ش، 232 ذ 40 ك وآخرون).

زالتمايز الجاذبي للمادة عند حدود الوشاح واللب، والذي يصاحبه إطلاق الحرارة.

كما لوحظ بالفعل، مع زيادة العمق هناك زيادة في درجة الحرارة. على سبيل المثال، في بئر كولا العميق للغاية، الموجود داخل الدرع البلوري القديم للشرقهالمنصة الأوروبية، تم اعتماد التدرج الحراري الأرضي المحسوب 1 ˚ ج على عمق 100م ودرجة الحرارة المتوقعة على عمق 15000م يجب أن تكون 150-160مع. ووهكذا تم توزيع درجة الحرارة على عمق 2500 – 3000 متر. دثم تغيرت الصورة. تضاعف حجم تدفق الحرارة، وكان التدرج في درجة الحرارة 1.7 - 2.2˚ درجة مئوية على ارتفاع 100 م. نوعلى ارتفاع 12000 متر كانت درجة الحرارة أعلى من 200 درجة ˚ ج بدلا من المتوقع 120 ˚ مع.

ص وفقا لحسابات مؤلفين مختلفين، على عمق 100 كم، لا تتجاوز درجة الحرارة 1300 - 1500 ˚ ج، لأن ومن هذه الأعماق تتدفق الحمم البركانية على السطح بدرجة حرارة 1100 - 1250 0 ج. تتقدر درجة حرارة المناطق العميقة من الوشاح واللب بحوالي 4000 - 5000 درجة مئوية. ˚ ج (الشكل 7).

ويرتبط توزيع وتغير درجة الحرارة في الطبقات العليا من القشرة الأرضية بشكل رئيسي بمصادر الحرارة المحلية، وكذلك التوصيل الحراري للصخور المختلفة.

ل يجب أن تشمل المصادر المحلية: غرف الصهارة، ومناطق الصدع ذات الدورة النشطة للمياه الحرارية، والمناطق ذات التركيزات المتزايدة للعناصر المشعة، وما إلى ذلك.معالموصلية الحرارية للصخور لها تأثير كبير على توزيع الحرارة. على سبيل المثال، تتمتع الصخور البلورية بموصلية حرارية أعلى من الصخور الرسوبية السائبة، وتكون الموصلية الحرارية على طول الطبقات أعلى بكثير منها في الاتجاه العمودي على الطبقة. ولذلك عندما يكون الحدث قريباً من العمودي فإن سماكة الصخور الرسوبية ستتميز أكثر حرارةمن عند الاستلقاء أفقيا. وهذا ما يفسر الزيادة في درجة الحرارة فوق حقول النفط، والتي تقع في الانحناءات المحدبة للتكوينات (الشكل 8).تتعد درجة حرارة باطن الأرض أحد العوامل الرئيسية التي تتحكم في تكوين تراكمات العديد من المعادن. وبالتالي، يتم تحديد تراكم الهيدروكربونات ذات تكوين الطور المختلف بواسطة درجة حرارة الخزان وضغطه، اعتمادًا على الرواسب المتكونة التي تكون في الغالب أحادية الطور (النفط أو الغاز)، أو ثنائية الطور (زيت الغاز) أو تكون في حالة حرجة. (مكثفات الغاز).توبالتالي، فإن المعلومات المتعلقة بضغط الخزان ودرجة حرارته تسمح بإجراء عمليات بحث مستهدفة عن رواسب النفط والغاز.