Koliko često, u potrazi za odgovorima na naša pitanja o tome kako svijet funkcionira, gledamo u nebo, sunce, zvijezde, gledamo daleko, daleko stotine svjetlosnih godina u potrazi za novim galaksijama. Ali, ako pogledate ispod svojih nogu, onda se ispod vaših nogu nalazi čitav podzemni svijet koji čini našu planetu - Zemlju!
Utrobe zemlje ovo je isti taj tajanstveni svijet pod našim nogama, podzemni organizam naše Zemlje na kojem živimo, gradimo kuće, postavljamo puteve, mostove i hiljadama godina razvijamo teritorije naše rodne planete.
Ovaj svijet - tajne dubine utrobe Zemlje!
Struktura Zemlje
Naša planeta pripada zemaljskim planetama i, kao i druge planete, sastoji se od slojeva. Površina Zemlje sastoji se od tvrde ljuske zemljine kore, dublje se nalazi izuzetno viskozan omotač, a u centru se nalazi metalno jezgro, koje se sastoji od dva dijela, vanjski je tečan, unutrašnji čvrst.
Zanimljivo je da su mnogi objekti svemira toliko dobro proučeni da svaki školarac zna za njih, svemirske letjelice se šalju u svemir udaljene stotine hiljada kilometara, ali ulazak u najdublje dubine naše planete i dalje ostaje nemoguć zadatak, pa šta je ispod površina Zemlje i dalje ostaje velika misterija.
Unutrašnja struktura Zemlje
Nedavno je američki geofizičar M. Herndon pretpostavio da se u središtu Zemlje nalazi prirodni „nuklearni reaktor“ od uranijuma i plutonijuma (ili torija) prečnika samo 8 km. Ova hipoteza može objasniti inverziju Zemljine magnetsko polje koji se dešava svakih 200.000 godina. Ako se ova pretpostavka potvrdi, tada bi život na Zemlji mogao završiti 2 milijarde godina ranije nego što se očekivalo, jer i uranijum i plutonijum izgaraju vrlo brzo. Njihovo iscrpljivanje će dovesti do nestanka magnetnog polja koje štiti zemlju od kratkotalasnog sunčevog zračenja i, kao posledica, do nestanka svih oblika biološkog života. Ovu teoriju komentirao je dopisni član Ruske akademije nauka V.P. Trubitsyn: „I uranijum i torijum su veoma teški elementi, koji u procesu diferencijacije primarne supstance planete mogu potonuti u centar Zemlje. Ali na atomskom nivou odnesu ih laki elementi, koji se prenose u zemljinu koru, zbog čega se sva nalazišta uranijuma nalaze u samom gornji sloj kora. Odnosno, ako bi ovi elementi bili koncentrirani u obliku klastera, mogli bi potonuti u jezgro, ali bi ih, prema preovlađujućim idejama, trebao biti mali broj. Dakle, da bi se dale izjave o Zemljinom uranijumskom jezgru, potrebno je dati razumniju procjenu količine uranijuma koja je ušla u željezno jezgro. Struktura zemlje takođe treba da bude
U jesen 2002. profesor Univerziteta Harvard A. Dziewonski i njegov student M. Ishii, na osnovu analize podataka iz više od 300.000 seizmičkih događaja prikupljenih tokom 30 godina, predložili su novi model prema kojem se tzv. jezgro leži unutar unutrašnjeg jezgra, ima oko 600 km u prečniku: Njegovo prisustvo može biti dokaz postojanja dvije faze u razvoju unutrašnjeg jezgra. Za potvrdu takve hipoteze potrebno je postaviti više veći broj seizmografi kako bi se izvršila detaljnija identifikacija anizotropije (ovisnosti fizička svojstva tvari iz smjera unutar nje), koja karakterizira samo središte Zemlje.
Pojedinačno lice planete, poput izgleda živog bića, u velikoj mjeri je određeno unutrašnjim faktorima koji nastaju u njenim dubokim utrobama. Vrlo je teško proučavati ova podzemlja, budući da su materijali koji čine Zemlju neprozirni i gusti, tako da je količina direktnih podataka o tvari dubokih zona vrlo ograničena. To uključuje: takozvani mineralni agregat (veliki sastavni dijelovi stijene) iz prirodne ultra-duboke bušotine - kimberlitsku cijev u Lesotu (Južna Afrika), koja se smatra predstavnikom stijena koje se nalaze na dubini od oko 250 km, kao i jezgro (cilindrični stub stene), podignuto iz najdubljeg bunara na svetu (12.262 m) na poluostrvu Kola. Proučavanje super dubina planete nije ograničeno na ovo. Sedamdesetih godina dvadesetog veka na teritoriji Azerbejdžana vršeno je naučno kontinentalno bušenje - bušotina Saablinskaya (8.324 m). A u Bavarskoj je početkom 90-ih godina prošlog stoljeća osnovana ultra-duboki bunar KTB-Oberpfalz je veličine preko 9.000 m.
Ima mnogo duhovitih i zanimljive metode proučavajući našu planetu, ali glavne informacije o njenoj unutrašnjoj strukturi dobivene su kao rezultat proučavanja seizmičkih valova koji nastaju uslijed potresa i snažnih eksplozija. Svakog sata se zabilježi oko 10 vibracija zemljine površine na različitim tačkama na Zemlji. U ovom slučaju nastaju seizmički valovi dva tipa: uzdužni i poprečni. Obje vrste valova mogu se širiti u čvrstom tijelu, ali samo uzdužni mogu se širiti u tekućinama. Pomjeranja zemljine površine bilježe seizmografi postavljeni širom svijeta. Zapažanja brzine kojom valovi putuju kroz zemlju omogućavaju geofizičarima da odrede gustoću i tvrdoću stijena na dubinama nepristupačnim za direktna istraživanja. Poređenje gustoća poznatih iz seizmičkih podataka i dobijenih tokom laboratorijskih eksperimenata sa stijenama (gdje se simuliraju temperatura i pritisak koji odgovaraju određenoj dubini zemlje) omogućava nam da izvedemo zaključak o materijalnom sastavu zemljine unutrašnjosti. Najnoviji geofizički podaci i eksperimenti vezani za proučavanje strukturnih transformacija minerala omogućili su modeliranje mnogih karakteristika strukture, sastava i procesa koji se odvijaju u dubinama Zemlje.
Još u 17. veku, neverovatna podudarnost obrisa obale zapadnu obalu Afrike i istočnu obalu južna amerika navelo je neke naučnike da poveruju da kontinenti "šetaju" oko planete. Ali tek tri veka kasnije, 1912. godine, nemački meteorolog Alfred Lothar Vegener je detaljno izložio svoju hipotezu o pomeranju kontinenata, koja je tvrdila da su se relativni položaji kontinenata menjali kroz istoriju Zemlje. Istovremeno je iznio mnoge argumente u prilog činjenici da su u dalekoj prošlosti kontinenti bili spojeni. Osim sličnosti obala, otkrili su podudarnost geoloških struktura, kontinuitet reliktnih planinskih lanaca i identitet fosilnih ostataka na različitim kontinentima. Profesor Wegener je aktivno branio ideju o postojanju u prošlosti jednog superkontinenta Pangea, njegovog cijepanja i potonjeg spuštanja kontinenata u različite strane. Ali ova neobična teorija nije shvaćena ozbiljno, jer se sa stanovišta tog vremena činilo potpuno nezamislivim da džinovskih kontinenata mogao samostalno da se kreće po planeti. Štaviše, sam Vegener nije bio u stanju da obezbedi odgovarajući „mehanizam“ sposoban da pomera kontinente.
Oživljavanje ideja ovog naučnika dogodilo se kao rezultat istraživanja na dnu okeana. Činjenica je da je vanjski reljef kontinentalne kore dobro poznat, ali je oceansko dno, stoljećima pouzdano prekriveno mnogim kilometrima vode, ostalo nepristupačno za proučavanje i služilo je kao nepresušni izvor svih vrsta legendi i mitova. Važan korak naprijed u proučavanju njegovog reljefa bio je pronalazak preciznog ehosonda, uz pomoć kojeg je postalo moguće kontinuirano mjeriti i snimati dubinu dna duž linije kretanja plovila. Jedan od upečatljivih rezultata intenzivnih istraživanja okeanskog dna bili su novi podaci o njegovoj topografiji. Danas je topografiju okeanskog dna lakše mapirati zahvaljujući satelitima koji vrlo precizno mjere "visinu" morske površine: to je precizno predstavljeno razlikama u nivou mora od mjesta do mjesta. Umjesto ravnog dna, lišenog ikakvih posebnosti, prekrivenog muljem, dubokim jarcima i strmim liticama, otkriveni su džinovski planinski lanci i najveći vulkani. Srednjoatlantski planinski lanac, koji siječe Atlantski okean po sredini, posebno se jasno ističe na kartama.
Ispostavilo se da okeansko dno stari kako se udaljava od srednjeokeanskog grebena, "šireći se" iz njegove središnje zone brzinom od nekoliko centimetara godišnje. Djelovanje ovog procesa može objasniti sličnost obrisa kontinentalnih rubova, ako pretpostavimo da se između dijelova razbijenog kontinenta formira novi oceanski greben, a okeansko dno, koji raste simetrično sa obe strane, formira novi okean. Atlantski okean, u sredini kojeg se nalazi Srednjoatlantski greben, vjerovatno je nastao na ovaj način. Ali ako se površina morskog dna poveća i Zemlja se ne proširi, onda se nešto u globalnoj kori mora srušiti da bi kompenziralo ovaj proces. To je upravo ono što se dešava na periferiji većine pacifik. Ovdje se litosferske ploče približavaju jedna drugoj, a jedna od sudarajućih ploča uranja pod drugu i ide duboko u Zemlju. Takva mjesta sudara obilježena su aktivnim vulkanima koji se protežu duž obale Tihog okeana, formirajući takozvani "vatreni prsten".
Direktno bušenje morskog dna i određivanje starosti izdignutih stijena potvrdili su rezultate paleomagnetskih studija. Ove činjenice su činile osnovu teorije nove globalne tektonike, odnosno tektonike litosferskih ploča, koja je napravila pravu revoluciju u znanostima o Zemlji i donijela novo razumijevanje vanjskih omotača planete. Glavna ideja ove teorije je horizontalno kretanje ploča.
Kako je rođena zemlja
Prema modernim kosmološkim konceptima, Zemlja je nastala zajedno s drugim planetama prije oko 4,5 milijardi godina od komada i krhotina koji se okreću oko mladog Sunca. Rasla je, preuzimajući okolnu materiju, sve dok nije dostigla svoju sadašnju veličinu. U početku se proces rasta odvijao vrlo brzo, a kontinuirana kiša padajućih tijela trebala je dovesti do njegovog značajnog zagrijavanja, jer se kinetička energija čestica pretvarala u toplinu. Prilikom udara pojavili su se krateri, a supstanca koja je izbačena iz njih više nije mogla savladati silu gravitacije i pala je nazad, a što su tijela koja su padala veća, to su više zagrijavala Zemlju. Energija padajućih tijela više se nije oslobađala na površini, već u dubinama planete, a da nije imala vremena da zrači u svemir. Iako je početna mješavina tvari mogla biti homogena u velikim razmjerima, zagrijavanje zemljine mase uslijed gravitacijske kompresije i bombardiranja njezinih krhotina dovelo je do topljenja smjese i nastale tekućine su se pod utjecajem odvajale od preostalih čvrstih dijelova. gravitacije. Postepena preraspodjela tvari u dubinu u skladu s gustinom trebala je dovesti do njenog odvajanja u zasebne ljuske. Lakše supstance, bogate silicijumom, odvojile su se od gušćih materija koje sadrže gvožđe i nikal i formirale prvu zemljinu koru. Otprilike milijardu godina kasnije, kada se Zemlja značajno ohladila, Zemljina kora očvrsnuo u čvrstu spoljašnju ljusku planete. Kako se hladila, Zemlja je izbacila mnogo različitih gasova iz svog jezgra (obično se to dešavalo tokom vulkanskih erupcija) – laki gasovi, kao što su vodonik i helijum, uglavnom su isparavali u svemir, ali pošto je Zemljina gravitaciona sila već bila prilično jaka, zadržala se to je blizu njegove površine strože. Oni su činili osnovu Zemljine atmosfere. Dio vodene pare iz atmosfere se kondenzovao i na Zemlji su se pojavili okeani.
Šta sad?
Zemlja nije najveća, ali ni najmanja planeta među svojim susjedima. Njegov ekvatorijalni polumjer, jednak 6378 km, je 21 km veći od polarnog zbog centrifugalne sile stvorene dnevnom rotacijom. Pritisak u centru Zemlje je 3 miliona atm, a gustina materije je oko 12 g/cm3. Masa naše planete, pronađena eksperimentalnim mjerenjima fizičke konstante gravitacije i ubrzanja gravitacije na ekvatoru, iznosi 6*1024 kg, što odgovara prosječnoj gustoći materije od 5,5 g/cm3. Gustina minerala na površini je otprilike polovina prosječne gustine, što znači da bi gustina materije u centralnim dijelovima planete trebala biti veća od prosječne vrijednosti. Zemljin moment inercije, koji zavisi od distribucije gustine materije duž poluprečnika, takođe ukazuje na značajno povećanje gustine materije od površine prema centru. Toplotni tok se konstantno oslobađa iz dubina Zemlje, a kako se toplota može prenositi samo sa toplog na hladno, temperatura u dubinama planete treba da bude viša nego na njenoj površini. Duboko bušenje je pokazalo da se temperatura povećava sa dubinom za oko 20°C na svaki kilometar i da varira od mjesta do mjesta. Ako bi se povećanje temperature nastavilo kontinuirano, onda bi u samom centru Zemlje dostiglo desetine hiljada stepeni, ali geofizička istraživanja pokazuju da bi u stvarnosti temperatura ovdje trebala biti nekoliko hiljada stepeni.
Debljina Zemljine kore (spoljne ljuske) varira od nekoliko kilometara (u okeanskim regionima) do nekoliko desetina kilometara (u planinskim predelima kontinenata). Sfera zemljine kore je veoma mala i čini samo oko 0,5% ukupne mase planete. Glavni sastav kore su oksidi silicijuma, aluminijuma, gvožđa i alkalnih metala. Kontinentalna kora, koja sadrži gornji (granitni) i donji (bazaltni) sedimentni sloj, sadrži najstarije stijene Zemlje, čija se starost procjenjuje na više od 3 milijarde godina. Okeanska kora ispod sedimentnog sloja sadrži uglavnom jedan sloj, po sastavu sličan bazaltu. Starost sedimentnog pokrivača ne prelazi 100-150 miliona godina.
Zemljinu koru od donjeg plašta odvaja još uvek misteriozni Moho sloj (nazvan po srpskom seizmologu Mohorovičiću, koji ga je otkrio 1909. godine), u kome se brzina širenja seizmičkih talasa naglo povećava.
Plašt čini oko 67% ukupne mase planete. Čvrsti sloj gornjeg omotača, koji se proteže do različitih dubina ispod okeana i kontinenata, zajedno sa zemljinom korom naziva se litosfera - najčvršća ljuska Zemlje. Ispod njega se nalazi sloj u kojem dolazi do blagog smanjenja brzine širenja seizmičkih valova, što ukazuje na posebno stanje tvari. Ovaj sloj, manje viskozan i više plastičan u odnosu na slojeve iznad i ispod, naziva se astenosfera. Vjeruje se da je supstanca plašta u neprekidnom kretanju, a sugerira se da u relativno dubokim slojevima plašta, s povećanjem temperature i pritiska, dolazi do prijelaza tvari u gušće modifikacije. Ova tranzicija je potvrđena eksperimentalnim istraživanjima.
U donjem plaštu na dubini od 2900 km nalazi se iznenadni skok ne samo u brzini longitudinalnih valova, već iu gustoći, a poprečni valovi ovdje potpuno nestaju, što ukazuje na promjenu materijalnog sastava stijena. Ovo je vanjska granica Zemljinog jezgra.
Zemljino jezgro otkriveno je 1936. Bilo ga je izuzetno teško snimiti zbog malog broja seizmičkih valova koji su dopirali do njega i vraćali se na površinu. Uz to, ekstremne temperature i pritiske jezgra dugo je bilo teško reproducirati u laboratoriji. Zemljino jezgro je podijeljen na 2 odvojena područja: tekući (VANJSKO JEZGRI) i čvrsti (BHUTPEHHE), prijelaz između njih leži na dubini od 5156 km. Gvožđe je element koji odgovara seizmičkim svojstvima jezgra i ima u izobilju u Univerzumu i predstavlja približno 35% njegove mase u jezgru planete. Prema modernim podacima, vanjsko jezgro je rotirajući mlaz rastopljenog željeza i nikla koji dobro provodi električnu energiju. S njim se povezuje nastanak Zemljinog magnetnog polja, vjerujući da, električne struje, koji teče u tečnom jezgru, stvaraju globalno magnetno polje. Sloj plašta koji je u kontaktu sa vanjskim jezgrom je pod utjecajem toga, jer su temperature u jezgru više nego u omotaču. Na nekim mjestima ovaj sloj stvara ogromne tokove topline i mase usmjerene prema površini Zemlje – perjanice.
UNUTRAŠNJE Čvrsto jezgro nije povezano sa plaštom. Vjeruje se da njegovo čvrsto stanje, uprkos visokoj temperaturi, osigurava gigantski pritisak u središtu Zemlje. Predloženo je da osim legura gvožđa i nikla, jezgro treba da sadrži i lakše elemente, kao što su silicijum i sumpor, a možda i silicijum i kiseonik. Pitanje stanja Zemljinog jezgra je još uvijek diskutabilno. Kako se udaljavate od površine, kompresija kojoj je supstanca izložena se povećava. Proračuni pokazuju da u Zemljinom jezgru pritisak može dostići 3 miliona atm. U ovom slučaju se čini da su mnoge tvari metalizirane - prelaze u metalno stanje. Postojala je čak i hipoteza da se Zemljino jezgro sastoji od metalnog vodonika.
Da biste razumjeli kako su geolozi kreirali model strukture Zemlje, morate znati osnovna svojstva i njihove parametre koji karakteriziraju sve dijelove Zemlje. Ova svojstva (ili karakteristike) uključuju:
1. Fizička - gustina, elastična magnetna svojstva, pritisak i temperatura.
2. Hemijski - hemijski sastav i hemijska jedinjenja, distribucija hemijski elementi u Zemlji.
Na osnovu toga se utvrđuje izbor metoda za proučavanje sastava i strukture Zemlje. Pogledajmo ih ukratko.
Prije svega, napominjemo da su sve metode podijeljene na:
· direktan - zasnovan na direktnom proučavanju minerala i stijena i njihovog smještaja u slojevima Zemlje;
· indirektno - zasnovano na proučavanju fizičko-hemijskih parametara minerala, stena i slojeva pomoću instrumenata.
Direktnim metodama možemo proučavati samo gornji dio Zemlje, jer... najdublji bunar (Kola) dostigao je ~12 km. O dubljim dijelovima se može suditi po vulkanskim erupcijama.
Duboka unutrašnja struktura Zemlje proučava se indirektnim metodama, uglavnom kompleksom geofizičkih metoda. Pogledajmo glavne.
1.Seizmička metoda(grč. seismos - podrhtavanje) - zasniva se na fenomenu pojave i širenja elastičnih vibracija (ili seizmičkih talasa) u različitim medijima. Elastične vibracije nastaju u Zemlji prilikom potresa, pada meteorita ili eksplozije i počinju se širiti različitim brzinama od izvora njihovog nastanka (izvora potresa) do površine Zemlje. Postoje dvije vrste seizmičkih valova:
1-longitudinalni P-talasi (najbrži), prolaze kroz sve medije - čvrste i tečne;
2-poprečni S-talasi, sporiji i putuju samo kroz čvrste medije.
Seizmički talasi tokom potresa javljaju se na dubinama od 10 km do 700 km. Brzina seizmičkih valova ovisi o elastičnim svojstvima i gustoći stijena koje prelaze. Došavši do površine Zemlje, čini se da je osvjetljavaju i daju predstavu o okruženju kroz koje su prešli. Promjena brzina daje ideju o heterogenosti i slojevitosti Zemlje. Osim promjena u brzini, seizmički valovi doživljavaju lom prilikom prolaska kroz nehomogene slojeve ili refleksiju od površine koja razdvaja slojeve.
2.Gravimetrijska metoda zasniva se na proučavanju ubrzanja gravitacije Dg, koje ne zavisi samo od geografske širine, već i od gustoće Zemljine materije. Na osnovu proučavanja ovog parametra utvrđena je heterogenost u raspodjeli gustine u različitim dijelovima Zemlje.
3.Magnetometrijska metoda- na osnovu proučavanja magnetnih svojstava Zemljine supstance. Brojna mjerenja su pokazala da se različite stijene međusobno razlikuju po magnetskim svojstvima. To dovodi do formiranja područja s nehomogenim magnetskim svojstvima, što omogućava procjenu strukture Zemlje.
Upoređujući sve karakteristike, naučnici su stvorili model strukture Zemlje, u kojem se razlikuju tri glavna regiona (ili geosfere):
1-Zemljina kora, 2-Zemljin omotač, 3-Zemljino jezgro.
Svaki od njih je pak podijeljen na zone ili slojeve. Razmotrimo ih i sumiramo glavne parametre u tabeli.
1.Zemljina kora(sloj A) je gornja ljuska Zemlje, njena debljina se kreće od 6-7 km do 75 km.
2.Zemljin omotač dijeli se na gornji (sa slojevima: B i C) i donji (sloj D).
3. Jezgro - podijeljeno na vanjsko (sloj E) i unutrašnje (sloj G), između kojih se nalazi tranzicijska zona- sloj F.
Granica između zemljine kore i plašta je dio Mohorovičić, između plašt i jezgro takođe oštra granica - divizija Gutenberg.
Tabela pokazuje da brzina uzdužnih i poprečnih talasa raste od površine ka dubljim sferama Zemlje.
Karakteristika gornjeg plašta je prisustvo zone u kojoj brzina posmičnih valova naglo pada na 0,2-0,3 km/sec. To se objašnjava činjenicom da je, uz čvrsto stanje, plašt djelomično predstavljen talinom. Ovaj sloj smanjenih brzina naziva se astenosfera. Njegova debljina je 200-300 km, dubina 100-200 km.
Na granici plašta i jezgra dolazi do naglog smanjenja brzine longitudinalnih valova i slabljenja brzine transverzalnih valova. Na osnovu toga, pretpostavljeno je da je vanjsko jezgro u stanju rastopljenog.
Prosječne vrijednosti gustine za geosfere pokazuju njeno povećanje prema jezgru.
Sljedeće daje ideju o hemijskom sastavu Zemlje i njenih geosfera:
1- hemijski sastav zemljine kore,
2 - hemijski sastav meteorita.
Hemijski sastav zemljine kore je dovoljno detaljno proučen – poznati su njen hemijski sastav i uloga hemijskih elemenata u formiranju minerala i stijena. Situacija je teža sa proučavanjem hemijskog sastava plašta i jezgra. To još ne možemo učiniti direktnim metodama. Stoga se koristi komparativni pristup. Polazna tačka je pretpostavka protoplanetarne sličnosti između sastava meteorita koji su pali na Zemlju i unutrašnjih geosfera Zemlje.
Svi meteoriti koji su udarili u Zemlju podijeljeni su u vrste prema svom sastavu:
1-gvožđe, sastoji se od Ni i 90% Fe;
2-gvozdeno kamenje (sideroliti) se sastoji od Fe i silikata,
3-kamen, koji se sastoji od Fe-Mg silikata i inkluzija nikl željeza.
Na osnovu analize meteorita, eksperimentalnih studija i teorijskih proračuna, naučnici pretpostavljaju (prema tabeli) da je hemijski sastav jezgra nikl gvožđe. Istina, u poslednjih godina izraženo je gledište da osim Fe-Ni, jezgro može sadržavati i nečistoće S, Si ili O. Za plašt, hemijski spektar je određen Fe-Mg silikatima, tj. vrsta olivin-piroksena pirolitčini donji plašt, a gornji - stijene ultrabazičnog sastava.
Hemijski sastav Zemljina kora obuhvata maksimalan raspon hemijskih elemenata, koji se otkriva u raznovrsnosti do sada poznatih mineralnih vrsta. Kvantitativni odnos između hemijskih elemenata je prilično velik. Poređenje najčešćih elemenata u zemljinoj kori i plaštu pokazuje da vodeću ulogu imaju Si, Al i O 2.
Dakle, uzevši u obzir osnovne fizičke i hemijske karakteristike Zemljišta, vidimo da im vrijednosti nisu iste, raspoređena su zonski. Dakle, dajući ideju o heterogenoj strukturi Zemlje.
Struktura Zemljine kore
Vrste stijena koje smo ranije razmatrali - magmatske, sedimentne i metamorfne - učestvuju u strukturi zemljine kore. Prema svojim fizičko-hemijskim parametrima, sve stene zemljine kore grupisane su u tri velika sloja. Odozdo prema gore je: 1-bazalt, 2-granit-gnajs, 3-sedimentni. Ovi slojevi u zemljinoj kori su neravnomjerno raspoređeni. Prije svega, to se izražava u fluktuacijama snage svakog sloja. Osim toga, nemaju svi dijelovi kompletan set slojeva. Stoga je detaljnije istraživanje omogućilo da se razlikuju četiri tipa zemljine kore na osnovu sastava, strukture i debljine: 1-kontinentalna, 2-okeanska, 3-subkontinentalna, 4-suboceanska.
1. Kontinentalni tip- ima debljinu od 35-40 km do 55-75 km u planinskim strukturama, sadrži sva tri sloja. Bazaltni sloj se sastoji od stijena gabro tipa i metamorfnih stijena amfibolitne i granulitne facije. Naziva se tako jer su njegovi fizički parametri bliski bazaltima. Sastav granitnog sloja je gnajs i granit-gnajs.
2.Okeanski tip- oštro se razlikuje od kontinentalnog po debljini (5-20 km, prosječno 6-7 km) i odsustvu granit-gnajs sloja. Njegova struktura uključuje dva sloja: prvi sloj je sedimentni, tanak (do 1 km), drugi sloj je bazalt. Neki naučnici identifikuju treći sloj, koji je nastavak drugog, tj. ima bazaltni sastav, ali je sastavljen od ultrabazičnih plaštnih stijena koje su pretrpjele serpentinizaciju.
3.Subkontinentalni tip- obuhvata sva tri sloja i stoga je blizak kontinentalnom. Ali odlikuje ga manja debljina i sastav granitnog sloja (manje gnajsa i više kiselih vulkanskih stijena). Ovaj tip se nalazi na granici kontinenata i okeana sa intenzivnim vulkanizmom.
4. Subokeanski tip- nalazi se u dubokim koritima zemljine kore (unutrašnja mora kao što su Crno i Sredozemno more). Od okeanskog se razlikuje po većoj debljini sedimentnog sloja do 20-25 km.
Problem formiranja zemljine kore.
Prema Vinogradovu, proces formiranja zemljine kore odvijao se po principu zona topljenja. Suština procesa: supstanca Proto-Zemlje, bliska meteoritu, istopila se kao rezultat radioaktivnog zagrijavanja i lakši silikatni dio je izašao na površinu, a Fe-Ni se koncentrisao u jezgru. Tako je došlo do formiranja geosfera.
Treba napomenuti da su zemljina kora i čvrsti dio gornjeg omotača spojeni u litosfera, ispod kojeg se nalazi astenosfera.
Tektonosfera- ovo je litosfera i dio gornjeg omotača do dubine od 700 km (tj. do dubine najdubljih žarišta potresa). Nazvan je tako jer se ovdje odvijaju glavni tektonski procesi koji određuju restrukturiranje ove geosfere.
Sadržaj članka
GRAĐEVINSKO ZEMLJIŠTE. Planeta Zemlja se sastoji od tanke, tvrde ljuske (kore debljine 10–100 km), okruženo gustom vodenom hidrosferom i gustom atmosfera. Zemljina unutrašnjost je podijeljena na tri glavna područja: koru, plašt i jezgro. Zemljina kora je gornji dio Zemljine čvrste ljuske, čija se debljina kreće od jednog (ispod okeana) do nekoliko desetina kilometara. (ispod kontinenata). Sastoji se od sedimentnih slojeva i poznatih minerala i stijena. Njegove dublje slojeve sastoje se od raznih bazalta. Ispod kore nalazi se tvrdi silikatni sloj (verovatno napravljen od olivina) koji se zove plašt, Debljine 1-3 hiljade km, okružuje tečni dio jezgra, čiji je središnji dio prečnika oko 2000 km čvrst.
Atmosfera.
Zemlja je, kao i većina drugih planeta, okružena plinovitim omotačem - atmosferom koja se sastoji uglavnom od dušika i kisika. Nijedna druga planeta nema atmosferu sa istim hemijskim sastavom kao Zemljina. Vjeruje se da je nastao kao rezultat dugotrajnog hemijskog i biološka evolucija. Zemljina atmosfera je podijeljena na nekoliko regija prema promjenama temperature, hemijskom sastavu, psihičko stanje i stepen jonizacije molekula i atoma vazduha. Gusti, prozračni slojevi zemljine atmosfere nisu deblji od 4-5 km. Više, atmosfera je vrlo razrijeđena: njena gustina se smanjuje otprilike tri puta na svakih 8 km uspona. U ovom slučaju temperatura zraka prvo u troposferi opada na 220 K, ali na visini od nekoliko desetina kilometara u stratosferi počinje da raste do 270 K na visini od oko 50 km, gdje je granica sa sljedećim slojem. atmosfera prolazi - mezosfera(srednja atmosfera). Do povećanja temperature u gornjoj stratosferi dolazi zbog efekta zagrijavanja ovdje apsorbiranog ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja, koje ne prodire u niže slojeve atmosfere. U mezosferi temperatura ponovo pada na skoro 180 K, nakon čega preko 180 km termosfera njegov vrlo snažan rast počinje do vrijednosti preko 1000 K. Na visinama iznad 1000 km, termosfera se pretvara u egzosferu , iz koje dolazi do disipacije atmosferskih gasova u međuplanetarni prostor. Povećanje temperature povezano je s jonizacijom atmosferskih plinova - pojavom elektroprovodljivih slojeva, koji se općenito nazivaju zemljina jonosfera.
Hidrosfera.
Važna karakteristika Zemlje je velika količina vode koja se stalno nalazi u različitim omjerima u sva tri agregatna stanja– plinoviti (vodena para u atmosferi), tečni (rijeke, jezera, mora, okeani i, u manjoj mjeri, atmosfera) i čvrsti (snijeg i led, uglavnom u glečerima X). Hvala za bilans vode ukupno voda na Zemlji se mora čuvati. Svjetski okeani zauzimaju većina površine Zemlje (361,1 milion km 2 ili 70,8% površine Zemlje), njena prosečna dubina je oko 3800 m, najveća je 11 022 m (Marijanski rov u Tihom okeanu), zapremina vode je 1370 miliona km 3 , prosječni salinitet 35 g/l. Površina savremenih glečera je oko 11% površine kopna, što je 149,1 miliona km 2 (» 29,2%). Kopno se uzdiže iznad nivoa Svjetskog okeana u prosjeku za 875 m (najviša visina je 8848 m - vrh Chomolungma na Himalajima). Vjeruje se da postojanje sedimentnih stijena, čija starost (prema analizi radioizotopa) prelazi 3,7 milijardi godina, služi kao dokaz postojanja ogromnih vodenih površina na Zemlji već u onom dalekom dobu kada su, po svoj prilici, prvi živi pojavili su se organizmi.
Svjetski ocean.
Svjetski okeani se konvencionalno dijele na četiri okeana. Najveći i najdublji od njih je Tihi okean. Sa površinom od 178,62 miliona km2, zauzima polovinu ukupne vodene površine Zemlje. Njegova prosječna dubina (3980 m) veća je od prosječne dubine Svjetskog okeana (3700 m). U njenim granicama je i najdublji rov - Marijana (11.022 m). Više od polovine zapremine vode u Svetskom okeanu koncentrisano je u Tihom okeanu (710,4 od 1341 miliona km 3). Drugi po veličini je Atlantski okean. Njegova površina je 91,6 miliona km 2, prosječna dubina je 3600 m, najveća je 8742 m (na području Portorika), zapremina je 329,7 miliona km 3. Sljedeći po veličini je Indijski okean, koji zauzima površinu od 76,2 miliona km 2, prosječnu dubinu od 3710 m, najveću dubinu od 7729 m (u blizini Sundskih ostrva) i zapreminu vode od 282,6 miliona km 3. Najmanji i najhladniji Arktički okean, sa površinom od samo 14,8 miliona km2. Zauzima 4% Svjetskog okeana). prosječna dubina 1220 m (maksimalno 5527 m), zapremina vode 18,1 miliona km 3. Ponekad tzv Južni okean (privremeni naziv južnim dijelovima Atlantski, Indijski i Pacifički okeani uz Antarktički kontinent). Okeani uključuju mora. Za život Zemlje ogromnu ulogu igra kruženje vode koje se stalno dešava (krug vlage). To je kontinuirani zatvoreni proces kretanja vode u atmosferi, hidrosferi i zemljinoj kori, koji se sastoji od isparavanja, prijenosa vodene pare u atmosferi, kondenzacije pare, padavina i oticanja vode u Svjetski ocean. U ovom pojedinačnom procesu postoji kontinuirani prijelaz vode sa površine zemlje u atmosferu i natrag.
golfska struja(eng. Gulf Stream) – sistem tople struje u sjevernom dijelu Atlantskog oceana, proteže se 10 hiljada km od obala poluotoka Florida do ostrva Spitsbergen i Novaya Zemlya. Brzina od 6-10 km/h u Floridskom tjesnacu do 3-4 km/h u području banke B. Newfoundland, temperatura površinske vode, respektivno, od 24-28 do 10-20 ° C Prosječan protok vode u Floridskom moreuzu je 25 miliona m 3/s (20 puta veći od ukupnog protoka svih rijeka na svijetu). Golfska struja prelazi u Sjevernoatlantsku struju (40° W), koja pod utjecajem zapadnih i jugozapadnih vjetrova prati do obale Skandinavskog poluotoka, utječući na klimu Evrope.
Elniño- topla pacifička ekvatorijalna struja koja se javlja svakih nekoliko godina. U proteklih 20 godina uočeno je pet aktivnih Elniño ciklusa: 1982–1983, 1986–1987, 1991–1993, 1994–1995 i 1997–1998, tj. u prosjeku svake 3-4 godine.
Tokom godina izvan Elniña, duž cijele pacifičke obale Južne Amerike, zbog obalnog uzdizanja hladnih dubokih voda uzrokovanih hladnom površinskom Peruanskom strujom, temperatura površine oceana fluktuira unutar uskog sezonskog raspona - od 15°C do 19° C. Tokom perioda Elnino, temperatura površine okeana u priobalnom pojasu raste za 6–10° C. Tokom Elnina u ekvatorskoj regiji, ova struja se zagrijava više nego obično. Zbog toga pasati slabe ili uopšte ne duvaju. Zagrijana voda, šireći se na strane, vraća se na američku obalu. Ustaje anomalna zona konvekcija, a kiša i uragani pogodili su Centralnu i Južnu Ameriku. Globalno zagrijavanje moglo bi dovesti do katastrofalnih posljedica u bliskoj budućnosti. Čitave vrste životinja i biljaka izumiru jer nemaju vremena da se prilagode klimatskim promjenama. Zbog topljenja polarnog leda nivo mora bi mogao porasti i za metar, a otoka bi bilo i manje. Zagrevanje bi moglo da dostigne 8 stepeni u roku od jednog veka.
Nenormalni vremenski uslovi na kugli zemaljskoj tokom Elninskih godina. U tropima dolazi do povećanja padavina u područjima istočno od centralnog Tihog okeana i smanjenja u sjevernoj Australiji, Indoneziji i Filipinima. U decembru-februaru, padavine iznad normale bilježe se na obali Ekvadora, u sjeverozapadnom Peruu, iznad južnog Brazila, centralne Argentine i iznad ekvatorijalnog, istočnog dijela Afrike, a tokom juna-avgusta - u zapadnom dijelu SAD-a i iznad centralnog Čilea. .
Elniño događaji su također odgovorni za velike anomalije temperature zraka širom svijeta. Tokom ovih godina postoje izraziti porasti temperature. Toplije od normalnih uslova u periodu decembar-februar bili su nad jugoistočnom Azijom, nad Primorjem, Japanom, Japanskim morem, nad jugoistočnom Afrikom i Brazilom, te jugoistočnom Australijom. Temperature iznad normalnih se takođe primećuju u junu-avgustu zapadna obala Južne Amerike i preko jugoistočnog Brazila. Hladnije zime (decembar-februar) javljaju se na jugozapadnoj obali Sjedinjenih Država.
Laninho. Lanino se, za razliku od Elniña, manifestira kao smanjenje temperature površinske vode u istočnom tropskom Tihom oceanu. Ovakve pojave su uočene 1984–1985, 1988–1989 i 1995–1996. Tokom ovog perioda, u istočnom Tihom okeanu nastupa neobično hladno vrijeme. Vjetrovi pomjeraju zonu toplu vodu a "jezik" hladnih voda proteže se na 5000 km, na području Ekvadora - Samoanska ostrva, tačno na mjestu gdje bi tokom Elniña trebao postojati pojas toplih voda. Tokom ovog perioda, jake monsunske kiše se zapažaju u Indokini, Indiji i Australiji. Zemlje Kariba i Sjedinjene Američke Države pate od suša i tornada.
Nenormalni vremenski uslovi na planeti tokom Laninhovih godina. Tokom perioda Laniño, padavine se povećavaju u zapadnom ekvatorijalnom Pacifiku, Indoneziji i Filipinima, a skoro potpuno izostaju u istočnom dijelu okeana. Najviše padavina pada u periodu decembar-februar u sjevernoj Južnoj Americi i više Južna Afrika, au junu i avgustu iznad jugoistočne Australije. Sušniji uslovi se javljaju na obalama Ekvadora, sjeverozapadnog Perua i ekvatorijalne istočne Afrike tokom decembra-februara, te nad južnim Brazilom i centralnom Argentinom tokom juna-avgusta. Širom svijeta postoje velika odstupanja od norme. Posmatrano najveći broj područja sa nenormalno hladnim uslovima, kao što su hladne zime u Japanu i primorju, iznad južne Aljaske i zapadno-centralne Kanade, i hladnih ljeta u jugoistočnoj Africi, Indiji i jugoistočnoj Aziji. Na jugozapad Sjedinjenih Država stižu toplije zime.
Lanino, kao i Elniño, najčešće se javlja od decembra do marta. Razlika je u tome što se Elniño javlja u prosjeku jednom u tri do četiri godine, dok se Lanino javlja jednom u šest do sedam godina. Oba fenomena nose sa sobom povećan iznos uragani, ali tokom Lanina ih je tri do četiri puta više nego tokom Elniña.
Prema nedavnim zapažanjima, pouzdanost Elniño ili Lanino napada može se utvrditi ako:
1. Blizu ekvatora, u istočnom dijelu Tihog okeana, formira se dio toplije vode nego inače u slučaju Elniña i hladnije vode u slučaju Lanina.
2. Ako atmosferski pritisak u luci Darwin (Australija) teži smanjenju, a na ostrvu Tahiti - porastu, onda se očekuje Elnino. Inače će to biti Laninho.
Elniño i Lanino su najizraženije manifestacije globalne godišnje klimatske varijabilnosti. Oni predstavljaju velike promjene temperature ocean, padavine, atmosferska cirkulacija, vertikalna kretanja zraka iznad tropskog Tihog okeana.
Glečeri.
Mantle.
Između kore i jezgra Zemlje nalazi se silikatna (uglavnom olivin) ljuska, odnosno plašt. Zemlja, u kojoj je supstanca u posebnom plastičnom, amorfnom stanju, blizu rastaljenog (gornji plašt je debeo oko 700 km). Unutrašnji plašt oko 2000 km debljine je u čvrstom kristalnom stanju. Plašt zauzima oko 83% zapremine cele Zemlje i čini do 67% njene mase. Gornja granica plašta prati granicu Mohorovičićeve površine na različitim dubinama - od 5–10 do 70 km, a donji - na granici sa jezgrom na dubini od oko 2900 km.
Core.
Kako se približavate centru, gustina supstance se povećava i temperatura raste. Središnji dio globusa, do otprilike polovine polumjera, je gusto željezo-nikl jezgro s temperaturom od 4-5 hiljada kelvina, čiji je vanjski dio otopljen i prelazi u plašt. Pretpostavlja se da je temperatura u samom centru Zemlje viša nego u atmosferi Sunca. To znači da Zemlja ima interni izvori toplota.
Relativno tanka Zemljina kora (tanja i gušća ispod okeana nego ispod kontinenata) čini spoljni omotač, koji je Mohorovićevom granicom odvojen od donjeg plašta. Najgušći materijal čini jezgro Zemlje, koje se očigledno sastoji od metala. Kora, unutrašnji omotač i unutrašnje jezgro su čvrsti, dok je spoljno jezgro tečno.
Edward Kononovich
Karakteristična karakteristika evolucije Zemlje je diferencijacija materije, čiji je izraz struktura ljuske naše planete. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera čine glavne ljuske Zemlje, koje se razlikuju po hemijskom sastavu, debljini i stanju materije.
Unutrašnja struktura Zemlje
Hemijski sastav Zemlje(Sl. 1) je sličan sastavu drugih zemaljskih planeta, kao što su Venera ili Mars.
Generalno, preovlađuju elementi kao što su gvožđe, kiseonik, silicijum, magnezijum i nikl. Sadržaj lakih elemenata je nizak. Prosječna gustina Zemljine supstance je 5,5 g/cm 3 .
Postoji vrlo malo pouzdanih podataka o unutrašnjoj strukturi Zemlje. Pogledajmo sl. 2. Prikazuje unutrašnju strukturu Zemlje. Zemlja se sastoji od kore, plašta i jezgra.
Rice. 1. Hemijski sastav Zemlje
Rice. 2. Unutrašnja struktura Zemlje
Core
Core(Sl. 3) nalazi se u centru Zemlje, njegov radijus je oko 3,5 hiljada km. Temperatura jezgra dostiže 10.000 K, odnosno viša je od temperature vanjskih slojeva Sunca, a njegova gustina je 13 g/cm 3 (uporedi: voda - 1 g/cm 3). Vjeruje se da je jezgro sastavljeno od legura željeza i nikla.
Vanjsko jezgro Zemlje ima veću debljinu od unutrašnjeg jezgra (radijus 2200 km) i nalazi se u tečnom (rastopljenom) stanju. Unutrašnje jezgro podložan ogromnom pritisku. Supstance koje ga čine su u čvrstom stanju.
Mantle
Mantle- Zemljina geosfera, koja okružuje jezgro i čini 83% zapremine naše planete (vidi sliku 3). Njegova donja granica nalazi se na dubini od 2900 km. Plašt je podijeljen na manje gust i plastičan gornji dio (800-900 km), od kojeg se formira magma(u prijevodu s grčkog znači "gusta mast"; ovo je rastopljena tvar unutrašnjosti zemlje - mješavina hemijska jedinjenja i elementi, uključujući gasove, u posebnom polutečnom stanju); i kristalni donji, debljine oko 2000 km.
Rice. 3. Građa Zemlje: jezgro, plašt i kora
Zemljina kora
Zemljina kora - spoljni omotač litosfere (vidi sliku 3). Njegova gustina je otprilike dva puta manja od prosječne gustine Zemlje - 3 g/cm 3 .
Odvaja zemljinu koru od plašta Mohorovičić granica(često se naziva Moho granica), karakterizirano naglim povećanjem brzina seizmičkih valova. Postavio ju je 1909. godine hrvatski naučnik Andrej Mohorovičić (1857- 1936).
Budući da procesi koji se odvijaju u najgornjem dijelu plašta utiču na kretanje materije u zemljinoj kori, oni se objedinjuju pod opštim nazivom litosfera(kamena školjka). Debljina litosfere kreće se od 50 do 200 km.
Ispod se nalazi litosfera astenosfera- manje tvrda i manje viskozna, ali više plastična ljuska s temperaturom od 1200°C. Može preći Moho granicu, prodrijeti u zemljinu koru. Astenosfera je izvor vulkanizma. Sadrži džepove rastopljene magme, koja prodire u zemljinu koru ili se izliva na površinu zemlje.
Sastav i struktura zemljine kore
U poređenju sa plaštom i jezgrom, zemljina kora je veoma tanak, tvrd i krhak sloj. Sastoji se od lakše supstance, koja trenutno sadrži oko 90 prirodnih hemijskih elemenata. Ovi elementi nisu podjednako zastupljeni u zemljinoj kori. Sedam elemenata - kiseonik, aluminijum, gvožđe, kalcijum, natrijum, kalijum i magnezijum - čine 98% mase zemljine kore (vidi sliku 5).
Neobične kombinacije hemijskih elemenata formiraju različite stijene i minerale. Najstariji od njih stari su najmanje 4,5 milijardi godina.
Rice. 4. Struktura zemljine kore
Rice. 5. Sastav zemljine kore
Mineral je relativno homogeno prirodno tijelo po svom sastavu i svojstvima, formirano kako u dubinama tako i na površini litosfere. Primeri minerala su dijamant, kvarc, gips, talk, itd. (Karakteristike fizičkih svojstava različitih minerala ćete naći u Dodatku 2.) Sastav minerala na Zemlji prikazan je na Sl. 6.
Rice. 6. General mineralni sastav zemlja
Kamenje sastoje se od minerala. Mogu se sastojati od jednog ili više minerala.
sedimentne stijene - glina, krečnjak, kreda, pješčenjak itd. - nastali su taloženjem tvari u vodenoj sredini i na kopnu. Leže u slojevima. Geolozi ih nazivaju stranicama istorije Zemlje, jer mogu da uče prirodni uslovi koji su postojali na našoj planeti u davna vremena.
Među sedimentnim stijenama razlikuju se organogene i anorganogene (klastične i kemogene).
Organogena Stijene nastaju kao rezultat nakupljanja životinjskih i biljnih ostataka.
Klastične stene nastaju kao rezultat trošenja, uništavanja vodom, ledom ili vjetrom produkata razaranja prethodno formiranih stijena (tablica 1).
Tabela 1. Klastične stijene ovisno o veličini fragmenata
|
Ime rase |
Veličina kvara (čestica) |
|
Više od 50 cm |
|
|
5 mm - 1 cm |
|
|
1 mm - 5 mm |
|
|
Pijesak i pješčenjak |
0,005 mm - 1 mm |
|
Manje od 0,005 mm |
Chemogenic Stijene nastaju kao rezultat taloženja tvari otopljenih u njima iz voda mora i jezera.
U debljini zemljine kore nastaje magma magmatskih stijena(Sl. 7), na primjer granit i bazalt.
Sedimentne i magmatske stijene, kada su potopljene na velike dubine pod utjecajem pritiska i visokih temperatura, podliježu značajnim promjenama, pretvarajući se u metamorfne stene. Na primjer, krečnjak se pretvara u mermer, kvarcni peščar u kvarcit.
Struktura zemljine kore podijeljena je na tri sloja: sedimentni, granit i bazalt.
Sedimentni sloj(vidi sliku 8) formiraju uglavnom sedimentne stijene. Ovdje prevladavaju gline i škriljci, a široko su zastupljene pješčane, karbonatne i vulkanske stijene. U sedimentnom sloju postoje naslage takvih mineral, Kako ugalj, plin, nafta. Svi oni organskog porijekla. Na primjer, ugalj je proizvod transformacije biljaka drevnih vremena. Debljina sedimentnog sloja uvelike varira - od potpunog odsustva u nekim kopnenim područjima do 20-25 km u dubokim depresijama.
Rice. 7. Klasifikacija stijena prema porijeklu
Sloj "granita". sastoji se od metamorfnih i magmatskih stijena, sličnih po svojstvima granitu. Ovdje su najčešći gnajsi, graniti, kristalni škriljci itd. Granitni sloj se ne nalazi svuda, ali na kontinentima gdje je dobro izražen, njegova maksimalna debljina može doseći i nekoliko desetina kilometara.
"Basalt" sloj formirane od stijena bliskih bazaltima. To su metamorfizovane magmatske stijene, gušće od stijena „granitnog” sloja.
Debljina i vertikalna struktura zemljine kore su različite. Postoji nekoliko tipova zemljine kore (slika 8). Prema najjednostavnijoj klasifikaciji, pravi se razlika između okeanske i kontinentalne kore.
Debljina kontinentalne i oceanske kore varira. Dakle, maksimalna debljina zemljine kore se uočava pod planinskim sistemima. To je oko 70 km. Pod ravnicama je debljina zemljine kore 30-40 km, a ispod okeana je najtanja - samo 5-10 km.
Rice. 8. Vrste zemljine kore: 1 - voda; 2- sedimentni sloj; 3—preslojavanje sedimentnih stijena i bazalta; 4 - bazalti i kristalne ultrabazične stijene; 5 – granitno-metamorfni sloj; 6 – granulit-mafični sloj; 7 - normalni plašt; 8 - dekomprimirani plašt
Razlika između kontinentalne i okeanske kore u sastavu stijena očituje se u tome što u okeanskoj kori nema granitnog sloja. I bazaltni sloj okeanske kore je veoma jedinstven. Po sastavu stijena razlikuje se od sličnog sloja kontinentalne kore.
Granica između kopna i okeana (nulta oznaka) ne bilježi prijelaz kontinentalne kore u okeansku. Zamjena kontinentalne kore okeanskom korom događa se u okeanu na dubini od približno 2450 m.
Rice. 9. Struktura kontinentalne i okeanske kore
Postoje i prijelazni tipovi zemljine kore - suboceanski i subkontinentalni.
Suboceanska kora smješteni duž kontinentalnih padina i podnožja, mogu se naći u rubnim i mediteranskim morima. Predstavlja kontinentalnu koru debljine do 15-20 km.
Subkontinentalna kora smještene, na primjer, na vulkanskim otočnim lukovima.
Na osnovu materijala seizmičko sondiranje - brzina prolaska seizmičkih talasa - dobijamo podatke o dubokoj strukturi zemljine kore. Tako je superduboka Kola, koja je po prvi put omogućila da se vide uzorci stijena sa dubine veće od 12 km, donijela mnogo neočekivanih stvari. Pretpostavljalo se da bi na dubini od 7 km trebao početi “bazaltni” sloj. U stvarnosti, nije otkriven, a među stijenama su prevladavali gnajsovi.
Promjena temperature zemljine kore sa dubinom. Površinski sloj zemljine kore ima temperaturu koju određuje sunčeva toplota. Ovo heliometrijskog sloja(od grčkog helio - Sunce), doživljava sezonske fluktuacije temperature. Prosječna debljina mu je oko 30 m.
Ispod je još tanji sloj, čija je karakteristična karakteristika konstantna temperatura koja odgovara srednjoj godišnjoj temperaturi mjesta promatranja. Dubina ovog sloja se povećava u kontinentalnoj klimi.
Još dublje u zemljinoj kori nalazi se geotermalni sloj čija je temperatura određena unutrašnjom toplinom Zemlje i raste sa dubinom.
Do povećanja temperature dolazi uglavnom zbog raspada radioaktivnih elemenata koji čine stijene, prvenstveno radijuma i uranijuma.
Količina povećanja temperature u stijenama s dubinom naziva se geotermalni gradijent. Ona varira u prilično širokom rasponu - od 0,1 do 0,01 °C/m - i zavisi od sastava stijena, uslova njihovog nastanka i niza drugih faktora. Pod okeanima temperatura raste brže sa dubinom nego na kontinentima. U prosjeku, na svakih 100 m dubine postaje toplije za 3 °C.
Recipročna vrijednost geotermalnog gradijenta se naziva geotermalna faza. Mjeri se u m/°C.
Toplota zemljine kore je važan izvor energije.
Dio zemljine kore koji se proteže do dubina dostupnih oblicima geološkog proučavanja utrobe zemlje. Unutrašnjost Zemlje zahtijeva posebnu zaštitu i mudro korištenje.
Figura i dimenzije Zemlje
Riječi i fraze
Prve ideje o obliku i veličini Zemlje pojavile su se u antičko doba. Tako je Aristotel (3. vek pne) pružio prvi dokaz o sferičnosti Zemlje kada je primetio njenu zaobljenu senku na Mesečevom disku tokom pomračenja Meseca. Tačan odgovor o obliku i veličini Zemlje daje se mjerenjem dužine meridijanskog luka od jednog stepena u različitim mjestima na površini Zemlje. Ova mjerenja su pokazala da je dužina meridijanskog luka 1 0 u polarnim krajevima je najveći i iznosi 111,7 km, a na ekvatoru najmanji – 110,6 km. Shodno tome, naša Zemlja nije sfernog oblika. Ekvatorijalni radijus Zemlje je 21,4 km veći od polarnog radijusa. Tako smo došli do zaključka da oblik naše planete odgovara elipsoidu rotacije.Pkasnija mjerenja su pokazala da je Zemlja komprimirana ne samo na polovima, već i duž ekvatora, jer najveći i najmanji poluprečnik ekvatora razlikuju se po dužini za 213 m. Ideja o Zemlji kao elipsoidu (ili sferoidu) je tačna, ali u stvarnosti je stvarna površina Zemlje složenija, jer na njenoj površini nalaze se duboke depresije i brda. Najbliža modernoj figuri Zemlje je figura tzv geoid .
Geoid – oblik koji je određen površinom slobodno raspoređene vode. Na takvoj slici, sila gravitacije je svuda okomita na njenu površinu (slika 1).
Savremeni rezultati mjerenja geoida daju sljedeće vrijednosti: ekvatorijalni polumjer r uh = 6378,16 km, polarni polumjer r P = 6357,78 km, prosječni radijus – 6371,11 km. Dužina Ekvatora: L = 40075,696 km; površina – 510,2 miliona km 2 , njegov volumen je 1,083 × 10 12 km 3, masa – 5.976 × 10 27 g.
Na osnovu razlike u dužini ekvatorijala ( A) i polarni ( V) radijus, određuje se veličina Zemljine polarne kompresije:
r = .
IPoznato je da se Zemlja okreće oko Sunca po eliptičnoj orbiti na prosječnoj udaljenosti od 149,5 miliona km. Pperiod tiraža je 365.242 sr. solarno dana Brzina cirkulacije je u prosjeku 29,8 km/s. Period rotacije Zemlje oko sopstvene ose je 23 sata 56 minuta i 4,1 sekundu. Brzina Zemljine rotacije se postepeno smanjuje, pa se dužina dana povećava za 0,001 sekundu po veku. Položaj ose rotacije je kompliciran njenom sporom rotacijom duž kružnog konusa (puna revolucija za 26 hiljada godina) i oscilacijom ose s periodom od 18,6 godina (fenomeni precesije i nutacije).
1.2.
Geofizička polja i fizička svojstva Zemlje
Riječi i fraze
|
geotermalna faza |
magnetni nagib |
|
geotermalni gradijent |
magnetna deklinacija |
|
gravimetar |
magnetometar |
|
gravitaciono istraživanje |
migracija magnetni polovi |
|
anomalija gravitacije |
remanentna magnetizacija |
|
gravitaciono polje |
paleomagnetizam |
|
izogoni |
gravitacije |
|
izodinamika |
solarna konstanta |
|
izoklinama |
centrifugalna sila |
|
magnetna anomalija |
Geofizička polja Zemlje odnose se na prirodna fizička polja koja stvara ova planeta. To uključuje gravitacijske, magnetske, termalne i električne.
Gravitaciono polje. Na Zemlji postoji stalna gravitaciona sila usmjerena prema centru i centrifugalna sila. Rezultanta ove dvije sile određuje silu gravitacije. Jedinica za mjerenje gravitacije u gravitacijskim istraživanjima nazvana je po Galileju galom(1 cm/s 2 = 1 Gal).
Karakteristike distribucije gravitacije na površini Zemlje utvrdio je još u 18. veku francuski matematičar A. Clairaut. On je prvi izveo formulu za izračunavanje sile gravitacije na bilo kojoj geografskoj širini sferoida s poznatim vrijednostima gravitacije (ubrzanja gravitacije) na polu i na ekvatoru:
g = g uh+(g n -g uh )sin 2 u,
Gdje g, g uh, g n – ubrzanje slobodnog pada za datu geografsku širinu (u), na ekvatoru i na polu.
Normalne vrijednosti gravitacionog ubrzanja na Zemlji smanjuju se sa 978 cm/s 2 na polovima do 983 cm/s 2 na ekvatoru. Međutim, ove vrijednosti se značajno razlikuju od onih izmjerenih na površini Zemlje. Ova razlika je posljedica promjena u gustini stijena koje čine Zemlju. Ova karakteristika gravitacionog polja leži u osnovi primenjene upotrebe gravimetrijske metode. Mjerenje ubrzanja sile teže (g) vrši se posebnim uređajima - gravimetrima. Odstupanje stvarnih podataka (g) od teoretskih vrijednosti za datu oblast se naziva gravitacionih anomalija. Na osnovu rezultata gravimetrijskih mjerenja izrađuju se gravimetrijski profili i karte. Gravimetrijske anomalije su usko povezane s raspodjelom gustoće. Preko gustih stijena gravitacija se povećava, a kod manje gustih (lakih) stijena opada. Shodno tome, struktura zemljine kore može se odrediti iz gravimetrijskih karata. Tako se, na primjer, uočavaju visoke vrijednosti gravitacije (pozitivne anomalije) nad ivicama podruma, stijenama osnovnog i ultrabazičnog sastava (gabro, peridotiti), rudama teških metala, a relativni pad vrijednosti gravitacije uočava se iznad lakših. one (sl. 2).
M 
Zemljino magnetno polje.
Magnetna svojstva naše planete bila su poznata još u staroj Kini. NašhZemlja je džinovski magnet sa magnetnim poljem oko sebe koje se proteže izvan planete do nekoliko Zemljinih radijusa. Kao i svaki magnet, Zemlja ima magnetne polove, koji se, međutim, ne poklapaju sa geografskim polovima, budući da je centar magnetnog polja pomeren u odnosu na centar naše planete za 430 km (slika 3). Godine 1970. prema tome je određen položaj magnetnih polova: Južni - blizu Sjevernog Grenlanda (74 ° N i 100° W), i sjeverno - zapadno od Rossovog mora uA ntarktika (68°J i 145°E).
Uočene su svjetovne, godišnje i dnevne fluktuacije položaja magnetnih polova. Štaviše, sekularne fluktuacije dostižu 30 0 .
N 
Zemljino magnetsko polje se najjasnije očituje njegovim djelovanjem na magnetnu iglu, koja je u bilo kojoj tački na površini zemlje postavljena striktno duž magnetnog meridijana. Zbog neslaganja između magnetskog i geografskog pola, magnetska deklinacija i inklinacija razlikuju se u očitanjima magnetske igle.
Magnetna deklinacija – ugao odstupanja magnetne igle (magnetni meridijan) od geografskog meridijana datog područja. Deklinacija može biti istočna ili zapadna (slika 4). izogoni – Ovo su linije koje povezuju tačke na karti sa istom deklinacijom. Nulti izogon određuje položaj magnetnog meridijana.
M 
magnetni nagib
– ugao nagiba magnetne igle prema horizontu. Na sjevernoj hemisferi, sjeverni kraj magnetne igle je spušten na dolje; na južnoj hemisferi, južni kraj igle je spušten. Linije koje spajaju tačke jednakog nagiba nazivaju se izoklinama. Nulta izoklina odgovara magnetskom ekvatoru.
Pored deklinacije i inklinacije, magnetno polje karakteriše niska snaga i ne prelazi 0,01 A/m.l linije koje spajaju tačke jednake napetosti nazivaju se izodinamika. Jačina magnetnog polja raste od magnetskog ekvatora do polova. Odstupanje vrijednosti jačine magnetnog polja od prosječne vrijednosti za datu oblast naziva se magnetne anomalije. Oni su povezani sa različitim magnetskim svojstvima stijena, u različitim 
o stepen magnetiziran u Zemljinom magnetnom polju.
Zbog heterogenosti magnetnih svojstava različitih stijena, potraga za mineralima vrši se pomoću magnetne prospekcije. Također su razjašnjene karakteristike geološke strukture zemljine kore (slika 5). Magnetna svojstva se proučavaju pomoću magnetometri ne samo zemaljske, već i one instalirane na avionima i svemirskim letjelicama.
P 
o rezidualnoj magnetizaciji stijena, postalo je moguće obnoviti elemente drevnog magnetnog polja (položaj polova i intenzitet), što je dovelo do nove grane geologije - paleomagnetizam. Paleomagnetske studije su pokazale da su se magnetni polovi neprekidno kretali prema zapadu brzinom od 1 cm/godišnje tokom proteklih pet stotina miliona godina - migracija magnetnih polova(Sl. 6). Još jedna karakteristika Zemljinog magnetnog polja je periodična promjena polariteta magnetnih polova, tj. inverzija polova. Svakih 200-300 hiljada godina, Sjeverni pol Zemljinog magneta postaje Južni pol i obrnuto. Skala magnetske inverzije koristi se za podjelu i upoređivanje slojeva stijena i određivanje starosti. Prema modernim konceptima, Zemljino geomagnetno polje je elektromagnetne prirode. Nastaje pod uticajem složen sistem električne struje koje prate turbulentnu konvekciju materije u tečnom vanjskom jezgru. Shodno tome, Zemlja radi kao dinamo (Frenkel-Elsaserova dinamo teorija).
Termičko polje Zemlje. Toplinski režim Zemlje određen je toplinom koja se oslobađa iz njene unutrašnjosti. Osim toga, toplina primljena od Sunca je također važna za površinu Zemlje. 1 cm svake minute 2 Zemljina površina prima oko 8,173 J toplote od Sunca. Ova količina se zove solarna konstanta. Jedna trećina sunčeve energije se reflektuje od atmosfere i površine Zemlje i raspršuje.IOzračenje Sunca znatno premašuje količinu toplote koja dolazi iz dubina (oko 4 × 10 –4 J po minuti). Stoga je temperatura na površini naše planete i gornjem sloju litosfere određena zračenjem Sunca. Ona se fluktuira (mijenja) u različito doba dana i u različita vremena godine.
Na određenoj dubini od površine nalazi se pojas konstantna temperatura, jednako prosječnoj godišnjoj temperaturi područja. Tako se u Moskvi, na dubini od 20 metara od površine, uočava konstantna temperatura od +4,2. 0 C, au Parizu +11,8 0 C na dubini od 28 m. nIspod pojasa konstantne temperature, pod uticajem unutrašnje toplote Zemlje, temperatura raste u proseku za 3 0 C na svakih 100 m. IPromjena temperature u stepenima po jedinici dubine naziva se geotermalni gradijent, i interval dubine u metrima na kojem se temperatura povećava za 1 ˚ , zvao geotermalna faza(prosječna vrijednost mu je 33 m).
Proučavanje unutrašnjeg toplotnog toka pokazalo je da njegova vrijednost zavisi od intenziteta endogenih procesa i od stepena pokretljivosti kore. Prosječna vrijednost toplotnog toka za Zemlju je oko 1,4–1,5 μcal/cm 2 ×s. Pu planinskim strukturama uočene su povišene vrijednosti toplotnog toka (do 2 – 4 µcal/cm 2 ×c), unutar rift dolina srednjeokeanskih grebena (do 2 µcal/cm 2 ×s ili više, dostižući na nekim mjestima 6,0–8,0 µcal/cm 2 ×s). VVisoke vrijednosti toplotnog toka zabilježene su i u unutrašnjim rascjepima Crvenog mora, jezerabaikal . Glavni izvori unutrašnje toplotne energije Zemlje su:
Radiogena toplota povezana sa raspadom radioaktivnih elemenata ( 238 U, 235 U, 232 Th 40 K i drugi).
Ggravitaciona diferencijacija materije na granici plašta i jezgra, koja je praćena oslobađanjem toplote.
Kao što je već napomenuto, sa povećanjem dubine dolazi do povećanja temperature. Na primjer, u superdubokom bunaru Kola, koji se nalazi unutar drevnog kristalnog štita IstokaeNa evropskoj platformi usvojen je izračunati geotermalni gradijent 1 ˚ C na 100 m, a očekivana temperatura na dubini od 15.000 metara bi trebala biti 150–160 WITH. IUpravo tako je temperatura raspoređena do dubine od 2.500 – 3.000 m. DOnda se slika promijenila. Magnituda toplotnog toka se udvostručila, a temperaturni gradijent je bio 1,7 - 2,2˚ C na 100 m. na na 12.000 metara temperatura se pokazala iznad 200 ˚ C umjesto očekivanih 120 ˚ WITH.
P 
Prema proračunima različitih autora, na dubini od 100 km temperatura ne prelazi 1300 - 1500 ˚
C, jer Upravo iz ovih dubina lava teče na površinu s temperaturom od 1100 - 1250 0 C. Ttemperatura dubljih zona plašta i jezgra procjenjuje se na otprilike 4000 – 5000 ˚
C (sl. 7).
Raspodjela i promjena temperature u gornjim slojevima zemljine kore uglavnom je povezana s lokalnim izvorima topline, kao i različitom toplinskom provodljivošću stijena.
TO 
lokalni izvori treba da obuhvataju: komore magme, rasedne zone sa aktivnom cirkulacijom termalnih voda, područja sa povećanom koncentracijom radioaktivnih elemenata itd.WithToplotna provodljivost stijena ima značajan utjecaj na raspodjelu topline. Na primjer, kristalne stijene imaju veću toplinsku provodljivost od labavih sedimentnih stijena, a toplinska provodljivost duž slojeva je mnogo veća nego u smjeru okomitom na slojeve. Stoga, kada je pojava blizu vertikalne, debljina sedimentnih stijena će se karakterizirati više toplota nego kada leži horizontalno. Ovo objašnjava porast temperature nad naftnim poljima, koja se nalaze u konveksnim zavojima formacija (slika 8).TTemperatura podzemlja jedan je od glavnih faktora koji kontrolišu stvaranje akumulacija mnogih minerala. Dakle, akumulacija ugljovodonika različitog faznog sastava određena je temperaturom i pritiskom ležišta, zavisno od toga koje se naslage formiraju koje su pretežno jednofazne (nafta ili gas), dvofazne (gas-ulje) ili su u kritičnom stanju. (gas-kondenzat).TDakle, informacije o pritisku i temperaturi ležišta omogućavaju ciljanu pretragu nalazišta nafte i gasa.
Učitavanje...