Struktur dalaman Bumi
Baru-baru ini, ahli geofizik Amerika M. Herndon membuat hipotesis bahawa di tengah-tengah Bumi terdapat "reaktor nuklear" semula jadi yang diperbuat daripada uranium dan plutonium (atau torium) dengan diameter hanya 8 km. Hipotesis ini dapat menjelaskan pembalikan medan magnet bumi yang berlaku setiap 200,000 tahun. Jika andaian ini disahkan, maka kehidupan di Bumi boleh berakhir 2 bilion tahun lebih awal daripada jangkaan, kerana kedua-dua uranium dan plutonium terbakar dengan sangat cepat. Pengurangannya akan menyebabkan hilangnya medan magnet yang melindungi bumi daripada sinaran suria gelombang pendek dan, sebagai akibatnya, kepada lenyapnya semua bentuk kehidupan biologi. Teori ini telah diulas oleh RAS Corresponding Member V.P. Trubitsyn: "Kedua-dua uranium dan torium adalah unsur yang sangat berat, yang dalam proses pembezaan bahan utama planet ini boleh tenggelam ke pusat Bumi. Tetapi pada peringkat atom, mereka terbawa-bawa dengan unsur-unsur ringan, yang dibawa ke dalam kerak bumi, oleh itu semua deposit uranium terletak di lapisan paling atas kerak. Iaitu, jika unsur-unsur ini tertumpu dalam bentuk kelompok, ia boleh tenggelam ke dalam teras, tetapi, mengikut pandangan yang lazim, sepatutnya terdapat sebilangan kecil daripadanya. Oleh itu, untuk membuat kenyataan tentang teras uranium Bumi, adalah perlu untuk memberikan anggaran yang lebih kukuh tentang jumlah uranium yang telah masuk ke dalam teras besi. Struktur bumi juga mengikuti.
Pada musim gugur tahun 2002, profesor Universiti Harvard A. Dzewonski dan pelajarnya M. Ishii, berdasarkan analisis data daripada lebih daripada 300,000 peristiwa seismik yang dikumpul selama 30 tahun, mencadangkan model baru, mengikut mana yang dipanggil "paling dalam. " teras terletak di dalam teras dalam. , yang sepanjang kira-kira 600 km: Kehadirannya mungkin menjadi bukti kewujudan dua peringkat dalam pembangunan teras dalam. Untuk mengesahkan hipotesis sedemikian, adalah perlu untuk meletakkan bilangan seismograf yang lebih besar di seluruh dunia untuk menjalankan pemisahan anisotropi yang lebih terperinci (pergantungan sifat fizikal jirim pada arah di dalamnya), yang mencirikan pusat Bumi.
Wajah individu planet ini, seperti rupa makhluk hidup, sebahagian besarnya ditentukan oleh faktor dalaman yang timbul dalam kedalamannya. Sangat sukar untuk mengkaji usus ini, kerana bahan-bahan yang membentuk Bumi adalah legap dan padat, oleh itu jumlah data langsung mengenai bahan zon dalam sangat terhad. Ini termasuk: agregat mineral yang dipanggil (bahagian konstituen besar batuan) dari lubang gerudi superdeep semula jadi - paip kimberlite di Lesoto (Afrika Selatan), yang dianggap sebagai wakil batuan yang berlaku pada kedalaman kira-kira 250 km, sebagai serta teras (lajur batu silinder ), dinaikkan dari telaga paling dalam di dunia (12,262 m) di Semenanjung Kola. Penerokaan kedalaman super planet ini tidak terhad kepada ini. Pada tahun 70-an abad kedua puluh, penggerudian kontinental saintifik telah dijalankan di wilayah Azerbaijan - telaga Saablinsky (8 324 m). Dan di Bavaria, pada awal 90-an abad yang lalu, telaga superdeep KTB-Oberpfalz dengan saiz lebih daripada 9,000 m telah digerudi.
Terdapat banyak kaedah yang bijak dan menarik untuk mengkaji planet kita, tetapi maklumat utama tentang struktur dalamannya diperoleh daripada kajian gelombang seismik yang berlaku semasa gempa bumi dan letupan kuat. Setiap jam, kira-kira 10 getaran permukaan bumi direkodkan di pelbagai titik di Bumi. Dalam kes ini, gelombang seismik dua jenis timbul: membujur dan melintang. Kedua-dua jenis gelombang boleh merambat dalam pepejal, tetapi hanya gelombang membujur dalam cecair. Anjakan permukaan bumi direkodkan oleh seismograf yang dipasang di seluruh dunia. Memerhatikan kelajuan gelombang bergerak melalui bumi membolehkan ahli geofizik menentukan ketumpatan dan kekerasan batu pada kedalaman yang tidak boleh diakses untuk penyelidikan langsung. Perbandingan ketumpatan yang diketahui daripada data seismik dan diperolehi semasa menjalankan eksperimen makmal dengan batuan (di mana suhu dan tekanan yang sepadan dengan kedalaman tertentu bumi dimodelkan) membolehkan kita membuat kesimpulan tentang komposisi bahan dalaman bumi. Data dan eksperimen geofizik terkini yang berkaitan dengan kajian transformasi struktur mineral memungkinkan untuk mensimulasikan banyak ciri struktur, komposisi dan proses yang berlaku di kedalaman Bumi.
Kembali pada abad ke-17, kebetulan yang menakjubkan dari garis pantai pantai barat Afrika dan pantai timur Amerika Selatan menyebabkan beberapa saintis percaya bahawa benua "berjalan" di planet ini. Tetapi hanya tiga abad kemudian, pada tahun 1912, ahli meteorologi Jerman Alfred Lothar Wegener memperincikan hipotesisnya tentang hanyutan benua, mengikut mana kedudukan relatif benua telah berubah sepanjang sejarah bumi. Pada masa yang sama, beliau mengemukakan banyak hujah yang memihak kepada fakta bahawa pada masa lalu benua telah dibawa bersama. Sebagai tambahan kepada persamaan garis pantai, beliau menemui korespondensi struktur geologi, kesinambungan banjaran gunung relik dan identiti fosil kekal di benua yang berbeza. Profesor Wegener secara aktif mempertahankan idea tentang kewujudan pada masa lalu satu superbenua Pangea, perpecahannya dan hanyut seterusnya benua yang terbentuk ke arah yang berbeza. Tetapi teori yang luar biasa ini tidak diambil serius, kerana dari sudut pandangan pada masa itu nampaknya tidak dapat difahami bahawa benua gergasi boleh bergerak secara bebas di sekitar planet ini. Selain itu, Wegener sendiri tidak dapat menyediakan "mekanisme" yang sesuai yang mampu menggerakkan benua.
Kebangkitan idea saintis ini berlaku hasil daripada kajian dasar lautan. Hakikatnya ialah pelepasan luar kerak benua terkenal, tetapi dasar lautan, yang diliputi oleh tiang air berbilang kilometer selama berabad-abad, kekal tidak dapat diakses untuk dikaji dan berfungsi sebagai sumber yang tidak habis-habis untuk semua jenis legenda dan mitos. . Satu langkah penting ke hadapan dalam kajian pelepasannya ialah penciptaan bunyi gema ketepatan, dengan bantuan yang menjadi mungkin untuk terus mengukur dan merekodkan kedalaman bahagian bawah di sepanjang garis pergerakan kapal. Salah satu hasil yang mengejutkan daripada penerokaan intensif dasar lautan ialah data baharu mengenai topografinya. Hari ini, topografi dasar lautan lebih mudah untuk dipetakan terima kasih kepada satelit yang sangat tepat mengukur "ketinggian" permukaan laut: ia dipaparkan dengan tepat oleh perbezaan paras laut dari satu tempat ke satu tempat. Daripada bahagian bawah rata yang dilitupi kelodak, tanpa sebarang ciri khas, parit dalam dan tebing curam, banjaran gunung gergasi dan gunung berapi terbesar ditemui. Banjaran pergunungan Mid-Atlantic, memotong Lautan Atlantik tepat di tengah-tengah, terserlah dengan jelas pada peta.
Ternyata dasar lautan menjadi tua dengan jarak dari rabung tengah laut, "menyebar" dari zon tengahnya pada kadar beberapa sentimeter setahun. Tindakan proses ini dapat menjelaskan persamaan garis besar pinggir benua, jika kita mengandaikan bahawa rabung lautan baru terbentuk di antara bahagian-bahagian benua yang terbelah, dan dasar lautan, yang tumbuh secara simetri pada kedua-dua belah pihak, membentuk lautan baru. Lautan Atlantik, di tengah-tengahnya terletak Mid-Atlantic Ridge, mungkin timbul dengan cara ini. Tetapi jika kawasan dasar laut semakin meningkat, dan Bumi tidak berkembang, maka sesuatu dalam kerak global mesti runtuh untuk mengimbangi proses ini. Inilah sebenarnya yang berlaku di pinggir kebanyakan Lautan Pasifik. 3 di sini plat litosfera menghampiri satu sama lain, dan salah satu plat yang berlanggar tenggelam di bawah yang lain dan masuk jauh ke dalam Bumi. Kawasan perlanggaran sedemikian ditandakan oleh gunung berapi aktif yang terbentang di sepanjang pantai Lautan Pasifik, membentuk apa yang dipanggil "cincin api".
Penggerudian terus dasar laut dan penentuan umur batuan yang dibangkitkan mengesahkan hasil kajian paleomagnetik. Fakta-fakta ini membentuk asas kepada teori tektonik global baharu, atau tektonik plat litosfera, yang membuat revolusi sebenar dalam sains bumi dan membawa pemahaman baharu tentang cangkerang luar planet ini. Idea utama teori ini ialah pergerakan mendatar plat.
Bagaimana bumi dilahirkan
Menurut konsep kosmologi moden, Bumi terbentuk bersama-sama dengan planet lain kira-kira 4.5 bilion tahun dahulu daripada kepingan dan serpihan yang mengorbit Matahari muda. Ia membesar, menangkap bahan di sekelilingnya, sehingga ia mencapai saiz semasa. Pada mulanya, proses pertumbuhan berlaku dengan sangat ganas, dan hujan berterusan badan yang jatuh sepatutnya membawa kepada pemanasan yang ketara, kerana tenaga kinetik zarah ditukar menjadi haba. Semasa hentaman, kawah muncul, dan bahan yang dikeluarkan daripadanya tidak lagi dapat mengatasi daya graviti dan jatuh semula, dan semakin besar mayat yang jatuh, semakin banyak ia memanaskan Bumi. Tenaga badan yang jatuh tidak lagi dilepaskan di permukaan, tetapi di kedalaman planet, tanpa mempunyai masa untuk memancar ke angkasa. Walaupun campuran awal bahan boleh menjadi homogen pada skala besar, pemanasan jisim bumi akibat mampatan graviti dan pengeboman dengan serpihan membawa kepada pencairan campuran dan cecair yang terhasil diasingkan daripada bahagian pepejal yang tinggal di bawah tindakan graviti. Pengagihan semula bahan secara beransur-ansur di sepanjang kedalaman mengikut ketumpatan sepatutnya menyebabkan stratifikasinya menjadi cangkerang yang berasingan. Bahan yang lebih ringan yang kaya dengan silikon dipisahkan daripada yang lebih tumpat, mengandungi besi dan nikel, dan membentuk kerak bumi pertama. Selepas kira-kira satu bilion tahun, apabila bumi menjadi sejuk dengan ketara, kerak bumi menjadi pepejal, bertukar menjadi kulit luar planet yang pepejal. Menyejukkan, bumi membuang banyak gas yang berbeza dari terasnya (biasanya ini berlaku semasa letusan gunung berapi) - paru-paru, seperti hidrogen dan helium, sebahagian besarnya melarikan diri ke angkasa, tetapi oleh kerana daya graviti bumi sudah cukup besar, ia disimpan di permukaannya lebih teruk. Mereka hanya membentuk asas atmosfera bumi. Sebahagian daripada wap air dari atmosfera terkondensasi, dan lautan muncul di bumi.
Apa sekarang?
Bumi bukanlah yang terbesar, tetapi juga bukan planet terkecil di kalangan jirannya. Jejari khatulistiwanya, bersamaan dengan 6378 km, adalah 21 km lebih besar daripada kutub disebabkan oleh daya emparan yang dicipta oleh putaran diurnal. Tekanan di pusat Bumi ialah 3 juta atm., Dan ketumpatan jirim adalah kira-kira 12 g / cm3. Jisim planet kita, yang ditemui oleh pengukuran eksperimen pemalar fizikal graviti dan pecutan graviti di khatulistiwa, ialah 6 * 1024 kg, yang sepadan dengan ketumpatan purata 5.5 g / cm3. Ketumpatan mineral di permukaan adalah kira-kira separuh daripada ketumpatan purata, yang bermaksud bahawa ketumpatan jirim di kawasan tengah planet harus lebih tinggi daripada purata. Momen inersia Bumi, yang bergantung kepada taburan ketumpatan jirim di sepanjang jejari, juga menunjukkan peningkatan ketara dalam ketumpatan jirim dari permukaan ke pusat. Fluks haba sentiasa dibebaskan dari bahagian dalam Bumi, dan kerana haba hanya boleh dipindahkan dari panas ke sejuk, suhu di bahagian dalam planet harus lebih tinggi daripada permukaannya. Penggerudian dalam telah menunjukkan bahawa suhu meningkat dengan kedalaman kira-kira 20 ° C untuk setiap kilometer dan berbeza dari satu tempat ke satu tempat. Sekiranya peningkatan suhu berterusan, maka di tengah-tengah Bumi ia akan mencapai puluhan ribu darjah, tetapi kajian geofizik menunjukkan bahawa sebenarnya suhu di sini sepatutnya beberapa ribu darjah.
Ketebalan kerak bumi (kulit luar) berbeza dari beberapa kilometer (di kawasan lautan) hingga beberapa puluh kilometer (di kawasan pergunungan di benua). Sfera kerak bumi adalah sangat kecil, hanya menyumbang kira-kira 0.5% daripada jumlah jisim planet. Komposisi utama kulit kayu adalah oksida silikon, aluminium, besi dan logam alkali. Kerak benua, yang mengandungi lapisan atas (granit) dan bawah (basalt) di bawah lapisan sedimen, mengandungi batuan paling purba di Bumi, yang umurnya dianggarkan lebih daripada 3 bilion tahun. Kerak lautan di bawah lapisan sedimen mengandungi terutamanya satu lapisan, yang serupa dalam komposisi dengan yang basaltik. Umur penutup sedimen tidak melebihi 100-150 juta tahun.
Lapisan Moho yang masih misteri (dinamakan sempena ahli seismologi Serbia Mohorovicic, yang menemuinya pada tahun 1909) memisahkan kerak bumi daripada mantel di bawahnya, di mana kelajuan perambatan gelombang seismik meningkat secara mendadak.
Mantel menyumbang kira-kira 67% daripada jumlah jisim planet ini. Lapisan keras mantel atas, merebak ke pelbagai kedalaman di bawah lautan dan benua, bersama-sama dengan kerak bumi dipanggil litosfera - cangkang paling keras di Bumi. Lapisan ditandakan di bawahnya, di mana sedikit penurunan dalam kelajuan perambatan gelombang seismik diperhatikan, yang menunjukkan keadaan jirim yang pelik. Lapisan ini, kurang likat dan lebih plastik berhubung dengan lapisan di atas dan di bawah, dipanggil astenosfera. Adalah dipercayai bahawa bahan mantel berada dalam gerakan berterusan, dan adalah dicadangkan bahawa dalam lapisan mantel yang agak dalam, dengan peningkatan suhu dan tekanan, bahan itu diubah menjadi pengubahsuaian yang lebih padat. Peralihan ini juga disahkan oleh kajian eksperimen.
Dalam mantel bawah, pada kedalaman 2900 km, lompatan tajam dicatatkan bukan sahaja dalam halaju gelombang membujur, tetapi juga dalam ketumpatan, dan gelombang ricih di sini hilang sama sekali, yang menunjukkan perubahan dalam komposisi bahan batuan. . Ini adalah pinggir luar teras Bumi.
Teras bumi ditemui pada tahun 1936. Imejnya amat sukar kerana bilangan gelombang seismik yang kecil sampai dan kembali ke permukaan. Di samping itu, suhu dan tekanan melampau teras telah lama sukar untuk dihasilkan semula di makmal. Teras bumi dibahagikan kepada 2 kawasan berasingan: cecair (NUKLEUS LUARAN) dan pepejal (BHУTPEHHE), peralihan antara mereka terletak pada kedalaman 5156 km. Besi ialah unsur yang sepadan dengan sifat seismik teras dan banyak terdapat di Alam Semesta untuk mewakili kira-kira 35% jisimnya di teras planet ini. Menurut data moden, teras luar adalah arus berputar besi cair dan nikel yang mengalirkan elektrik dengan baik. Ia adalah dengan dia bahawa asal-usul medan magnet bumi dikaitkan, memandangkan arus elektrik yang mengalir dalam teras cecair mencipta medan magnet global. Lapisan mantel yang bersentuhan dengan teras luar dipengaruhi olehnya, kerana suhu dalam teras lebih tinggi daripada dalam mantel. Di sesetengah tempat, lapisan ini menghasilkan haba yang besar dan aliran jisim yang diarahkan ke permukaan Bumi - kepulan.
TERAS PEPEJAL DALAM tidak dikaitkan dengan mantel. Adalah dipercayai bahawa keadaan pepejalnya, walaupun suhu tinggi, disediakan oleh tekanan gergasi di pusat Bumi. Adalah dicadangkan bahawa, sebagai tambahan kepada aloi besi-nikel, teras juga harus mengandungi unsur yang lebih ringan, seperti silikon dan sulfur, dan mungkin silikon dan oksigen. Persoalan keadaan nukleus Bumi masih menjadi kontroversi. Apabila jarak dari permukaan meningkat, mampatan yang dikenakan bahan meningkat. Pengiraan menunjukkan bahawa tekanan dalam teras bumi boleh mencapai 3 juta atm. Pada masa yang sama, banyak bahan kelihatan seperti logam - ia masuk ke dalam keadaan logam. Malah terdapat hipotesis bahawa teras Bumi terdiri daripada hidrogen logam.
Untuk memahami bagaimana ahli geologi telah mencipta model struktur Bumi, anda perlu mengetahui sifat asas dan parameternya yang mencirikan semua bahagian Bumi. Sifat (atau ciri) ini termasuk:
1. Fizikal - ketumpatan, sifat magnet anjal, tekanan dan suhu.
2. Kimia - komposisi kimia dan sebatian kimia, taburan unsur kimia di Bumi.
Berdasarkan ini, pilihan kaedah untuk mengkaji komposisi dan struktur Bumi ditentukan. Mari kita lihat sekilas tentang mereka.
Pertama sekali, kami perhatikan bahawa semua kaedah dibahagikan kepada:
· Garis lurus - berdasarkan kajian langsung mineral dan batuan dan penempatannya di lapisan Bumi;
· Tidak langsung - berdasarkan kajian parameter fizikal dan kimia mineral, batuan dan strata menggunakan instrumen.
Dengan kaedah langsung, kita boleh mengkaji hanya bahagian atas Bumi, kerana perigi paling dalam (Kola) mencecah ~ 12 km. Bahagian yang lebih dalam boleh dinilai oleh letusan gunung berapi.
Struktur dalaman Bumi yang mendalam dikaji dengan kaedah tidak langsung, terutamanya dengan satu set kaedah geofizik. Mari kita pertimbangkan yang utama.
1.Kaedah seismik(Greek. seismos - goncang) - bergantung kepada fenomena kemunculan dan perambatan getaran kenyal (atau gelombang seismik) dalam pelbagai persekitaran. Getaran elastik berlaku di Bumi semasa gempa bumi, meteorit jatuh atau letupan dan mula merambat pada kelajuan yang berbeza dari sumber asalnya (sumber gempa bumi) ke permukaan Bumi. Terdapat dua jenis gelombang seismik:
1-gelombang P membujur (paling cepat), melalui semua media - pepejal dan cecair;
Gelombang S 2-ricih lebih perlahan dan hanya bergerak melalui media pepejal.
Gelombang seismik semasa gempa bumi berlaku pada kedalaman dari 10 km hingga 700 km. Kelajuan gelombang seismik bergantung pada sifat keanjalan dan ketumpatan batuan yang dilaluinya. Mencapai permukaan Bumi, mereka kelihatan bersinar melaluinya dan memberi gambaran tentang persekitaran yang mereka lalui. Perubahan halaju memberi gambaran tentang ketidakhomogenan dan susun lapis Bumi. Sebagai tambahan kepada perubahan halaju, gelombang seismik mengalami pembiasan, melalui lapisan tidak homogen atau pantulan dari permukaan yang memisahkan lapisan.
2.Kaedah Gravimetrik berdasarkan kajian pecutan graviti Dg, yang bergantung bukan sahaja pada latitud, tetapi juga pada ketumpatan jirim Bumi. Berdasarkan kajian parameter ini, kepelbagaian dalam taburan ketumpatan di bahagian yang berlainan di Bumi telah ditubuhkan.
3.Kaedah magnetometrik- berdasarkan kajian sifat magnet bahan Bumi. Banyak ukuran telah menunjukkan bahawa batuan yang berbeza berbeza antara satu sama lain dalam sifat magnetik. Ini membawa kepada pembentukan kawasan dengan sifat magnet yang tidak homogen, yang memungkinkan untuk menilai struktur Bumi.
Membandingkan semua ciri, saintis telah mencipta model struktur Bumi, di mana mereka membezakan tiga kawasan utama (atau geosfera):
1-Kerak bumi, 2-Mantel Bumi, 3-Teras Bumi.
Setiap daripada mereka, seterusnya, dibahagikan kepada zon atau lapisan. Mari kita pertimbangkan dan ringkaskan parameter utama dalam jadual.
1.kerak bumi(lapisan A) ialah cangkang atas Bumi, ketebalannya berkisar antara 6-7 km hingga 75 km.
2.Mantel Bumi dibahagikan kepada atas (dengan lapisan: B dan C) dan bawah (lapisan D).
3. Teras dibahagikan kepada luaran (lapisan E) dan dalaman (lapisan G), di antaranya terdapat zon peralihan - lapisan F.
Sempadan antara kerak dan mantel ialah bahagian Mohorovicic, antara mantel dan teras juga sempadan yang tajam - bahagian Gutenberg.
Jadual menunjukkan bahawa kelajuan gelombang longitudinal dan melintang meningkat dari permukaan ke sfera Bumi yang lebih dalam.
Satu ciri mantel atas ialah kehadiran zon di mana halaju gelombang ricih menurun secara mendadak kepada 0.2-0.3 km / s. Ini disebabkan oleh fakta bahawa, bersama-sama dengan keadaan pepejal, mantel sebahagiannya diwakili oleh leburan. Lapisan halaju yang dikurangkan ini dipanggil astenosfera... Ketebalannya ialah 200-300 km, kedalaman 100-200 km.
Pada sempadan antara mantel dan teras, terdapat penurunan mendadak dalam halaju gelombang membujur dan pengecilan halaju gelombang melintang. Berdasarkan ini, diandaikan bahawa teras luar berada dalam keadaan cair.
Nilai ketumpatan purata ke atas geosfera menunjukkan peningkatannya ke arah teras.
Komposisi kimia Bumi dan geosferanya diberi idea:
1- komposisi kimia kerak bumi,
2 - komposisi kimia meteorit.
Komposisi kimia kerak bumi telah dikaji dengan cukup terperinci - komposisi kimia kasarnya dan peranan unsur kimia dalam pembentukan mineral dan batu diketahui. Keadaan ini lebih sukar dengan kajian komposisi kimia mantel dan teras. Kami tidak boleh melakukan ini lagi dengan kaedah langsung. Oleh itu, pendekatan perbandingan digunakan. Titik permulaan adalah andaian persamaan protoplanet antara komposisi meteorit yang jatuh ke bumi dan geosfera dalaman Bumi.
Semua meteorit yang melanda Bumi dibahagikan kepada jenis mengikut komposisinya:
1-besi, terdiri daripada Ni dan 90% Fe;
2-batu besi (siderolit) terdiri daripada Fe dan silikat,
3-batu, terdiri daripada silikat Fe-Mg dan kemasukan besi nikel.
Berdasarkan analisis meteorit, kajian eksperimen dan pengiraan teori, saintis menganggap (mengikut jadual) bahawa komposisi kimia teras adalah besi nikel. Benar, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sudut pandangan telah dinyatakan bahawa, sebagai tambahan kepada Fe-Ni, teras mungkin mengandungi kekotoran S, Si atau O. Untuk mantel, spektrum kimia ditentukan oleh silikat Fe-Mg, i.e. olivine-pyroxene yang khas pirolit membentuk mantel bawah, dan atas - batu ultrabes.
Komposisi kimia kerak bumi termasuk spektrum maksimum unsur kimia, yang didedahkan dalam pelbagai spesies mineral yang diketahui sehingga kini. Nisbah kuantitatif antara unsur kimia cukup besar. Perbandingan unsur-unsur yang paling banyak dalam kerak bumi dan mantel menunjukkan bahawa peranan utama dimainkan oleh Si, Al, dan O 2.
Oleh itu, setelah mempertimbangkan ciri fizikal dan kimia utama Bumi, kita melihat bahawa nilai mereka tidak sama, mereka diedarkan secara zon. Oleh itu, memberi gambaran tentang struktur heterogen Bumi.
Struktur kerak bumi
Jenis batuan yang dianggap sebelum ini - magmatik, sedimen dan metamorf - terlibat dalam struktur kerak bumi. Mengikut parameter fizikokimia mereka, semua batuan kerak bumi dikelompokkan kepada tiga lapisan besar. Dari bawah ke atas ia adalah: 1-basalt, 2-granit-gneiss, 3-sedimen. Lapisan ini tidak sekata di dalam kerak bumi. Pertama sekali, ini dinyatakan dalam turun naik dalam ketebalan setiap lapisan. Selain itu, tidak semua bahagian mempunyai set lapisan yang lengkap. Oleh itu, kajian yang lebih terperinci membolehkan untuk membezakan empat jenis kerak bumi dari segi komposisi, struktur dan ketebalan: 1-benua, 2-lautan, 3-benua, 4-subocean.
1. Jenis benua- mempunyai ketebalan 35-40 km hingga 55-75 km dalam struktur gunung, mengandungi ketiga-tiga lapisan. Lapisan basalt terdiri daripada batuan jenis gabbro dan batuan metamorf daripada fasies amfibolit dan granulit. Ia dipanggil begitu kerana dari segi parameter fizikal ia hampir dengan basalt. Komposisi lapisan granit ialah gneis dan granit-gneisses.
2.Jenis Lautan- berbeza dengan ketara daripada ketebalan benua (5-20 km, purata 6-7 km) dan ketiadaan lapisan granit-gneiss. Dua lapisan terlibat dalam strukturnya: lapisan pertama adalah sedimen, nipis (sehingga 1 km), lapisan kedua adalah basalt. Sesetengah saintis membezakan lapisan ketiga, yang merupakan kesinambungan yang kedua, i.e. mempunyai komposisi basaltik, tetapi terdiri daripada batuan mantel ultrabes yang telah mengalami serpentinisasi.
3. jenis subcontinental- termasuk ketiga-tiga lapisan dan oleh itu berdekatan dengan benua. Tetapi ia berbeza dalam kurang ketebalan dan komposisi lapisan granit (kurang gneis dan lebih banyak batuan gunung berapi felsic). Jenis ini terdapat di sempadan benua dan lautan dengan gunung berapi yang sengit.
4. Jenis suboceanic- terletak di dalam palung dalam kerak bumi (laut pedalaman seperti Black dan Mediterranean). Ia berbeza daripada jenis lautan dalam ketebalan lapisan sedimen yang lebih besar sehingga 20-25 km.
Masalah pembentukan kerak bumi.
Menurut Vinogradov, proses pembentukan kerak bumi berlaku mengikut prinsip zon lebur... Intipati proses: bahan Proto-Earth, dekat dengan meteorit, cair akibat pemanasan radioaktif dan bahagian silikat yang lebih ringan naik ke permukaan, dan Fe-Ni tertumpu di teras. Oleh itu, pembentukan geosfera berlaku.
Perlu diingatkan bahawa kerak bumi dan bahagian pepejal mantel atas digabungkan menjadi litosfera di bawah yang terletak astenosfera.
Tektonosfera- ini adalah litosfera dan sebahagian daripada mantel atas hingga kedalaman 700 km (iaitu, ke kedalaman sumber gempa bumi yang paling dalam). Ia dinamakan demikian kerana proses tektonik utama yang menentukan penstrukturan semula geosfera ini berlaku di sini.
Objek utama kajian geologi ialah kerak bumi, cangkang pepejal luar Bumi, yang sangat penting untuk pelaksanaan kehidupan dan aktiviti manusia. Apabila mengkaji komposisi, struktur dan sejarah perkembangan Bumi dan kerak bumi, khususnya, ahli geologi menggunakan: pemerhatian; pengalaman atau eksperimen, termasuk pelbagai kaedah penyelidikan, kedua-duanya sendiri dan digunakan dalam sains semula jadi lain, contohnya, fizikokimia, biologi, dsb.; pemodelan; kaedah analogi; analisis teori; pembinaan logik (hipotesis), dsb.
Bahagian ini membincangkan asal usul Bumi, bentuk dan strukturnya, komposisi, sejarah perkembangan kerak bumi (geokronologi); pergerakan tektonik kerak bumi, bentuk permukaan (relief).
ASAL USUL, BENTUK DAN STRUKTUR BUMI ASAL USUL BUMI
Sistem suria terdiri daripada badan angkasa. Ia termasuk: Matahari, sembilan planet utama, termasuk Bumi, dan puluhan ribu planet kecil, komet dan banyak badan meteorik. Sistem suria adalah dunia yang kompleks dan pelbagai, jauh daripada diterokai.
Persoalan tentang asal usul Bumi adalah persoalan paling penting dalam sains semula jadi. Selama lebih daripada 100 tahun, hipotesis Kant-Laplace telah diiktiraf, yang menurutnya sistem suria terbentuk daripada nebula besar seperti gas pijar yang berputar.
mengelilingi paksi, dan Bumi pada mulanya dalam keadaan cair, dan kemudian menjadi badan pepejal.
Perkembangan sains selanjutnya telah menunjukkan ketidakselarasan hipotesis ini. Pada 40-an abad XX. acad. O. Yu. Schmidt mengemukakan hipotesis baru untuk asal usul planet-planet Sistem Suria, termasuk Bumi, yang menurutnya Matahari melintasi dan menangkap salah satu gugusan debu Galaksi dalam perjalanannya, jadi planet-planet itu terbentuk bukan dari gas panas. , tetapi daripada zarah seperti habuk yang mengorbit Matahari. Dalam kelompok ini, dari masa ke masa, gumpalan padat jirim muncul, menimbulkan planet.
Tanah, menurut O.Yu. Schmidt pada mulanya sejuk. Pemanasan ususnya bermula apabila ia mencapai saiz yang besar. Ini berlaku kerana pembebasan haba akibat daripada pereputan bahan radioaktif yang terdapat di dalamnya. Perut Bumi memperoleh keadaan plastik, bahan yang lebih padat tertumpu lebih dekat ke pusat planet, yang lebih ringan di pinggirnya. Terdapat stratifikasi Bumi menjadi cangkerang yang berasingan. Menurut hipotesis O. Yu. Schmidt, stratifikasi berterusan hingga ke hari ini. Menurut sebilangan saintis, ini adalah sebab utama pergerakan di kerak bumi, iaitu punca proses tektonik.
Hipotesis V.G. Fesenkov, yang percaya bahawa proses nuklear berlaku di dalam perut bintang, termasuk Matahari. Dalam salah satu tempoh, ini membawa kepada penguncupan yang cepat dan peningkatan dalam kelajuan putaran Matahari. Pada masa yang sama, tebing panjang telah terbentuk, yang kemudiannya tertanggal dan hancur menjadi planet yang berasingan. Kajian semula hipotesis tentang asal usul Bumi dan skema paling berkemungkinan asal usulnya dibincangkan secara terperinci dalam buku oleh I.I. Potapov "Geologi dan Ekologi Hari Ini" (1999).
GARIS RINGKAS EVOLUSI GLOBAL BUMI
Asal usul planet-planet sistem suria dan evolusinya dikaji secara aktif pada abad XX. dalam karya asas O.Yu. Schmidt, V.S. Safronov, H. Al-Ven dan G. Arrhenius, A.V. Vityazeva, A. Gingwood, V.E. Haina, O.G. Sorokhtin, S.A. Umanova, L.M. Naimark, V. Elsasser, N.A. Bozhko, A. Smith, J. Uray-den dan lain-lain. Menurut konsep kosmologi moden yang ditetapkan oleh O.Yu. Schmidt, Bumi dan Bulan, serta planet lain dalam sistem suria, terbentuk disebabkan oleh pertambahan (lekatan dan pertumbuhan selanjutnya) zarah pepejal awan protoplanet habuk gas. Pada peringkat pertama, pertumbuhan Bumi berjalan dalam mod pertambahan yang semakin pantas, tetapi apabila rizab jirim pepejal dalam segerombolan planetesimal berhampiran Bumi dari awan protoplanet telah habis, pertumbuhan ini perlahan-lahan. Proses pertambahan Bumi telah disertai dengan pembebasan sejumlah besar tenaga graviti, kira-kira 23.3 erg ke-10. Jumlah tenaga sedemikian bukan sahaja mampu mencairkan jirim, malah melarutkannya, tetapi kebanyakan tenaga ini dibebaskan di bahagian berhampiran permukaan Proto-Earth dan hilang dalam bentuk sinaran haba. Ia mengambil masa 100 juta tahun untuk Bumi terbentuk pada 99% daripada jisimnya sekarang.
Pada peringkat pertama, Bumi muda sejurus selepas pembentukannya adalah badan yang agak sejuk, dan suhu dalamannya tidak melebihi suhu lebur bahan terestrial, kerana fakta bahawa semasa pembentukan planet, bukan sahaja pemanasan berlaku. disebabkan oleh planetesimal yang jatuh, tetapi juga penyejukan kerana kehilangan haba di ruang sekeliling, di samping itu, Bumi mempunyai komposisi homogen. Evolusi selanjutnya Bumi adalah disebabkan oleh komposisinya, penyimpanan haba dan sejarah interaksi dengan Bulan. Pengaruh komposisi dicerminkan terutamanya melalui tenaga pereputan unsur radioaktif dan pembezaan graviti bahan daratan.
Sebelum pembentukan sistem planet, bintang Matahari hampir merupakan gergasi merah klasik. Bintang jenis ini, akibat tindak balas nuklear dalaman pembakaran hidrogen, membentuk unsur kimia yang lebih berat dengan pembebasan sejumlah besar tenaga dan kemunculan tekanan cahaya yang kuat dari permukaan ke atmosfera gas. Hasil daripada gabungan kesan tekanan dan tarikan yang besar ini, atmosfera bintang mengalami penguncupan dan pengembangan berselang-seli. Proses ini, di bawah keadaan peningkatan dinamik dalam jisim cangkang gas, berterusan sehingga, sebagai hasil resonans, cangkang gas luar, setelah terpisah dari Matahari, bertukar menjadi nebula planet.
Di bawah pengaruh daya magnet bintang, bahan terion nebula planet menjalani pemisahan elektromagnet unsur kimia penyusunnya. Kehilangan tenaga haba dan cas elektrik gas secara beransur-ansur menyebabkan mereka melekat bersama. Pada masa yang sama, di bawah pengaruh medan magnet bintang, pemindahan berkesan momentum sudut ke planetesimal terbentuk sebagai hasil daripada pertambahan, yang berfungsi sebagai permulaan pembentukan semua planet sistem suria, telah dipastikan. Apabila cas hilang oleh unsur kimia terion, yang terakhir bertukar menjadi molekul yang bertindak balas antara satu sama lain, membentuk sebatian kimia paling mudah: hidrida, karbida, oksida, sianida, besi sulfida dan klorida, dsb.
Proses pemadatan beransur-ansur, pemanasan dan pembezaan lanjut jirim dalam planet yang terbentuk berlaku dengan penangkapan zarah dari ruang sekeliling. Di tengah-tengah protoplanet yang membentuk, logam tertumpu kerana pemisahan graviti jirim. Besi dan nikel karbida, besi sulfida dan oksida besi telah dikumpulkan di sekitar zon ini. Oleh itu, teras cecair luaran terbentuk, yang dalam cangkangnya mengandungi hidrida dan oksida silikon dan aluminium, air, metana, hidrogen, oksida magnesium, kalium, natrium, kalsium dan sebatian lain. Pada masa yang sama, zon lebur cangkang yang terbentuk dan pengurangan permukaan dan penurunan dalam jumlah planet berlaku. Peringkat seterusnya ialah pembentukan mantel, protokor dan pencairan astenosfera. Protokor telah dihancurkan kerana pengurangan jumlah dan permukaan yang disebutkan di atas. Disebabkan ini, basalt dituangkan ke permukaan, yang, selepas penyejukan, sekali lagi menjunam ke bahagian dalam mantel dan tertakluk kepada pencairan semula seterusnya; kemudian sebahagian daripada kerak basalt secara beransur-ansur berubah menjadi granit.
Lapisan permukaan Bumi pada peringkat pembentukan terdiri daripada regolit berliang halus, yang secara aktif mengikat air dan karbon dioksida yang dibebaskan kerana komposisi ultrabesnya. Jumlah rizab haba Bumi dan taburan suhu di pedalamannya ditentukan oleh kadar pertumbuhan planet. Secara umum, tidak seperti Bulan, Bumi tidak pernah cair sepenuhnya, dan proses pembentukan teras Bumi terbentang selama kira-kira 4 bilion tahun.
Keadaan Bumi yang sejuk dan pasif secara tektonik berlangsung selama kira-kira 600 juta tahun. Pada masa ini, perut planet ini perlahan-lahan menjadi panas dan kira-kira 4 bilion tahun yang lalu, granitisasi aktif muncul di Bumi dan astenosfera terbentuk. Pada masa yang sama, Bulan, sebagai satelit yang paling besar, "membersihkan" dari angkasa dekat bumi semua satelit dan mikromoon yang lebih kecil yang ada,
dan pada Bulan itu sendiri, terdapat wabak magmatisme basaltik, yang bertepatan dengan permulaan aktiviti tektonik di Bumi (tempoh itu berlangsung dari 4.0 hingga 3.6 bilion tahun yang lalu). Pada masa yang sama, di dalam perut Bumi, proses pembezaan graviti jirim bumi teruja - proses utama yang menyokong aktiviti tektonik Bumi dalam semua zaman geologi berikutnya dan membawa kepada pelepasan dan pertumbuhan padat. teras bumi oksida-besi.
Oleh kerana dalam era kriptektonik (katarchea), jirim bumi tidak pernah cair, proses penyahgasan Bumi tidak dapat berkembang, oleh itu, selama 600 juta tahun pertama kewujudan Bumi, hidrosfera tidak hadir sama sekali di permukaannya, dan atmosfera sangat jarang dan terdiri daripada gas mulia. Pada masa ini, pelepasan Bumi terlicin, terdiri daripada regolit kelabu gelap. Segala-galanya diterangi oleh matahari kuning yang memanas dengan lemah (kilauannya 30% kurang daripada yang moden) dan cakera Bulan yang tidak munasabah besar tanpa bintik-bintik (ia adalah kira-kira 300-350 kali lebih besar daripada kawasan kelihatan moden di Bulan. cakera). Bulan masih merupakan planet yang panas dan boleh memanaskan bumi. Pergerakan Matahari adalah pantas - hanya dalam 3 jam ia melintasi cakrawala, untuk naik semula dari timur dalam 3 jam. Bulan bergerak lebih perlahan, kerana ia dengan cepat beredar mengelilingi Bumi dalam arah yang sama, sehingga fasa Bulan melepasi semua peringkat dalam 8-10 jam. Bulan beredar mengelilingi Bumi dalam orbit dengan jejari 14-25 ribu km (kini radius ialah 384, 4 ribu km). Ubah bentuk pasang surut yang kuat Bumi menyebabkan, berikutan pergerakan Bulan, siri gempa bumi yang berterusan (setiap 18-20 jam). Amplitud pasang surut bulan ialah 1.5 km.
Secara beransur-ansur, kira-kira sejuta tahun selepas pembentukan, akibat penolakan yang dilakukan, pasang surut bulan menurun kepada 130 m, selepas 10 juta tahun lagi menjadi 25 m, dan selepas 100 juta tahun - hingga 15 m, menjelang akhir Katarchean. - hingga 7 m, dan kini di titik sublunari, pasang surut moden Bumi pepejal ialah 45 cm Gempa bumi pasang surut pada masa itu adalah bersifat eksogen eksklusif, kerana belum ada aktiviti tektonik lagi. Di Archean, pada awalnya, pembezaan bahan daratan berlaku dengan mencairkan besi logam daripadanya pada tahap mantel atas. Disebabkan oleh kelikatan teras sejuk Bumi muda yang sangat tinggi, ketidakstabilan graviti yang terhasil boleh dikompensasikan dengan memerah teras ini ke permukaan Bumi dan mengalir ke tempat leburan berat yang dikeluarkan sebelum ini, iaitu, dengan membentuk teras padat berhampiran Bumi. Proses ini telah selesai pada penghujung Archean kira-kira 2.7-2.6 bilion tahun yang lalu; pada masa ini, semua jisim benua yang telah rosak sebelum ini mula bergerak pantas ke salah satu kutub dan bersatu menjadi benua besar pertama di planet Monogea. Landskap Bumi berubah, kontras pelepasan tidak melebihi 1-2 km, semua lekukan lega secara beransur-ansur diisi dengan air, dan di Archean Akhir, Lautan Dunia tunggal yang cetek (sehingga 1 km) terbentuk.
Pada permulaan Archean, Bulan bergerak menjauhi Bumi sejauh 160 ribu km. Bumi berputar mengelilingi paksinya pada kelajuan tinggi (terdapat 890 hari dalam setahun, dan sehari berlangsung 9.9 jam). Pasang surut bulan dengan amplitud sehingga 360 cm mengubah bentuk permukaan Bumi setiap 5.2 jam; menjelang akhir Archean, putaran Bumi menjadi perlahan dengan ketara (terdapat 490 hari pada 19 jam dalam setahun), dan Bulan tidak lagi mempengaruhi aktiviti tektonik Bumi. Atmosfera di Archean telah diisi semula dengan nitrogen, karbon dioksida dan wap air, tetapi oksigen tidak hadir, kerana ia serta-merta diikat oleh besi bebas (logam) bahan mantel, yang sentiasa naik melalui zon keretakan ke permukaan bumi .
Dalam Proterozoik, disebabkan oleh pengagihan semula gerakan perolakan di bawah superbenua Monogea, aliran menaik membawa kepada perpecahannya (kira-kira 2.4-3.3 bilion tahun yang lalu). Pembentukan dan pemecahan superbenua Megagea, Mesogea dan Pangea seterusnya berlaku dengan pembentukan struktur tektonik yang paling kompleks dan berterusan sehingga Kambrium dan Ordovician (sudah di Paleozoik). Pada masa ini, jisim air di permukaan Bumi telah menjadi begitu
besar, yang telah memanifestasikan dirinya dalam pembentukan Lautan Dunia yang lebih dalam. Kerak lautan mengalami penghidratan dan proses ini disertai dengan peningkatan dalam penyerapan karbon dioksida dengan pembentukan karbonat. Atmosfera terus kehabisan oksigen kerana pengikatan oksigen yang berterusan oleh besi yang dilepaskan. Proses ini selesai hanya pada permulaan Phanérosoy, dan sejak itu, atmosfera bumi mula tepu secara aktif dengan oksigen, secara beransur-ansur mendekati komposisi modennya.
Dalam keadaan baru ini, pengaktifan bentuk kehidupan yang tajam berlaku, metabolisme yang dibina berdasarkan tindak balas pengoksidaan terbalik bahan organik yang disintesis oleh tumbuhan. Jadi organisma kerajaan haiwan muncul, tetapi ini sudah pada akhir zaman Kambrium, dalam Phanerozoic, dan ini membawa kepada kemunculan semua jenis haiwan rangka dan rangka, yang mempengaruhi banyak proses geologi di zon permukaan Bumi. dalam zaman geologi berikutnya. Evolusi geologi Phanerozoic telah dikaji dengan lebih terperinci berbanding era lain, dan ia boleh dihuraikan secara ringkas seperti berikut. Pada masa ini yang paling dekat dengan kita, seperti yang didedahkan, pelanggaran dan regresi lautan, perubahan iklim global, khususnya, silih berganti tempoh glasier dan praktikal glasier, dengan cara, yang pertama, seperti yang diandaikan, di Bumi adalah glasiasi Huron dalam Proterozoik.
Proses pelanggaran dan regresi lautan dengan perkembangan bentuk hidupan yang kuat, aktiviti hakisan glasier yang aktif dan aktiviti hakisan perairan glasier membawa kepada pemprosesan batu yang ketara yang membentuk zon permukaan kerak bumi, pengumpulan bahan terrigenous. di dasar lautan, proses pemendapan pengumpulan bahan organogenik dan kemo-gen dalam kolam renang air.
Susunan spatial benua dan lautan secara beransur-ansur berubah dan sangat berbeza berbanding dengan khatulistiwa: secara bergantian, utara, kemudian hemisfera selatan adalah benua atau lautan. Iklim juga telah berubah berkali-kali, berhubung rapat dengan zaman glasiasi dan interglasial. Secara aktif dari Paleozoic ke Cenozoic (dan di dalamnya) terdapat perubahan dalam kedalaman, suhu dan komposisi perairan Lautan Dunia; perkembangan bentuk hidupan membawa kepada keluarnya mereka dari persekitaran akuatik dan pembangunan tanah secara beransur-ansur, serta evolusi bentuk kehidupan sehingga yang diketahui. Berdasarkan analisis sejarah geologi Phanerozoic, ia mengikuti bahawa semua sempadan utama (pembahagian skala geokronologi kepada era, tempoh dan zaman) sebahagian besarnya disebabkan oleh perlanggaran dan perpecahan benua dalam proses pergerakan global "ensemble" plat litosfera.
BENTUK BUMI
Bentuk bumi biasanya dirujuk sebagai glob. Telah ditetapkan bahawa jisim Bumi ialah 5976 10 21 kg, isipadunya ialah 1.083 10 12 km 3. Jejari purata ialah 6371.2 km, ketumpatan purata ialah 5.518 kg / m 3, purata pecutan graviti ialah 9.81 m / s 2. Bentuk Bumi adalah hampir dengan ellipsoid triaksial putaran dengan mampatan kutub: Bumi moden mempunyai jejari kutub 6356.78 km, dan jejari khatulistiwa 6378.16 km. Panjang meridian bumi ialah 40008.548 km, panjang khatulistiwa ialah 40075.704 km. Mampatan kutub (atau "meratakan") disebabkan oleh putaran Bumi mengelilingi paksi kutub dan magnitud mampatan ini berkaitan dengan kelajuan putaran Bumi. Kadang-kadang bentuk Bumi dipanggil spheroid, tetapi untuk Bumi ada
nama bentuk itu sendiri, iaitu geoid. Hakikatnya ialah permukaan bumi boleh berubah-ubah dan ketinggiannya ketara; terdapat sistem gunung tertinggi di lebih daripada 8000 m (contohnya, Gunung Everest - 8842 m) dan palung lautan dalam lebih daripada
11,000 m (Mariana Trench - 11,022 m). Geoid di luar benua bertepatan dengan permukaan Lautan Dunia yang tidak terganggu; di benua, permukaan geoid dikira daripada kajian gravimetrik dan menggunakan pemerhatian dari angkasa.
Bumi mempunyai medan magnet yang kompleks, yang boleh digambarkan sebagai medan yang dicipta oleh bola magnet atau dipol magnet.
Permukaan dunia ialah 70.8% (361.1 juta km 2) diduduki oleh air permukaan (lautan, laut, tasik, takungan, sungai, dll.). Tanah ialah 29.2% (148.9 juta km 2).
STRUKTUR BUMI
Secara umum, seperti yang ditubuhkan oleh penyelidikan geofizik moden berdasarkan, khususnya, anggaran halaju perambatan gelombang seismik, kajian ketumpatan bahan darat, jisim Bumi, hasil eksperimen angkasa untuk menentukan taburan ruang udara dan air dan data lain, Bumi dilipat, seolah-olah, beberapa cengkerang sepusat : luaran - atmosfera (sampul gas), hidrosfera (sampul air), biosfera (kawasan pengedaran bahan hidup, menurut V.I. Vernadsky) dan dalaman, yang dipanggil geosfera yang betul (teras, mantel dan litosfera) (Rajah 1).
Atmosfera, hidrosfera, biosfera dan bahagian paling atas kerak bumi boleh diakses oleh pemerhatian langsung. Dengan bantuan lubang gerudi, seseorang berjaya mengkaji kedalaman terutamanya sehingga 8 km. Telaga superdeep digerudi untuk tujuan saintifik di negara kita, AS dan Kanada (di Rusia, di telaga superdeep Kola, kedalaman lebih daripada
12 km, yang memungkinkan untuk memilih sampel batu untuk kajian langsung langsung). Matlamat utama penggerudian superdeep adalah untuk mencapai lapisan dalam kerak bumi - sempadan lapisan "granit" dan "basalt" atau sempadan atas mantel. Struktur perut Bumi yang lebih dalam dikaji dengan kaedah geofizik, yang mana kaedah seismik dan gravimetrik adalah yang paling penting. Kajian tentang jirim yang diangkat dari sempadan mantel harus menjelaskan masalah struktur Bumi. Mantel adalah kepentingan tertentu, kerana
nasi. 1. Perwakilan skematik struktur Bumi (a) dan kerak bumi (b):
L- teras; B y C - mantel; O - Kerak bumi; E - suasana (menurut M. Vasich); 1 - deposit perlindungan; 2 - lapisan seperti granit; 3 - lapisan basalt; mantel 4 atas; 5-mantel
kerak bumi, dengan semua mineral, akhirnya terbentuk daripada bahannya.
Suasana mengikut suhu yang diedarkan di dalamnya dari bawah ke atas, ia dibahagikan kepada troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera dan eksosfera. Troposfera membentuk kira-kira 80% daripada jumlah jisim atmosfera dan mencapai ketinggian 16-18 km di bahagian khatulistiwa dan
8-10 km di kawasan kutub. Stratosfera memanjang ke ketinggian 55 km dan mempunyai lapisan ozon di sempadan atas. Kemudian mesosfera naik ke ketinggian 80 km, termosfera sehingga 800-1000 km dan ke atas adalah eksosfera (sfera penyebaran), yang membentuk tidak lebih daripada 0.5% daripada jisim atmosfera bumi. V komposisi atmosfera termasuk nitrogen (78.1%), oksigen (21.3%), argon (1.28%), karbon dioksida (0.04%) dan gas lain dan hampir semua wap air. Kandungan ozon (0 3) ialah 3.1 10 15 g, dan kandungan oksigen (0 2) ialah 1.192 10 2! d. Dengan jarak dari permukaan bumi, suhu atmosfera turun secara mendadak dan pada ketinggian 10-12 km sudah kira-kira -50°C. V di troposfera, awan terbentuk dan pergerakan udara terma tertumpu. Di permukaan Bumi, suhu tertinggi dicatatkan di Libya (+ 58 ° С di bawah naungan), di wilayah bekas USSR berhampiran bandar Termez (+ 50 ° С di bawah naungan).
Suhu terendah dicatatkan di Antartika (-87 ° С), dan di wilayah Rusia - di Yakutia (-71 ° С).
Stratosfera - lapisan seterusnya di atas troposfera. Kehadiran ozon dalam lapisan atmosfera ini menyebabkan suhu di dalamnya meningkat kepada + 50 ° С, tetapi pada ketinggian 8-90 km suhu turun semula kepada -60 ...- 90 ° С.
Purata tekanan udara di aras laut ialah 1.0132 bar (760 mmHg) dan ketumpatan ialah 1.3 x 10 3 g / cm3. V atmosfera dan litupan awannya menyerap 18% daripada sinaran matahari. Hasil daripada keseimbangan sinaran sistem "Suasana Bumi", suhu purata di permukaan Bumi adalah positif (+ 15 ° С), walaupun turun naiknya di zon iklim yang berbeza boleh mencapai 150 ° С.
Hidrosfera- cangkerang air, yang memainkan peranan penting dalam proses geologi Bumi. V ia merangkumi semua air di Bumi (lautan, laut, sungai, tasik, ais benua, dll.). Hidrosfera tidak membentuk lapisan berterusan dan meliputi permukaan bumi sebanyak 70.8%. Ketebalan puratanya adalah kira-kira 3.8 km, yang terbesar - lebih 11 km (11,022 m - Palung Mariana di Lautan Pasifik).
Hidrosfera Bumi jauh lebih muda daripada planet itu sendiri. Pada peringkat pertama kewujudannya, permukaan Bumi tidak berair sepenuhnya, dan hampir tiada wap air di atmosfera. Pembentukan hidrosfera adalah disebabkan oleh proses pengasingan air daripada bahan mantel. Hidrosfera kini merupakan satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan dengan litosfera, atmosfera dan biosfera. Bagi biosfera yang terakhir, sifat unik air sebagai sebatian kimia adalah sangat penting, contohnya, perubahan dalam isipadu semasa peralihan air dari satu keadaan fasa ke keadaan fasa yang lain (semasa pembekuan,
apabila penyejatan); kuasa larut yang tinggi berhubung dengan hampir semua sebatian di Bumi.
Kehadiran airlah yang, pada dasarnya, memastikan kewujudan kehidupan di Bumi dalam bentuk yang kita ketahui. Daripada air, sebagai sebatian mudah, dan karbon dioksida, tumbuhan mampu membentuk sebatian organik kompleks di bawah pengaruh tenaga suria dan dengan kehadiran klorofil, yang sebenarnya merupakan proses fotosintesis. Air di Bumi diagihkan secara tidak rata, kebanyakannya tertumpu di permukaan. Berhubung dengan isipadu glob, jumlah isipadu hidrosfera tidak melebihi 0.13%. Bahagian utama hidrosfera ialah Lautan Dunia (94%), luasnya ialah 361 059 km 2, dan jumlah keseluruhannya ialah 1370 juta km 3. Dalam kerak benua 4.42 10 23 g air, di lautan -3.61 10 23 g Dalam jadual. 1 menunjukkan taburan air di Bumi.
Jadual 1
Isipadu hidrosfera dan kadar pertukaran air
^ Hanya 4000 ribu km 3 air bawah tanah yang terletak di kedalaman cetek boleh tertakluk kepada pertukaran dan penggunaan air aktif.
Suhu air di lautan berbeza-beza bukan sahaja dengan latitud kawasan (berdekatan dengan kutub atau khatulistiwa), tetapi juga dengan kedalaman lautan. Kebolehubahan suhu tertinggi adalah ciri lapisan permukaan hingga kedalaman 150 m Suhu air tertinggi di lapisan atas dicatatkan di Teluk Parsi (+ 35.6 ° С), dan yang paling rendah - di Lautan Artik (-2.8). ° С).
Komposisi kimia hidrosfera sangat pelbagai: dari perairan yang sangat segar hingga sangat masin, seperti air garam.
Lebih daripada 98% daripada semua sumber air Bumi adalah air masin lautan, laut dan beberapa tasik, ^ rtateke miner pizpu yang-
perairan bawah tanah. Jumlah isipadu air tawar di Bumi ialah 28.25 juta km 3, iaitu hanya kira-kira 2% daripada jumlah keseluruhan hidrosfera, manakala bahagian terbesar air tawar tertumpu di benua ais Antartika, Greenland, pulau-pulau kutub dan tinggi. kawasan pergunungan. Air ini pada masa ini tidak boleh diakses untuk kegunaan manusia yang praktikal.
Lautan mengandungi 1.4-10 2 karbon dioksida (C0 2), iaitu hampir 60 kali ganda daripada di atmosfera; oksigen di lautan terlarut 8 10 18 g, atau hampir 150 kali kurang daripada di atmosfera. Setiap tahun, sungai membawa kira-kira 2.53 10 16 g bahan terrigenous dari darat ke lautan, di mana hampir 2.25 10 16 g adalah bahan terampai, selebihnya adalah bahan larut dan organik.
Kemasinan (purata) air laut ialah 3.5% (35 g / l). Sebagai tambahan kepada klorida, sulfat dan karbonat, air laut juga mengandungi iodin, fluorin, fosforus, rubidium, cesium, emas dan unsur-unsur lain. 0.48 10 23 g garam dilarutkan dalam air.
Kajian laut dalam yang dijalankan dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah memungkinkan untuk mewujudkan kehadiran arus mendatar dan menegak, kewujudan bentuk kehidupan di seluruh lajur air. Dunia organik laut dibahagikan kepada benthos, plankton, nekton, dll. benthos termasuk organisma yang hidup di dalam tanah dan di dalam tanah badan air marin dan benua. Plankton- satu set organisma yang mendiami lajur air, tidak dapat menahan pemindahan oleh arus. Nekton- aktif berenang, contohnya ikan dan haiwan laut yang lain.
Pada masa ini, isu kekurangan air tawar semakin serius, yang merupakan salah satu komponen krisis alam sekitar global yang sedang berkembang. Hakikatnya ialah air tawar diperlukan bukan sahaja untuk keperluan utilitarian seseorang (minum, memasak, membasuh, dll.), tetapi juga untuk kebanyakan proses perindustrian, apatah lagi fakta bahawa hanya air tawar yang sesuai untuk pengeluaran pertanian - teknologi pertanian dan penternakan, kerana kebanyakan tumbuhan dan haiwan tertumpu di darat dan mereka menggunakan air tawar secara eksklusif untuk menjalankan kehidupan mereka. Pertumbuhan penduduk Bumi (kini terdapat lebih daripada 6 bilion orang di planet ini) dan perkembangan aktif industri dan pengeluaran pertanian yang berkaitan telah membawa kepada fakta bahawa 3.5 ribu km 3 air tawar digunakan setiap tahun oleh seseorang. , dan kerugian yang tidak boleh diperolehi berjumlah 150 km 3. Bahagian hidrosfera yang sesuai untuk bekalan air ialah 4.2 km 3, iaitu hanya 0.3% daripada isipadu hidrosfera. Rusia mempunyai rizab air tawar yang agak besar (kira-kira 150 ribu sungai, 200 ribu tasik, banyak takungan dan kolam,
jumlah air bawah tanah yang ketara), tetapi pengagihan rizab ini di seluruh negara adalah jauh dari seragam.
Hidrosfera memainkan peranan penting dalam manifestasi banyak proses geologi, terutamanya di zon permukaan kerak bumi. Di satu pihak, di bawah pengaruh hidrosfera, terdapat pemusnahan intensif batuan dan pergerakannya, pemendapan semula, sebaliknya, hidrosfera bertindak sebagai faktor kreatif yang kuat, yang pada dasarnya adalah lembangan untuk pengumpulan bahan yang ketara. strata sedimen dengan komposisi berbeza dalam hadnya.
Biosfera berada dalam interaksi berterusan dengan litosfera, hidrosfera dan atmosfera, yang memberi kesan ketara kepada komposisi dan struktur litosfera.
Secara umum, biosfera kini difahami sebagai kawasan pengedaran bahan hidup (organisma hidup dalam bentuk yang diketahui sains); ia adalah cangkerang kompleks yang disambungkan oleh kitaran biokimia (dan geokimia) penghijrahan jirim, tenaga dan maklumat. Ahli akademik V. I. Vernadsky memasukkan dalam konsep biosfera semua struktur Bumi yang berkaitan secara genetik dengan bahan hidup; aktiviti organisma hidup dahulu atau sekarang. Kebanyakan sejarah geologi Bumi dikaitkan dengan aktiviti organisma hidup, terutamanya di bahagian permukaan kerak bumi, contohnya, ini adalah strata sedimen yang sangat tebal bagi batuan organogenik - batu kapur, diatomit, dll. Luas pengagihan biosfera dihadkan di atmosfera oleh lapisan ozon (kira-kira 18-50 km di atas permukaan planet), di atasnya bentuk kehidupan yang diketahui di Bumi adalah mustahil tanpa cara perlindungan khas, seperti yang dilakukan semasa penerbangan angkasa lepas. di luar atmosfera dan ke planet lain. Sehingga baru-baru ini, biosfera meluas ke dalam perut Bumi hingga kedalaman 11,022 m di Palung Mariana, tetapi apabila menggerudi telaga superdeep Kola, kedalaman lebih daripada 12 km telah dicapai, yang bermaksud bahawa bahan hidup menembusi kedalaman ini. .
Struktur dalaman Bumi, mengikut konsep moden, terdiri daripada teras, mantel dan litosfera. Sempadan di antara mereka agak sewenang-wenangnya, disebabkan oleh interpenetrasi kedua-dua kawasan dan dalam (lihat Rajah 1).
Teras bumi terdiri daripada teras luar (cecair) dan teras dalam (pepejal). Jejari teras dalam (yang dipanggil lapisan c) adalah kira-kira 1200-1250 km, lapisan peralihan (B) antara teras dalam dan luar mempunyai ketebalan kira-kira 300-400 km, dan jejari teras luar. ialah 3450-3500 km (masing-masing, kedalaman ialah 2870-2920 km ). Ketumpatan jirim dalam teras luar meningkat dengan kedalaman dari 9.5 hingga 12.3 g / cm 3. Di bahagian tengah
ketumpatan teras dalam mencapai hampir 14 g / cm 3. Semua ini menunjukkan bahawa jisim teras Bumi adalah sehingga 32% daripada jumlah jisim Bumi, manakala isipadu adalah kira-kira 16% daripada isipadu Bumi. Pakar moden percaya bahawa teras bumi adalah hampir 90% besi dengan campuran oksigen, sulfur, karbon dan hidrogen, dan teras dalam mempunyai, mengikut konsep moden, komposisi besi-nikel, yang sepenuhnya sepadan dengan komposisi nombor. meteorit yang dikaji.
Mantel Bumi ialah cangkang silikat antara teras dan bahagian bawah litosfera. Jisim mantel ialah 67.8% daripada jumlah jisim Bumi (OG Sorokhtin, 1994). Kajian geofizik telah membuktikan bahawa mantel, seterusnya, boleh dibahagikan (lihat Rajah 1) kepada mantel atas(lapisan D kedalaman 400 km), Lapisan peralihan Golitsyn(lapisan C pada kedalaman 400 hingga 1000 km) dan mantel bawah(lapisan V dengan dasar pada kedalaman kira-kira 2900 km). Di bawah lautan di mantel atas, satu lapisan dibezakan di mana bahan mantel berada dalam keadaan separa cair. Unsur yang sangat penting dalam struktur mantel ialah zon yang mendasari dasar litosfera. Secara fizikal, ia adalah permukaan peralihan dari atas ke bawah daripada batuan tegar yang disejukkan kepada bahan mantel separa cair, yang berada dalam keadaan plastik dan membentuk astenosfera.
Menurut konsep moden, mantel mempunyai komposisi ultrabasic (pirolit, sebagai campuran 75% peridotit dan 25% basalt toleritik atau lherzolit), yang berkaitan dengannya ia sering dipanggil peridotit, atau "batu", cangkang. Kandungan unsur radioaktif dalam mantel adalah sangat rendah. Jadi, secara purata 10 -8% 13; 10 ~ 7% Th, 10-6% 40 K. Mantel pada masa ini dianggarkan sebagai sumber fenomena seismik dan gunung berapi, proses pembinaan gunung, serta zon magmatisme.
kerak bumi mewakili lapisan atas Bumi, yang mempunyai sempadan bawah, atau pangkalan, mengikut data seismik, di sepanjang lapisan Mohorovichich, di mana peningkatan seperti lompatan dalam halaju perambatan gelombang elastik (seismik) sehingga 8.2 km / s adalah tercatat.
Bagi seorang jurutera geologi, kerak bumi adalah objek utama penyelidikan, ia adalah pada permukaannya dan dalam kedalamannya bahawa struktur kejuruteraan didirikan, iaitu, aktiviti pembinaan dijalankan. Khususnya, untuk menyelesaikan banyak masalah praktikal, adalah penting untuk menjelaskan proses pembentukan permukaan kerak bumi, sejarah pembentukan ini.
Secara umum, permukaan kerak bumi terbentuk di bawah pengaruh proses yang diarahkan bertentangan antara satu sama lain:
- endogen, termasuk proses tektonik dan magmatik yang membawa kepada anjakan menegak di kerak bumi - naik dan turun, iaitu, mewujudkan "ketidaksamaan" pelepasan;
- eksogen, menyebabkan denudasi (meratakan, meratakan) pelepasan akibat luluhawa, hakisan pelbagai jenis dan daya graviti;
- pemendapan (sedimentation), sebagai "memenuhi" oleh sedimen semua penyelewengan yang dicipta semasa endogenesis.
Pada masa ini, dua jenis kerak bumi dibezakan: "basaltik" lautan dan "granit" benua.
Kerak lautan adalah agak mudah dalam komposisi dan mewakili sejenis pembentukan tiga lapisan. Lapisan atas, ketebalannya berkisar antara 0.5 km di tengah lautan hingga 15 km berhampiran delta sungai air dalam dan cerun benua, di mana hampir semua bahan terrigenous terkumpul, manakala di zon lain lautan, bahan sedimen diwakili oleh sedimen karbonat dan tanah liat laut dalam merah bebas karbonat. Lapisan kedua terdiri daripada lava bantal daripada basalt lautan, di bawahnya oleh daik dolerit dengan komposisi yang sama; jumlah ketebalan lapisan ini ialah 1.5-2 km. Lapisan ketiga di bahagian atas bahagian diwakili oleh lapisan gabbro, yang di bawahnya oleh serpentinit berhampiran rabung tengah lautan; jumlah ketebalan lapisan ketiga berkisar antara 4.7 hingga 5 km.
Ketumpatan purata kerak lautan (tanpa pemendakan) ialah 2.9 g / cm 3, jisimnya ialah 6.4 10 24 g, isipadu pemendakan ialah 323 juta km 3. Kerak lautan terbentuk di zon keretakan rabung pertengahan lautan kerana pelepasan basaltik cair dari lapisan astenosfera Bumi di bawahnya dan curahan basalt bertolak ansur di dasar lautan. Telah ditetapkan bahawa 12 km 3 basalt dibekalkan setiap tahun dari astenosfera. Semua proses tektonik-magmatik yang hebat ini disertai dengan peningkatan seismicity dan tidak dapat ditandingi di benua.
Kerak benua ia berbeza dengan ketara daripada lautan dari segi ketebalan, struktur dan komposisi. Ketebalannya berbeza dari 20-25 km di bawah lengkok pulau dan kawasan dengan jenis peralihan kerak hingga 80 km di bawah tali pinggang terlipat muda Bumi, contohnya, di bawah Andes atau tali pinggang Alpine-Himalaya. Ketebalan kerak benua di bawah pelantar purba adalah purata 40 km. Kerak benua terdiri daripada tiga lapisan, satu lapisan atas adalah sedimen, dan dua lapisan bawah diwakili oleh batuan kristal. Lapisan sedimen terdiri daripada sedimen tanah liat dan karbonat lembangan laut cetek.
sein dan mempunyai ketebalan yang sangat berbeza dari 0 pada perisai purba hingga 15 km di palung marginal platform. Batuan "granit" prakambrium, sering diubah oleh proses metamorfisme serantau, terletak di bawah lapisan sedimen. Selanjutnya, lapisan basalt terletak. Perbezaan antara kerak lautan dan benua adalah kehadiran lapisan granit di bahagian kedua. Selanjutnya, kerak lautan dan benua didasari oleh batuan mantel atas.
Kerak bumi mempunyai komposisi aluminosilikat, diwakili terutamanya oleh sebatian lebur rendah. Unsur kimia utama ialah oksigen (43.13%), silikon (26%) dan aluminium (7.45%) dalam bentuk silikat dan oksida (Jadual 2).
jadual 2
Komposisi kimia purata kerak bumi
Komposisi kimia kerak bumi,%, adalah seperti berikut: masam
genus - 46.8; silikon - 27.3; aluminium - 8.7; besi -5.1; kalsium - 3.6; natrium - 2.6; kalium - 2.6; magnesium - 2.1; lain - 1.2.
Seperti yang ditunjukkan oleh data terkini, komposisi kerak lautan adalah sangat malar sehingga boleh dianggap sebagai salah satu pemalar global, sama seperti komposisi udara atmosfera atau kemasinan purata air laut. Ini adalah bukti kesatuan mekanisme pembentukannya.
Keadaan penting yang membezakan kerak bumi daripada geosfera dalaman yang lain ialah kehadiran di dalamnya kandungan peningkatan isotop radioaktif tahan lama uranium 232 dan torium 237 Th, kalium 40 K, dan kepekatan tertingginya dicatatkan untuk "granit" lapisan kerak benua, dalam kerak lautan unsur radioaktif boleh diabaikan.
nasi. 3. Gambar rajah blok sesar transformasi lautan
litosfera
Gunung berapi
renyuk
benua
litosfera
Pencerobohan igneus
Meleleh
nasi. 2. Bahagian skematik zon melemahkan litosfera lautan
di bawah benua
Litosfera- Ini adalah cangkang Bumi, menyatukan kerak bumi dan sebahagian daripada mantel atas. Ciri khas litosfera ialah ia termasuk batuan dalam keadaan kristal pepejal dan ia mempunyai ketegaran dan kekuatan. Peningkatan suhu diperhatikan di bawah bahagian dari permukaan Bumi. Cangkang plastik mantel yang terletak di bawah litosfera ialah astenosfera, di mana pada suhu tinggi bahan tersebut sebahagiannya cair, dan akibatnya, tidak seperti litosfera, astenosfera tidak mempunyai kekuatan dan boleh berubah bentuk secara plastis, sehingga keupayaan untuk mengalir walaupun di bawah tindakan tekanan berlebihan yang sangat rendah (Rajah 2, 3). Berdasarkan konsep moden, menurut teori tektonik plat, telah ditetapkan bahawa plat litosfera, yang membentuk cangkang luar Bumi, terbentuk disebabkan oleh penyejukan dan penghabluran lengkap bahan cair separa astenosfera. , sama seperti yang berlaku, contohnya, di sungai apabila air membeku dan pembentukan ais pada hari yang sejuk.
Perlu diingatkan bahawa lherzolit yang membentuk mantel atas mempunyai komposisi yang kompleks, dan oleh itu bahan astenosfera, berada dalam keadaan pepejal, secara mekanikal.
lemah sehingga boleh menjalar. Ini menunjukkan bahawa astenosfera berkelakuan seperti cecair likat pada skala masa geologi. Oleh itu, litosfera mampu bergerak secara relatif kepada mantel bawah kerana kelemahan astenosfera. Fakta penting yang mengesahkan kemungkinan pergerakan plat litosfera ialah astenosfera dinyatakan secara global, walaupun kedalaman, ketebalan dan sifat fizikalnya berbeza-beza secara meluas. Ketebalan litosfera berbeza-beza dari beberapa kilometer di bawah lembah retakan rabung pertengahan lautan hingga 100 km di bawah pinggir lautan, dan di bawah perisai purba ketebalan litosfera mencapai 300-350 km.
Ciri ciri dunia ialah kepelbagaiannya. Ia dibahagikan kepada satu siri lapisan atau sfera, yang dibahagikan kepada dalam dan luar.
Sfera dalaman Bumi: kerak bumi, mantel dan teras.
kerak bumi paling heterogen. Secara mendalam, 3 lapisan dibezakan di dalamnya (dari atas ke bawah): sedimen, granit dan basalt.
Lapisan sedimen Ia terbentuk oleh batuan lembut dan kadangkala longgar yang timbul akibat pemendapan jirim dalam persekitaran akueus atau udara di permukaan Bumi. Batuan sedimen biasanya tersusun dalam strata yang dibatasi oleh satah selari. Ketebalan lapisan berkisar antara beberapa meter hingga 10-15 km. Terdapat kawasan di mana lapisan sedimen hampir tiada.
Lapisan granit terdiri terutamanya daripada batuan igneus dan metamorf, kaya dengan Al dan Si. Purata kandungan SiO 2 di dalamnya adalah lebih daripada 60%, oleh itu ia dikelaskan sebagai batu berasid. Ketumpatan batuan lapisan ialah 2.65-2.80 g / cm 3. Kuasanya ialah 20-40 km. Dalam komposisi kerak lautan (contohnya, di dasar Lautan Pasifik), lapisan granit tidak ada, dengan itu menjadi sebahagian daripada kerak benua.
Lapisan basalt terletak di dasar kerak bumi dan berterusan, iaitu, tidak seperti lapisan granit, ia terdapat dalam komposisi kedua-dua kerak benua dan lautan. Ia dipisahkan dari permukaan granit oleh permukaan Konrad (K), di mana kelajuan gelombang seismik berubah dari 6 hingga 6.5 km / s. Bahan yang membentuk lapisan basalt dalam komposisi kimia dan sifat fizikal adalah hampir dengan basalt (kurang kaya dengan SiO 2 daripada granit). Ketumpatan bahan mencapai 3.32 g / cm3. Kelajuan perambatan gelombang seismik longitudinal meningkat dari 6.5 hingga 7 km / s di sempadan bawah, di mana lompatan dalam kelajuan berlaku lagi dan ia mencapai 8-8.2 km / s. Sempadan bawah kerak bumi ini boleh dikesan di mana-mana dan dipanggil sempadan Mohorovicic (saintis Yugoslavia) atau sempadan M.
mantel terletak di bawah kerak bumi dalam selang kedalaman dari 8-80 hingga 2900 km. Suhu di lapisan atas (sehingga 100 km) ialah 1000-1300 о С, meningkat dengan kedalaman dan di sempadan bawah mencapai 2300 о С. Walau bagaimanapun, bahan itu berada di sana dalam keadaan pepejal kerana tekanan, yang pada kedalaman yang besar ialah ratusan ribu dan berjuta-juta atmosfera. Pembiasan dan pantulan separa gelombang seismik membujur diperhatikan pada sempadan dengan teras (2900 km), manakala gelombang ricih tidak melepasi sempadan ini ("bayang-bayang seismik" berjulat dari 103 o hingga 143 o lengkok). Kelajuan perambatan gelombang di bahagian bawah mantel ialah 13.6 km / saat.
Baru-baru ini diketahui bahawa di bahagian atas mantel terdapat lapisan batuan yang tidak disatukan - astenosfera, terletak pada kedalaman 70-150 km (lebih dalam di bawah lautan), di mana penurunan dalam halaju gelombang elastik sebanyak kira-kira 3% direkodkan.
teras dalam sifat fizikal, ia sangat berbeza daripada mantel yang membungkusnya. Kelajuan perambatan gelombang seismik longitudinal ialah 8.2-11.3 km / saat. Hakikatnya ialah di sempadan mantel dan teras terdapat penurunan mendadak dalam halaju gelombang membujur dari 13.6 hingga 8.1 km / s. Para saintis telah lama membuat kesimpulan bahawa ketumpatan teras jauh lebih tinggi daripada ketumpatan kulit permukaan. Ia mesti sepadan dengan ketumpatan besi dalam keadaan barometrik yang sesuai. Oleh itu, dipercayai secara meluas bahawa teras terdiri daripada Fe dan Ni dan mempunyai sifat magnetik. Kehadiran logam ini dalam nukleus dikaitkan dengan pembezaan utama bahan dengan graviti tentu. Meteorit juga bercakap menyokong teras besi-nikel. Teras dibahagikan kepada luaran dan dalaman. Di bahagian luar teras, tekanan ialah 1.5 juta atm; ketumpatan 12 g / cm 3. Gelombang seismik membujur merambat di sini pada kelajuan 8.2-10.4 km / saat. Teras dalam berada dalam keadaan cair, dan arus perolakan di dalamnya mendorong medan magnet Bumi. Dalam teras dalam, tekanan mencapai 3.5 juta atm., Ketumpatan ialah 17.3-17.9 g / cm 3, halaju gelombang membujur ialah 11.2-11.3 km / saat. Pengiraan menunjukkan bahawa suhu sepatutnya mencapai beberapa ribu darjah di sana (sehingga 4000 o). Bahan di situ berada dalam keadaan pepejal kerana tekanan tinggi.
Sfera luar Bumi: hidrosfera, atmosfera dan biosfera.
Hidrosfera menyatukan seluruh set manifestasi bentuk air di alam, mulai dari tutupan air yang berterusan, yang menempati 2/3 permukaan bumi (laut dan lautan) dan berakhir dengan air yang merupakan sebahagian daripada batuan dan mineral. dalam pemahaman ini, hidrosfera adalah cangkang Bumi yang berterusan. Dalam kursus kami, pertama sekali, bahagian hidrosfera yang membentuk lapisan air bebas dipertimbangkan - lautanosfera.
Daripada jumlah keluasan Bumi 510 juta km 2, 361 juta km 2 (71%) diliputi air. Secara skematik, pelepasan dasar laut Lautan Dunia digambarkan dalam bentuk lengkung hipsografi. Ia menunjukkan taburan ketinggian darat dan kedalaman lautan; jelas menyatakan 2 aras dasar laut dengan kedalaman 0-200 m dan 3-6 km. Yang pertama adalah kawasan air yang agak cetek, mengelilingi pantai semua benua dalam bentuk kawasan bawah air. Adakah ia pelantar benua atau rak. Dari tepi laut, rak dibatasi oleh tebing bawah air yang curam - cerun benua(sehingga 3000 m). Pada kedalaman 3-3.5 km, terdapat kaki benua. Di bawah 3500 m bermula katil lautan (katil lautan), kedalaman sehingga 6,000 m. Kaki bukit benua dan dasar lautan membentuk aras kedua dasar laut yang berbeza, yang biasanya terdiri daripada kerak lautan (tanpa lapisan granit). Di antara dasar lautan, terutamanya di bahagian pinggir Lautan Pasifik, terdapat lekukan laut dalam (palung)- dari 6000 hingga 11000 m. Kira-kira beginilah rupa lengkung gipsografi 20 tahun yang lalu. Salah satu penemuan geologi yang paling penting sejak kebelakangan ini ialah penemuan itu permatang tengah lautan - sistem global gunung laut, dinaikkan di atas dasar lautan sebanyak 2 atau lebih kilometer dan menduduki sehingga 1/3 daripada kawasan dasar lautan. Kepentingan geologi penemuan ini akan dibincangkan kemudian.
Hampir semua unsur kimia yang diketahui terdapat dalam air lautan, tetapi hanya 4 yang mendominasi: O 2, H 2, Na, Cl. Kandungan sebatian kimia yang terlarut dalam air laut (kemasinan) ditentukan dalam peratus berat atau ppm(1 ppm = 0.1%). Purata kemasinan air laut ialah 35 ppm (35 g garam dalam 1 liter air). Kemasinan berbeza-beza secara meluas. Jadi, di Laut Merah ia mencapai 52 ppm, di Laut Hitam sehingga 18 ppm.
Suasana mewakili cangkang udara paling atas Bumi, yang menyelubunginya dalam penutup berterusan. Had atas tidak jelas, kerana ketumpatan atmosfera berkurangan dengan ketinggian dan secara beransur-ansur masuk ke ruang tanpa udara. Sempadan bawah ialah permukaan Bumi. Sempadan ini juga bersyarat, kerana udara menembusi kedalaman tertentu ke dalam cangkang batu dan terkandung dalam bentuk terlarut dalam lajur air. Terdapat 5 sfera utama di atmosfera (dari bawah ke atas): troposfera, stratosfera, mesosfera, ionosfera dan eksosfera. Bagi geologi, troposfera adalah penting, kerana ia bersentuhan langsung dengan kerak bumi dan mempunyai kesan yang ketara ke atasnya.
Troposfera dibezakan oleh ketumpatan tinggi, kehadiran berterusan wap air, karbon dioksida dan habuk; penurunan suhu secara beransur-ansur dengan ketinggian dan kewujudan peredaran udara menegak dan mendatar di dalamnya. Dalam komposisi kimia, sebagai tambahan kepada unsur utama - O 2 dan N 2 - CO 2, wap air, beberapa gas lengai (Ar), H 2, sulfur dioksida dan habuk sentiasa ada. Peredaran udara di troposfera sangat sukar.
Biosfera- sejenis cangkerang (diserlahkan dan dinamakan oleh Academician VI Vernadsky), menyatukan cangkerang di mana kehidupan hadir. Ia tidak menduduki ruang yang berasingan, tetapi menembusi ke dalam kerak bumi, atmosfera dan hidrosfera. Biosfera memainkan peranan penting dalam proses geologi, mengambil bahagian dalam penciptaan batu dan pemusnahannya.
Organisma hidup menembusi paling dalam ke dalam hidrosfera, yang sering dipanggil "buaian kehidupan". Kehidupan amat kaya dengan lautan osfera, dalam lapisan permukaannya. Bergantung kepada keadaan fizikal dan geografi, terutamanya dari kedalaman, di laut dan lautan, beberapa zon bionomik("bios" Yunani - kehidupan, "nomos" - undang-undang). Zon ini berbeza dalam keadaan kewujudan organisma dan komposisinya. Terdapat 2 zon di kawasan rak: litoral dan nerite. Litoral ialah jalur air cetek yang agak sempit, yang disalirkan dua kali sehari pada waktu air surut. Oleh kerana kekhususan litoral, ia didiami oleh organisma yang boleh bertolak ansur dengan saliran sementara (cacing laut, beberapa moluska, landak laut, bintang). Lebih dalam daripada zon pasang surut, di dalam rak, terdapat zon nerit, yang merupakan yang paling kaya dihuni oleh pelbagai organisma marin. Semua jenis dunia haiwan diwakili secara meluas di sini. Membezakan dengan gaya hidup bentik haiwan (penghuni bawah): benthos sessile (karang, span, bryozoans, dll.), benthos berkeliaran (merangkak - landak, bintang, udang karang). Nektonik haiwan dapat bergerak secara bebas (ikan, cephalopod); planktonik (plankton) - terapung dalam air dalam ampaian (foraminifera, radiolarians, obor-obor). Cerun benua sepadan zon bathyal, kaki benua dan dasar lautan - zon abyssal. Keadaan hidup di dalamnya tidak begitu baik - kegelapan lengkap, tekanan tinggi, ketiadaan alga. Walau bagaimanapun, baru-baru ini telah ditemui oasis abyssal kehidupan, terhad kepada gunung berapi bawah air dan zon aliran bendalir. Biota ini berasaskan bakteria anaerobik gergasi, vestimentifera dan organisma pelik lain.
Kedalaman penembusan organisma hidup ke dalam Bumi terutamanya dihadkan oleh keadaan suhu. Secara teorinya, untuk prokariot yang paling berterusan, ia adalah 2.5-3 km. Bahan hidup secara aktif mempengaruhi komposisi atmosfera, yang dalam bentuk modennya adalah hasil daripada aktiviti penting organisma yang telah memperkayakannya dengan oksigen, karbon dioksida, dan nitrogen. Peranan organisma dalam pembentukan sedimen marin adalah sangat penting, kebanyakannya adalah mineral (caustobiolite, jaspilites, dll.).
Soalan untuk pemeriksaan diri.
Bagaimanakah pandangan tentang asal usul sistem suria terbentuk?
Apakah bentuk dan saiz Bumi?
Apakah cangkerang pepejal yang terdiri daripada bumi?
Apakah perbezaan antara kerak benua dan kerak lautan?
Apakah yang menyebabkan medan magnet bumi?
Apakah keluk hipsografi, jenisnya?
Apakah benthos?
Apakah biosfera, sempadannya?
pengenalan
Selama berabad-abad, persoalan asal usul Bumi kekal sebagai monopoli ahli falsafah, kerana bahan fakta di kawasan ini hampir tidak ada sepenuhnya. Hipotesis saintifik pertama mengenai asal usul Bumi dan sistem suria, berdasarkan pemerhatian astronomi, dikemukakan hanya pada abad ke-xviii. Sejak itu, semakin banyak teori baru tidak berhenti muncul, sesuai dengan pertumbuhan idea kosmogonik kita.
Yang pertama dalam siri ini ialah teori terkenal yang dirumuskan pada tahun 1755 oleh ahli falsafah Jerman Emmanuel Kant. Kant percaya bahawa sistem suria timbul daripada beberapa bahan primordial, yang sebelum ini secara bebas bertaburan di angkasa. Zarah-zarah perkara ini bergerak ke arah yang berbeza dan, berlanggar antara satu sama lain, kehilangan kelajuan. Yang paling berat dan paling padat daripada mereka, di bawah tindakan daya graviti, bersambung antara satu sama lain, membentuk bekuan pusat - Matahari, yang seterusnya, menarik zarah yang lebih jauh, lebih kecil dan lebih ringan.
Oleh itu, beberapa badan berputar timbul, trajektori yang saling bersilang. Sebahagian daripada jasad ini, pada mulanya bergerak ke arah yang bertentangan, akhirnya ditarik ke dalam satu aliran dan membentuk cincin bahan gas, terletak kira-kira dalam satah yang sama dan berputar mengelilingi Matahari dalam arah yang sama, tanpa mengganggu antara satu sama lain. Dalam gelang berasingan, nukleus lebih tumpat terbentuk, yang mana zarah-zarah yang lebih ringan ditarik secara beransur-ansur, membentuk pengumpulan jirim berbentuk globular; ini adalah bagaimana planet-planet terbentuk, yang terus mengelilingi matahari dalam satah yang sama dengan cincin asal bahan gas.
1. Sejarah bumi
Bumi ialah planet ketiga daripada Matahari dalam Sistem Suria. Ia beredar mengelilingi bintang dalam orbit elips (sangat hampir dengan bulatan) dengan kelajuan purata 29.765 km/s pada jarak purata 149.6 juta km untuk tempoh 365.24 hari. Bumi mempunyai satelit, Bulan, mengorbit Matahari pada jarak purata 384,400 km. Kecondongan paksi bumi ke satah ekliptik ialah 66033`22``. Tempoh putaran planet mengelilingi paksinya ialah 23 jam 56 minit 4.1 saat. Putaran di sekeliling paksinya menyebabkan perubahan siang dan malam, dan kecondongan paksi dan putaran mengelilingi Matahari menyebabkan perubahan musim. Bentuk Bumi ialah geoid, lebih kurang elipsoid triaksial, sferoid. Jejari purata Bumi ialah 6371.032 km, khatulistiwa - 6378.16 km, kutub - 6356.777 km. Luas permukaan dunia ialah 510 juta km2, volumnya 1.083 * 1012 km2, ketumpatan purata ialah 5518 kg / m3. Jisim Bumi ialah 5976 * 1021 kg. Bumi mempunyai medan magnet dan elektrik yang berkait rapat dengannya. Medan graviti Bumi menentukan bentuk sfera dan kewujudan atmosfera.
Menurut konsep kosmogonik moden, Bumi terbentuk kira-kira 4.7 bilion tahun yang lalu daripada bahan gas yang tersebar dalam sistem protosolar. Hasil daripada pembezaan jirim, Bumi, di bawah pengaruh medan gravitinya, di bawah keadaan memanaskan bahagian dalam bumi, timbul dan berkembang pelbagai dalam komposisi kimia, keadaan pengagregatan dan sifat fizikal cangkang - geosfera. : teras (di tengah), mantel, kerak bumi, hidrosfera, atmosfera, magnetosfera. Komposisi Bumi dikuasai oleh besi (34.6%), oksigen (29.5%), silikon (15.2%), magnesium (12.7%). Kerak bumi, mantel dan teras dalam adalah pepejal (bahagian luar teras dianggap cecair). Tekanan, ketumpatan dan suhu meningkat dari permukaan Bumi menuju ke pusat. Tekanan di tengah planet ialah 3.6 * 1011 Pa, ketumpatan adalah kira-kira 12.5 * 103 kg / m3, suhu berkisar antara 50,000 hingga
60,000 C. Jenis utama kerak bumi adalah benua dan lautan, dalam zon peralihan dari benua ke lautan, kerak perantaraan dibangunkan.
Sebahagian besar Bumi diduduki oleh Lautan Dunia (361.1 juta km2; 70.8%), daratan adalah 149.1 juta km2 (29.2%), dan membentuk enam benua dan pulau. Ia naik di atas paras lautan dunia dengan purata 875 m (ketinggian tertinggi ialah 8848 m - Gunung Chomolungma), gunung menduduki lebih 1/3 permukaan tanah. Gurun meliputi kira-kira 20% daripada permukaan tanah, hutan - kira-kira 30%, glasier - lebih 10%. Purata kedalaman lautan dunia adalah kira-kira 3800 m (kedalaman terbesar ialah 11020 m - Palung Mariana (kemurungan) di Lautan Pasifik). Isipadu air di planet ini ialah 1370 juta km3, kemasinan purata ialah 35 g / l.
Atmosfer bumi, jumlah jisimnya ialah 5.15 * 1015 tan, terdiri daripada udara - campuran terutamanya nitrogen (78.08%) dan oksigen (20.95%), selebihnya adalah wap air, karbon dioksida, serta lengai dan lain-lain. gas. Suhu maksimum permukaan tanah ialah 570-580 C (di padang pasir tropika Afrika dan Amerika Utara), minimum adalah kira-kira -900 C (di kawasan tengah Antartika).
Pembentukan Bumi dan peringkat awal perkembangannya tergolong dalam sejarah pra-geologi. Umur mutlak batuan paling purba adalah lebih dari 3.5 bilion tahun. Sejarah geologi Bumi dibahagikan kepada dua peringkat yang tidak sama rata: Precambrian, yang menduduki kira-kira 5/6 daripada keseluruhan kronologi geologi (kira-kira 3 bilion tahun), dan Phanerozoic, yang meliputi 570 juta tahun yang lalu. Kira-kira 3-3.5 bilion tahun yang lalu, sebagai hasil daripada evolusi semula jadi jirim, kehidupan muncul di Bumi, dan perkembangan biosfera bermula. Keseluruhan semua organisma hidup yang mendiaminya, yang dipanggil bahan hidup Bumi, mempunyai kesan yang besar terhadap perkembangan atmosfera, hidrosfera dan cangkang sedimen. Baru
faktor yang mempunyai kesan kuat pada biosfera ialah aktiviti pengeluaran manusia, yang muncul di Bumi kurang daripada 3 juta tahun yang lalu. Kadar pertumbuhan penduduk dunia yang tinggi (275 juta orang pada tahun 1000, 1.6 bilion orang pada tahun 1900 dan kira-kira 6.3 bilion orang pada tahun 1995) dan pengaruh yang semakin meningkat masyarakat manusia terhadap alam sekitar telah menimbulkan masalah penggunaan rasional semua sumber asli. dan perlindungan alam.
2. Model seismik struktur Bumi
Model struktur dalaman Bumi yang terkenal (pembahagiannya kepada teras, mantel dan kerak bumi) telah dibangunkan oleh ahli seismologi G. Jeffries dan B. Gutenberg pada separuh pertama abad ke-20. Faktor penentu dalam hal ini ternyata adalah pengesanan penurunan mendadak dalam kelajuan laluan gelombang seismik di dalam dunia pada kedalaman 2900 km dengan radius planet 6371 km. Halaju perambatan gelombang seismik membujur terus di atas sempadan yang ditunjukkan ialah 13.6 km / s, dan di bawahnya - 8.1 km / s. Ini adalah sempadan antara mantel dan teras.
Sehubungan itu, jejari teras ialah 3471 km. Sempadan atas mantel ialah bahagian seismik Mohorovicic, yang dikenal pasti oleh ahli seismologi Yugoslav A. Mohorovich (1857-1936) pada tahun 1909. Ia memisahkan kerak bumi dari mantel. Di sempadan ini, halaju gelombang membujur yang melalui kerak bumi meningkat secara mendadak dari 6.7-7.6 kepada 7.9-8.2 km / s, tetapi ini berlaku pada tahap kedalaman yang berbeza. Di bawah benua, kedalaman bahagian M (iaitu, bahagian bawah kerak bumi) adalah berpuluh-puluh kilometer pertama, dan di bawah beberapa struktur gunung (Pamir, Andes) ia boleh mencapai 60 km, manakala di bawah palung lautan, termasuk tiang air, kedalaman hanya 10-12 km ... Secara amnya, kerak bumi dalam skema ini kelihatan seperti cangkerang nipis, manakala mantel memanjang dalam kedalaman sebanyak 45% daripada jejari bumi.
Tetapi pada pertengahan abad ke-20, idea tentang struktur Bumi yang lebih dalam pecahan memasuki sains. Berdasarkan data seismologi baru, menjadi mungkin untuk membahagikan teras ke dalam dan luar, dan mantel ke bawah dan atas (Rajah 1). Model ini, yang telah menjadi meluas, masih digunakan sehingga kini. Ia dimulakan oleh ahli seismologi Australia K.E. Bullen, yang mencadangkan pada awal 40-an skema untuk membahagikan Bumi menjadi zon, yang ditetapkannya dengan huruf: A - kerak bumi, B - zon dalam selang kedalaman 33-413 km, C - zon 413- 984 km, D - zon 984-2898 km , D - 2898-4982 km, F - 4982-5121 km, G - 5121-6371 km (pusat Bumi). Zon-zon ini dibezakan oleh ciri-ciri seismik. Kemudian dia membahagikan zon D kepada zon D "(984-2700 km) dan D" (2700-2900 km). Pada masa ini, skim ini telah diubah suai dengan ketara dan hanya lapisan D digunakan secara meluas dalam kesusasteraan. Ciri utamanya ialah penurunan dalam kecerunan halaju seismik berbanding dengan kawasan mantel atas.
Teras dalam, yang mempunyai jejari 1225 km, adalah pepejal dan mempunyai ketumpatan tinggi - 12.5 g / cm3. Teras luar adalah cecair, ketumpatannya ialah 10 g / cm3. Di sempadan antara teras dan mantel, lompatan tajam diperhatikan bukan sahaja dalam halaju gelombang membujur, tetapi juga dalam ketumpatan. Dalam mantel, ia berkurangan kepada 5.5 g / cm3. Lapisan D ", yang bersentuhan langsung dengan teras luar, dipengaruhi olehnya, kerana suhu dalam teras jauh lebih tinggi daripada suhu mantel. Di sesetengah tempat, lapisan ini menjana besar, diarahkan ke permukaan Bumi melalui haba mantel dan aliran jisim, dipanggil bulu. Ia boleh muncul di planet ini dalam bentuk kawasan gunung berapi yang besar seperti Kepulauan Hawaii, Iceland dan kawasan lain.
Sempadan atas lapisan D "tidak pasti; arasnya dari permukaan teras boleh berbeza dari 200 hingga 500 km atau lebih. Oleh itu, seseorang boleh
untuk membuat kesimpulan bahawa lapisan ini mencerminkan kemasukan tenaga teras yang tidak sekata dan berbeza intensiti ke dalam kawasan mantel.
Sempadan mantel bawah dan atas dalam skema yang dipertimbangkan adalah bahagian seismik yang terletak pada kedalaman 670 km. Ia mempunyai pengedaran global dan berdasarkan lonjakan dalam halaju seismik ke arah peningkatannya, serta peningkatan dalam ketumpatan bahan mantel bawah. Bahagian ini juga merupakan sempadan perubahan komposisi mineral batuan dalam mantel.
Oleh itu, mantel bawah, tertutup antara kedalaman 670 dan 2900 km, memanjang sepanjang jejari Bumi sejauh 2230 km. Mantel atas mempunyai bahagian seismik dalam yang tetap pada kedalaman 410 km. Apabila melintasi sempadan ini dari atas ke bawah, halaju seismik meningkat dengan mendadak. Di sini, serta di sempadan bawah mantel atas, transformasi mineral yang ketara berlaku.
Bahagian atas mantel atas dan kerak bumi digabungkan sebagai litosfera, iaitu cangkang pepejal atas Bumi, berbeza dengan hidro dan atmosfera. Terima kasih kepada teori plat tektonik, istilah "litosfera" telah tersebar luas. Teori ini mengandaikan pergerakan plat di sepanjang astenosfera - lapisan dalam yang lembut, sebahagiannya, mungkin, cecair dengan kelikatan rendah. Walau bagaimanapun, seismologi tidak menunjukkan astenosfera yang dikekalkan di angkasa lepas. Bagi kebanyakan kawasan, beberapa lapisan astenosfera menegak telah dikenal pasti, serta ketakselanjarannya di sepanjang mendatar. Pergantian mereka amat pasti direkodkan di dalam benua, di mana kedalaman lapisan astenosfera (kanta) berbeza dari 100 km hingga ratusan.
Di bawah palung abyssal lautan, lapisan astenosfera terletak pada kedalaman 70-80 km atau kurang. Sehubungan itu, sempadan bawah litosfera sebenarnya tidak ditentukan, dan ini menimbulkan kesukaran besar untuk teori kinematik plat litosfera, yang diperhatikan oleh ramai penyelidik. Ini adalah asas idea tentang struktur Bumi, yang telah berkembang sehingga kini. Seterusnya, kami beralih kepada data terkini tentang sempadan seismik dalam, yang mewakili maklumat paling penting tentang struktur dalaman planet ini.
3. Struktur geologi Bumi
Sejarah struktur geologi Bumi biasanya digambarkan dalam bentuk peringkat atau fasa yang muncul secara berurutan satu demi satu. Masa geologi dikira dari permulaan pembentukan Bumi.
Fasa 1(4.7 - 4 bilion tahun). Bumi terbentuk daripada gas, habuk dan planetesimal. Hasil daripada tenaga yang dikeluarkan semasa pereputan unsur radioaktif dan perlanggaran planetesimal, Bumi secara beransur-ansur menjadi panas. Kejatuhan meteorit gergasi ke Bumi menyebabkan terlontarnya bahan dari mana bulan terbentuk.
Menurut konsep lain, Proto-Moon, yang terletak di salah satu orbit heliosentrik, telah ditangkap oleh Pro-Earth, akibatnya sistem ganda Bumi-Bulan terbentuk.
Penyahgasan Bumi membawa kepada permulaan pembentukan atmosfera yang terdiri terutamanya daripada karbon dioksida, metana dan ammonia. Pada akhir fasa yang sedang dipertimbangkan, pembentukan hidrosfera bermula disebabkan oleh pemeluwapan wap air.
Fasa 2(4 - 3.5 bilion tahun). Pulau pertama, protocontinent, terdiri daripada batuan yang mengandungi terutamanya silikon dan aluminium, muncul. Protcontinent naik sedikit di atas lautan yang masih sangat cetek.
Fasa 3(3.5 - 2.7 bilion tahun). Besi terkumpul di tengah-tengah Bumi dan membentuk teras cairnya, yang menyebabkan pembentukan magnetosfera. Prasyarat untuk penampilan organisma pertama, bakteria, sedang dicipta. Pembentukan kerak benua berterusan.
Fasa 4(2.7 - 2.3 bilion tahun). Satu benua super terbentuk. Pangea, yang ditentang oleh Panthalassa superocean.
Fasa 5(2.3 - 1.5 bilion tahun). Penyejukan kerak dan litosfera membawa kepada perpecahan superbenua ke dalam blok mikroplat, ruang di antaranya dipenuhi dengan sedimen dan gunung berapi. Akibatnya, sistem permukaan terlipat timbul dan superbenua baru terbentuk - Pangea I. Dunia organik diwakili oleh alga biru-hijau, yang aktiviti fotosintesisnya menyumbang kepada pengayaan atmosfera dengan oksigen, yang membawa kepada perkembangan selanjutnya dunia organik.
Fasa 6(1700 - 650 juta tahun). Kemusnahan Pangea I berlaku, pembentukan lembangan dengan kerak lautan. Dua benua super terbentuk: Gondavan, yang merangkumi Amerika Selatan, Afrika, Madagaskar, India, Australia Antartika, dan Laurasia, yang merangkumi Amerika Utara, Greenland, Eropah dan Asia (kecuali India). Gondwana dan Laurasia dipisahkan oleh Laut Titus. Zaman ais pertama datang. Dunia organik cepat tepu dengan organisma rangka multiselular. Organisme rangka pertama muncul (trilobit, moluska, dll.). pembentukan minyak berlaku.
Fasa 7(650 - 280 juta tahun). Tali pinggang gunung Appalachian di Amerika menghubungkan Gondwana dengan Laurasia - Pangea II terbentuk. Kontur ditunjukkan
Lautan Paleozoik - Paleo-Antlantik, Paleotethis, Paleo-Asia. Gondwana dua kali dilitupi oleh kepingan ais. Ikan muncul, dan kemudian amfibia. Tumbuhan dan haiwan keluar ke darat. Pembentukan arang batu yang sengit bermula.
Fasa 8(280 - 130 juta tahun). Pangea II meresap rangkaian terumbu benua yang semakin padat, sambungan seperti parit seperti celah pada kerak bumi. Pemisahan superbenua bermula. Afrika dipisahkan dari Amerika Selatan dan Hindustan, dan yang terakhir dari Australia dan Antartika. Akhirnya Australia berpisah dari Antartika. Angiosperma menjajah kawasan tanah yang luas. Fauna didominasi oleh reptilia dan amfibia, burung dan mamalia primitif muncul. Pada penghujung tempoh itu, banyak kumpulan haiwan mati, termasuk dinosaur besar. Sebab-sebab fenomena ini biasanya dilihat sama ada dalam perlanggaran Bumi dengan asteroid besar, atau dalam peningkatan mendadak dalam aktiviti gunung berapi. Kedua-duanya boleh membawa kepada perubahan global (peningkatan kandungan karbon dioksida di atmosfera, kemunculan kebakaran besar, penuaan), tidak serasi dengan kewujudan banyak spesies haiwan.
Fasa 9(130 juta tahun - 600 ribu tahun). Konfigurasi umum benua dan lautan sedang mengalami perubahan besar, khususnya, Eurasia dipisahkan dari Amerika Utara, Antartika - dari Amerika Selatan. Pengagihan benua dan lautan telah menjadi sangat dekat dengan yang moden. Pada permulaan tempoh yang ditinjau, iklim di seluruh Bumi adalah hangat dan lembap. Akhir tempoh dicirikan oleh kontras iklim yang tajam. Berikutan glasiasi Antartika, glasiasi Artik berlaku. Fauna dan flora berkembang, yang hampir dengan yang moden. Nenek moyang pertama manusia moden muncul.
Fasa 10(kemodenan). Aliran magma naik dan turun di antara litosfera dan teras bumi, dan melalui retakan dalam kerak ia menembusi. Serpihan kerak lautan tenggelam ke bahagian paling inti, dan kemudian terapung ke atas dan mungkin membentuk pulau baru. Plat litosfera berlanggar antara satu sama lain dan sentiasa dipengaruhi oleh aliran magma. Di mana plat mencapah, segmen baru litosfera terbentuk. Proses pembezaan bahan terestrial sentiasa berlaku, yang mengubah keadaan semua cangkang geologi Bumi, termasuk teras.
Kesimpulan
Bumi dibezakan oleh alam semula jadi: dalam sistem suria hanya di planet ini terdapat bentuk kehidupan yang maju, hanya di atasnya susunan bahan tempatan telah mencapai tahap yang luar biasa tinggi, meneruskan garis umum perkembangan jirim. Di Bumilah tahap penyusunan diri yang paling sukar telah dilalui, menandakan lonjakan kualitatif yang mendalam ke arah bentuk susunan tertinggi.
Bumi ialah planet terbesar dalam kumpulannya. Tetapi, seperti yang ditunjukkan oleh anggaran, walaupun dimensi dan jisim sedemikian adalah minimum, di mana planet ini dapat mengekalkan atmosfera gasnya. Bumi secara intensif kehilangan hidrogen dan beberapa gas ringan lain, yang disahkan oleh pemerhatian yang dipanggil kepulan Bumi.
Atmosfera Bumi pada asasnya berbeza daripada atmosfera planet lain: ia mempunyai kandungan karbon dioksida yang rendah, kandungan oksigen molekul yang tinggi dan kandungan wap air yang agak tinggi. Dua sebab mewujudkan pemisahan atmosfera Bumi: air lautan dan laut menyerap karbon dioksida dengan baik, dan biosfera menepu atmosfera dengan oksigen molekul yang terbentuk dalam proses fotosintesis tumbuhan. Pengiraan menunjukkan bahawa jika kita melepaskan semua karbon dioksida yang diserap dan terikat di lautan, pada masa yang sama mengeluarkan dari atmosfera semua oksigen yang terkumpul hasil daripada aktiviti penting tumbuhan, maka komposisi atmosfera bumi dalam ciri asasnya akan menjadi serupa. kepada komposisi atmosfera Zuhrah dan Marikh.
Di atmosfera Bumi, wap air tepu mencipta lapisan awan yang merangkumi sebahagian besar planet ini. Awan Bumi adalah elemen penting dalam kitaran air yang berlaku di planet kita dalam sistem hidrosfera - atmosfera - darat.
Proses tektonik sedang giat berlaku di Bumi hari ini, dan sejarah geologinya masih belum berakhir. Dari semasa ke semasa, gema aktiviti planet menampakkan diri dengan kuat sehingga menyebabkan pergolakan bencana tempatan yang menjejaskan alam semula jadi dan tamadun manusia. Ahli paleontologi mendakwa bahawa pada masa muda awal Bumi, aktiviti tektoniknya lebih tinggi. Pelepasan moden planet ini telah berkembang dan terus berubah di bawah pengaruh tindakan gabungan proses tektonik, hidrosfera, atmosfera dan biologi di permukaannya.
Bibliografi
V.F. Tulinov "Konsep sains semula jadi moden": Buku teks untuk universiti. - M .: UNITI-DANA, 2004.
A.V. Byalko "Planet Kita - Bumi" - M. Sains, 1989
G.V. Voitkevich "Asas-asas teori asal usul Bumi" - M. Nedra, 1988
Ensiklopedia fizikal. TT. 1-5. - M. Ensiklopedia Rusia Besar, 1988-1998.
Pengenalan …………………………………………………………………………… ..3
Sejarah Bumi ………………………………… .. …………… 4
Model seismik struktur Bumi ………………………………… ... 6
Struktur geologi Bumi …………………………………………… ... 9
Kesimpulan ………………………………………………………………… .13
Rujukan ………………………………………………………………… 15
INSTITUT EKONOMI DAN KEUSAHAWANAN
Extramural
KARANGAN
Mengenai subjek "Konsep Sains Semula Jadi Moden" Bumi Bumi dan Matahari adalah faktor utama kehidupan BumiAbstrak >> Biologi
1. Bumi dan tempatnya di alam semesta Bumi... Bentuk, saiz dan pelepasan. Dalaman struktur... Bulan. Bumi, ketiga ... 384,400 km. Secara dalaman struktur Peranan utama dalam kajian dalaman bangunan daripada bumi bermain teknik seismik...
Pada abad ke-20, melalui banyak kajian, manusia mendedahkan rahsia dalaman bumi, struktur bumi dalam satu bahagian diketahui oleh setiap pelajar sekolah. Bagi mereka yang belum tahu dari apa bumi ini diperbuat, apakah lapisan utamanya, komposisinya, apakah nama bahagian paling nipis di planet ini, kami akan menyenaraikan beberapa fakta penting.
Bersentuhan dengan
Bentuk dan saiz planet Bumi
Bertentangan dengan tanggapan salah biasa planet kita bukan bulat... Bentuknya dipanggil geoid dan merupakan bola yang sedikit leper. Tempat di mana glob dimampatkan dipanggil kutub. Paksi putaran bumi melalui kutub, planet kita membuat satu pusingan mengelilinginya dalam masa 24 jam - hari bumi.
Di tengah, planet ini dikelilingi oleh bulatan khayalan yang membahagikan geoid ke hemisfera Utara dan Selatan.
Kecuali khatulistiwa, terdapat meridian - bulatan berserenjang dengan khatulistiwa dan melalui kedua-dua kutub. Salah satu daripadanya, melalui Balai Cerap Greenwich, dipanggil sifar - ia berfungsi sebagai titik rujukan untuk longitud geografi dan zon masa.
Ciri-ciri utama dunia termasuk:
- diameter (km.): khatulistiwa - 12 756, kutub (di kutub) - 12 713;
- panjang (km) khatulistiwa - 40 057, meridian - 40 008.
Jadi, planet kita adalah sejenis elips - geoid berputar mengelilingi paksinya melalui dua kutub - Utara dan Selatan.
Bahagian tengah geoid dikelilingi oleh khatulistiwa - bulatan yang membahagikan planet kita kepada dua hemisfera. Untuk menentukan berapa jejari bumi, gunakan separuh daripada nilai diameternya di kutub dan khatulistiwa.
Dan sekarang tentang itu bumi terbuat dari apa, cangkerang apa yang dilindungi dan apa yang struktur keratan bumi.
Cengkerang bumi
Cangkang utama bumi diperuntukkan bergantung pada kandungannya. Oleh kerana planet kita mempunyai bentuk bola, cangkerangnya, yang dipegang oleh graviti, dipanggil sfera. Jika dilihat dari tersandung bumi di bahagian, kemudian tiga sfera boleh dilihat:
mengikut tertib(bermula dari permukaan planet) mereka terletak seperti berikut:
- Litosfera adalah cangkang keras planet ini, termasuk mineral lapisan bumi.
- Hidrosfera - mengandungi sumber air - sungai, tasik, laut dan lautan.
- Atmosfera - ialah cangkerang udara yang mengelilingi planet ini.
Di samping itu, biosfera juga dibezakan, yang merangkumi semua organisma hidup yang mendiami cangkang lain.
Penting! Ramai saintis mengaitkan populasi planet ini kepada sampul besar yang berasingan yang dipanggil antroposfera.
Cengkerang bumi - litosfera, hidrosfera dan atmosfera - dibezakan mengikut prinsip menggabungkan komponen homogen. Di litosfera, ini adalah batu pepejal, tanah, kandungan dalaman planet ini, dalam hidrosfera - semuanya, di atmosfera - semua udara dan gas lain.
Suasana
Suasana - cangkerang gas, dalam ia termasuk:, nitrogen, karbon dioksida, gas, habuk.
- Troposfera ialah lapisan atas bumi, yang mengandungi sebahagian besar udara bumi dan memanjang dari permukaan hingga ketinggian 8-10 km (di kutub) hingga 16-18 km (di khatulistiwa). Awan dan pelbagai jisim udara terbentuk di troposfera.
- Stratosfera ialah lapisan di mana kandungan udaranya jauh lebih rendah daripada di troposfera. miliknya ketebalan purata ialah 39-40 km. Lapisan ini bermula dari sempadan atas troposfera dan berakhir pada ketinggian kira-kira 50 km.
- Mesosfera ialah lapisan atmosfera yang memanjang dari 50-60 hingga 80-90 km di atas permukaan bumi. Ia dicirikan oleh penurunan suhu yang stabil.
- Termosfera - terletak 200-300 km dari permukaan planet, berbeza dari mesosfera dengan peningkatan suhu dengan peningkatan ketinggian.
- Eksosfera - bermula dari sempadan atas, terletak di bawah termosfera, dan secara beransur-ansur masuk ke ruang terbuka, ia dicirikan oleh kandungan udara yang rendah, sinaran suria yang tinggi.
Perhatian! Di stratosfera, pada ketinggian kira-kira 20-25 km, terdapat lapisan nipis ozon, yang melindungi semua kehidupan di planet ini daripada sinaran ultraviolet, yang merosakkannya. Tanpanya, semua makhluk hidup akan binasa tidak lama lagi.
Atmosfera adalah kulit bumi, tanpanya kehidupan di planet ini tidak mungkin.
Ia mengandungi udara yang diperlukan untuk bernafas organisma hidup, menentukan keadaan cuaca yang sesuai, melindungi planet daripada pengaruh negatif sinaran suria.
Atmosfera terdiri daripada udara, manakala udara adalah lebih kurang 70% nitrogen, 21% oksigen, 0.4% karbon dioksida dan gas nadir yang lain.
Di samping itu, terdapat lapisan ozon yang penting di atmosfera, kira-kira 50 km.
Hidrosfera
Hidrosfera ialah semua bendalir di planet ini.
Cangkang ini mengikut lokasi sumber-sumber air dan tahap kemasinan mereka termasuk:
- lautan dunia - kawasan besar yang diduduki oleh air masin dan termasuk empat dan 63 laut;
- air permukaan benua adalah air tawar, serta kadang-kadang badan air payau. Mereka dibahagikan mengikut tahap kecairan kepada takungan dengan arus - sungai dan takungan dengan air bertakung - tasik, kolam, paya;
- air bawah tanah - air tawar yang terletak di bawah permukaan bumi. Kedalaman kejadian mereka berkisar antara 1-2 hingga 100-200 meter atau lebih.
Penting! Sejumlah besar air tawar kini dalam bentuk ais - hari ini, di zon permafrost dalam bentuk glasier, gunung ais yang besar, salji tidak cair yang berterusan, terdapat kira-kira 34 juta km3 rizab air tawar.
Hidrosfera adalah, pertama sekali, sumber air minuman segar, salah satu faktor pembentuk iklim utama. Sumber air digunakan sebagai laluan perhubungan dan objek pelancongan dan rekreasi (recreation).
Litosfera
Litosfera adalah pepejal ( mineral) lapisan bumi. Ketebalan cangkerang ini berkisar antara 100 (di bawah laut) hingga 200 km (di bawah benua). Litosfera termasuk kerak bumi dan bahagian atas mantel.
Apa yang terletak di bawah litosfera secara langsung adalah struktur dalaman planet kita.
Plat litosfera kebanyakannya terdiri daripada basalt, pasir dan tanah liat, batu, dan tanah.
Skim struktur bumi bersama-sama dengan litosfera diwakili oleh lapisan berikut:
- Kerak bumi - atas, terdiri daripada batuan sedimen, basalt, metamorfik dan tanah yang subur. Bergantung pada lokasi, kerak benua dan lautan dibezakan;
- mantel - terletak di bawah kerak bumi. Berat kira-kira 67% daripada jumlah jisim planet ini. Ketebalan lapisan ini adalah kira-kira 3000 km. Lapisan atas mantel adalah likat, terletak pada kedalaman 50-80 km (di bawah lautan) dan 200-300 km (di bawah benua). Lapisan bawah lebih keras dan padat. Mantel mengandungi bahan ferugin dan nikel berat. Proses yang berlaku dalam mantel bertanggungjawab untuk banyak fenomena di permukaan planet (proses seismik, letusan gunung berapi, pembentukan mendapan);
- Bahagian tengah tanah ialah teras yang terdiri daripada pepejal dalam dan bahagian cecair luar. Ketebalan bahagian luar adalah kira-kira 2200 km, dan bahagian dalam adalah 1300 km. Jarak dari permukaan d tentang inti bumi adalah kira-kira 3000-6000 km. Suhu di tengah-tengah planet adalah kira-kira 5000 Cº. Menurut ramai saintis, teras mendarat di komposisinya adalah cair besi-nikel berat dengan campuran unsur-unsur lain yang serupa sifatnya dengan besi.
Penting! Di antara bulatan saintis yang sempit, sebagai tambahan kepada model klasik dengan teras berat separa cair, terdapat juga teori bahawa bintang dalaman terletak di tengah-tengah planet ini, dikelilingi di semua sisi oleh lapisan air yang mengagumkan. Teori ini, sebagai tambahan kepada bulatan kecil penganut dalam komuniti saintifik, telah menemui penggunaan meluas dalam kesusasteraan fiksyen sains. Contohnya ialah novel karya V.A. Obruchev "Plutonium", yang menceritakan tentang ekspedisi saintis Rusia ke rongga di dalam planet dengan kilauan kecilnya sendiri dan dunia haiwan dan tumbuhan pupus di permukaan.
Begitu biasa dengan hema struktur bumi, termasuk kerak bumi, mantel dan teras, setiap tahun ia semakin bertambah baik dan diperhalusi.
Banyak parameter model akan dikemas kini lebih daripada sekali dengan peningkatan kaedah penyelidikan dan kemunculan peralatan baru.
Jadi, sebagai contoh, untuk mengetahui dengan tepat, berapa kilometer ke bahagian luar teras, lebih banyak tahun penyelidikan saintifik akan diperlukan.
Pada masa ini, lombong terdalam di kerak bumi, yang digali oleh seorang lelaki, adalah kira-kira 8 kilometer, oleh itu, kajian mantel, dan lebih-lebih lagi teras planet, hanya mungkin dalam bahagian teori.
Struktur berlapis Bumi
Kami mengkaji lapisan dalam Bumi
Pengeluaran
Setelah mempertimbangkan struktur keratan bumi, kami yakin betapa menarik dan kompleksnya planet kita. Kajian strukturnya pada masa hadapan akan membantu manusia memahami misteri fenomena alam, akan memungkinkan untuk meramalkan bencana alam yang merosakkan dengan lebih tepat, dan menemui deposit mineral baru yang belum dibangunkan.
Memuatkan...