Informații de bază despre geologie. Structura internă a Pământului (miez, manta, crustă)

Cât de des, în căutarea răspunsurilor la întrebările noastre despre cum funcționează lumea, ne uităm la cer, la soare, la stele, privim departe, departe sute de ani lumină în căutarea unor noi galaxii. Dar, dacă te uiți sub picioarele tale, atunci sub picioarele tale există o întreagă lume subterană care alcătuiește planeta noastră - Pământul!

Măruntaiele pământului aceasta este aceeași lume misterioasă sub picioarele noastre, organismul subteran al Pământului nostru pe care trăim, construim case, construim drumuri, poduri și de multe mii de ani dezvoltăm teritoriile planetei noastre natale.

Aceasta lume - adâncimi secrete măruntaie pământului!

Structura Pământului

Planeta noastră aparține planetelor terestre și, ca și alte planete, este formată din straturi. Suprafața Pământului este formată dintr-o înveliș dur a scoarței terestre, mai adânc este o manta extrem de vâscoasă, iar în centru există un miez metalic, care este format din două părți, exteriorul este lichid, interiorul este solid.

Interesant este că multe obiecte ale Universului sunt atât de bine studiate încât fiecare școlar știe despre ele, navele spațiale sunt trimise în spațiu la sute de mii de kilometri îndepărtate, dar pătrunderea în cele mai adânci adânci ale planetei noastre rămâne încă o sarcină imposibilă, așa că ceea ce se află sub suprafața Pământului rămâne încă un mare mister.

Structura internă a Pământului

Recent, geofizicianul american M. Herndon a emis ipoteza că în centrul Pământului există un „reactor nuclear” natural de uraniu și plutoniu (sau toriu) cu un diametru de doar 8 km. Această ipoteză poate explica inversarea Pământului camp magnetic, care are loc la fiecare 200.000 de ani. Dacă această ipoteză este confirmată, atunci viața pe Pământ se poate termina cu 2 miliarde de ani mai devreme decât se aștepta, deoarece atât uraniul, cât și plutoniul ard foarte repede. Epuizarea lor va duce la dispariția câmpului magnetic care protejează pământul de radiațiile solare cu unde scurte și, în consecință, la dispariția tuturor formelor de viață biologică. Această teorie a fost comentată de membrul corespondent al Academiei Ruse de Științe V.P. Trubitsyn: „Atât uraniul, cât și toriul sunt elemente foarte grele, care, în procesul de diferențiere a substanței primare a planetei, se pot scufunda în centrul Pământului. Dar la nivel atomic ele sunt duse cu elemente ușoare, care sunt transportate în scoarța terestră, motiv pentru care toate zăcămintele de uraniu sunt situate chiar în stratul de deasupra latra. Adică, dacă aceste elemente ar fi concentrate sub formă de clustere, ele s-ar putea scufunda în miez, dar, conform ideilor predominante, ar trebui să existe un număr mic de ele. Astfel, pentru a face afirmații despre nucleul de uraniu al Pământului, este necesar să se furnizeze o estimare mai rezonabilă a cantității de uraniu care a intrat în nucleul de fier. Structura pământului ar trebui să fie, de asemenea

În toamna anului 2002, profesorul de la Universitatea Harvard A. Dziewonski și studentul său M. Ishii, pe baza unei analize a datelor din peste 300.000 de evenimente seismice colectate de-a lungul a 30 de ani, au propus un nou model conform căruia așa-numitul „cel mai interior” nucleul se află în interiorul nucleului, având aproximativ 600 km lungime: prezența sa poate fi o dovadă a existenței a două etape în dezvoltarea nucleului interior. Pentru a confirma o astfel de ipoteză, este necesar să plasăm mai multe număr mai mare seismografe pentru a realiza o identificare mai detaliată a anizotropiei (dependența proprietăți fizice substanță din direcția din interiorul acesteia), care caracterizează chiar centrul Pământului.

Fața individuală a planetei, ca și aspectul unei ființe vii, este în mare măsură determinată de factori interni care apar în intestinele sale profunde. Este foarte dificil să studiezi aceste subsoluri, deoarece materialele care alcătuiesc Pământul sunt opace și dense, astfel încât cantitatea de date directe asupra substanței zonelor adânci este foarte limitată. Acestea includ: așa-numitul agregat mineral (părți constitutive mari ale rocii) dintr-un puț natural ultra-profund - o conductă de kimberlit din Lesotho (Africa de Sud), care este considerată ca fiind un reprezentant al rocilor care apar la o adâncime de aproximativ 250 km, precum și un miez (o coloană cilindrică de rocă), ridicat din cea mai adâncă fântână din lume (12.262 m) din Peninsula Kola. Studiul super adâncimii planetei nu se limitează la asta. În anii 70 ai secolului al XX-lea, pe teritoriul Azerbaidjanului s-au efectuat foraje științifice continentale - fântâna Saablinskaya (8.324 m). Și în Bavaria, la începutul anilor 90 ai secolului trecut, a fost fondat fântână ultra-profundă KTB-Oberpfalz are o dimensiune de peste 9.000 m.

Sunt multe duhovnic și metode interesante studiind planeta noastră, dar principalele informații despre structura sa internă au fost obținute ca urmare a studiilor undelor seismice rezultate din cutremure și explozii puternice. În fiecare oră, aproximativ 10 vibrații ale suprafeței pământului sunt înregistrate în diferite puncte de pe Pământ. În acest caz, apar unde seismice de două tipuri: longitudinale și transversale. Ambele tipuri de unde se pot propaga într-un solid, dar numai cele longitudinale se pot propaga în lichide. Deplasările suprafeței terestre sunt înregistrate de seismografele instalate pe tot globul. Observațiile cu privire la viteza cu care valurile traversează pământul permit geofizicienilor să determine densitatea și duritatea rocilor la adâncimi inaccesibile cercetării directe. O comparație a densităților cunoscute din datele seismice și obținute în timpul experimentelor de laborator cu roci (unde sunt simulate temperatura și presiunea corespunzătoare unei anumite adâncimi a pământului) ne permite să tragem o concluzie despre compoziția materială a interiorului pământului. Cele mai recente date geofizice și experimente legate de studiul transformărilor structurale ale mineralelor au făcut posibilă modelarea multor caracteristici ale structurii, compoziției și proceselor care au loc în adâncurile Pământului.

În secolul al XVII-lea, o coincidență uimitoare a contururilor coastelor coasta de vest a Africii și coasta de est America de Sud i-a determinat pe unii oameni de știință să creadă că continentele „umblau” în jurul planetei. Dar abia trei secole mai târziu, în 1912, meteorologul german Alfred Lothar Wegener a detaliat ipoteza sa de derive continentală, care presupunea că pozițiile relative ale continentelor s-au schimbat de-a lungul istoriei Pământului. În același timp, el a prezentat multe argumente în favoarea faptului că în trecutul îndepărtat continentele au fost reunite. Pe lângă asemănarea liniilor de coastă, ei au descoperit corespondența structurilor geologice, continuitatea lanțurilor muntoase relicte și identitatea rămășițelor fosile de pe diferite continente. Profesorul Wegener a apărat activ ideea existenței în trecut a unui singur supercontinent Pangea, scindarea acestuia și deriva ulterioară a continentelor rezultate în laturi diferite. Dar această teorie neobișnuită nu a fost luată în serios, pentru că din punctul de vedere al vremii părea complet de neconceput ca continente gigantice s-ar putea mișca în mod independent pe planetă. Mai mult decât atât, Wegener însuși nu a fost în măsură să ofere un „mecanism” adecvat, capabil să mute continente.

Reînvierea ideilor acestui om de știință a avut loc ca urmare a cercetărilor pe fundul oceanului. Faptul este că relieful exterior al scoarței continentale este bine cunoscut, dar fundul oceanului, acoperit de multe secole în mod fiabil cu mulți kilometri de apă, a rămas inaccesibil pentru studiu și a servit drept sursă inepuizabilă a tot felul de legende și mituri. Un pas important înainte în studiul reliefului său a fost inventarea unui ecosonda de precizie, cu ajutorul căruia a devenit posibilă măsurarea și înregistrarea continuă a adâncimii fundului de-a lungul liniei de mișcare a vasului. Unul dintre rezultatele izbitoare ale cercetării intensive asupra fundului oceanului au fost date noi despre topografia acestuia. Astăzi, topografia fundului oceanului este mai ușor de mapat datorită sateliților care măsoară foarte precis „înălțimea” suprafeței mării: este reprezentată cu precizie de diferențele de nivel al mării de la un loc la altul. În locul unui fund plat, lipsit de orice trăsătură specială, acoperit cu nămol, șanțuri adânci și stânci abrupte au fost descoperite lanțuri muntoase gigantice și vulcani cei mai mari. Lanțul muntos Mid-Atlantic, care taie Oceanul Atlantic chiar la mijloc, iese în evidență deosebit de clar pe hărți.

S-a dovedit că fundul oceanului îmbătrânește pe măsură ce se îndepărtează de creasta mijlocie a oceanului, „răspândindu-se” din zona sa centrală cu o viteză de câțiva centimetri pe an. Acțiunea acestui proces poate explica asemănarea contururilor marginilor continentale, dacă presupunem că între părțile continentului spart se formează o nouă creastă oceanică și fundul oceanului, crescând simetric pe ambele părți, formează un nou ocean. Oceanul Atlantic, în mijlocul căruia se află creasta Mid-Atlantic, probabil a apărut în acest fel. Dar dacă suprafața fundului mării crește și Pământul nu se extinde, atunci ceva din crusta globală trebuie să se prăbușească pentru a compensa acest proces. Este exact ceea ce se întâmplă la periferia majorității Oceanul Pacific. Aici plăcile litosferice se apropie, iar una dintre plăcile care se ciocnesc se scufundă sub cealaltă și intră adânc în Pământ. Astfel de locuri de coliziune sunt marcate de vulcani activi care se întind de-a lungul coastei Oceanului Pacific, formând așa-numitul „cerc de foc”.

Forarea directă a fundului mării și determinarea vârstei rocilor ridicate au confirmat rezultatele studiilor paleomagnetice. Aceste fapte au stat la baza teoriei noii tectonici globale, sau tectonicii plăcilor litosferice, care a făcut o adevărată revoluție în științele pământului și a adus o nouă înțelegere a învelișurilor exterioare ale planetei. Ideea principală a acestei teorii este mișcările orizontale ale plăcilor.

Cum s-a născut pământul

Conform conceptelor cosmologice moderne, pământul s-a format împreună cu alte planete în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani din bucăți și resturi care se învârteau în jurul tânărului Soare. A crescut, preluând materia înconjurătoare, până a ajuns la dimensiunea actuală. La început, procesul de creștere a avut loc foarte rapid, iar ploaia continuă a corpurilor în cădere ar fi trebuit să ducă la încălzirea semnificativă a acesteia, deoarece energia cinetică a particulelor a fost transformată în căldură. În timpul impactului, au apărut cratere, iar substanța aruncată din ele nu a mai putut învinge forța gravitațională și a căzut înapoi, iar cu cât corpurile în cădere erau mai mari, cu atât mai mult încălziu Pământul. Energia corpurilor care cădeau nu a mai fost eliberată la suprafață, ci în adâncurile planetei, fără să aibă timp să iradieze în spațiu. Deși amestecul inițial de substanțe putea fi omogen pe scară largă, încălzirea masei pământului datorită comprimării gravitaționale și bombardarea resturilor acestuia a dus la topirea amestecului și lichidele rezultate au fost separate de părțile solide rămase sub influență. de gravitaţie. Redistribuirea treptată a substanței în profunzime în conformitate cu densitatea ar fi trebuit să ducă la separarea acesteia în cochilii separate. Substanțele mai ușoare, bogate în siliciu, s-au separat de substanțele mai dense care conțineau fier și nichel și au format prima crustă terestră. Aproximativ un miliard de ani mai târziu, când pământul s-a răcit semnificativ, Scoarta terestraîntărit în învelișul exterior dur al planetei. Pe măsură ce s-a răcit, pământul a ejectat multe gaze diferite din miezul său (de obicei, acest lucru s-a întâmplat în timpul erupțiilor vulcanice) - gaze ușoare, cum ar fi hidrogenul și heliul, s-au evaporat în mare parte în spațiul cosmic, dar deoarece forța gravitațională a Pământului era deja destul de puternică, a ținut. este mai sever lângă suprafața sa. Ele au stat la baza atmosferei pământului. O parte din vaporii de apă din atmosferă s-au condensat, iar oceanele au apărut pe pământ.

Ce acum?

Pământul nu este cea mai mare, dar nici cea mai mică planetă dintre vecinii săi. Raza sa ecuatorială, egală cu 6378 km, este cu 21 km mai mare decât cea polară din cauza forței centrifuge create de rotația zilnică. Presiunea în centrul Pământului este de 3 milioane atm, iar densitatea materiei este de aproximativ 12 g/cm3. Masa planetei noastre, găsită prin măsurători experimentale ale constantei fizice a gravitației și accelerației gravitației la ecuator, este de 6*1024 kg, ceea ce corespunde unei densități medii a materiei de 5,5 g/cm3. Densitatea mineralelor de la suprafață este de aproximativ jumătate din densitatea medie, ceea ce înseamnă că densitatea materiei din regiunile centrale ale planetei ar trebui să fie mai mare decât valoarea medie. Momentul de inerție al Pământului, care depinde de distribuția densității materiei de-a lungul razei, indică, de asemenea, o creștere semnificativă a densității materiei de la suprafață la centru. Un flux de căldură este eliberat în mod constant din adâncurile Pământului și, deoarece căldura poate fi transferată doar de la cald la rece, temperatura din adâncurile planetei ar trebui să fie mai mare decât cea de pe suprafața sa. Forajul adânc a arătat că temperatura crește odată cu adâncimea cu aproximativ 20°C pentru fiecare kilometru și variază de la un loc la altul. Dacă creșterea temperaturii ar continua continuu, atunci chiar în centrul Pământului ar ajunge la zeci de mii de grade, dar studiile geofizice arată că, în realitate, temperatura aici ar trebui să fie de câteva mii de grade.

Grosimea scoarței terestre (învelișul exterior) variază de la câțiva kilometri (în regiunile oceanice) la câteva zeci de kilometri (în regiunile muntoase ale continentelor). Sfera scoarței terestre este foarte mică, reprezentând doar aproximativ 0,5% din masa totală a planetei. Compoziția principală a scoarței este oxizi de siliciu, aluminiu, fier și metale alcaline. Crusta continentală, care conține un strat sedimentar superior (granit) și inferior (bazaltic), conține cele mai vechi roci ale Pământului, a căror vârstă este estimată la peste 3 miliarde de ani. Scoarta oceanică de sub stratul sedimentar conține în principal un strat, asemănător ca compoziție cu bazaltul. Vârsta acoperirii sedimentare nu depășește 100-150 de milioane de ani.

Scoarța terestră este separată de mantaua subiacentă de încă misteriosul Strat Moho (numit după seismologul sârb Mohorovicic, care l-a descoperit în 1909), în care viteza de propagare a undelor seismice crește brusc.

Mantaua reprezintă aproximativ 67% din masa totală a planetei. Stratul solid al mantalei superioare, care se extinde la diferite adâncimi sub oceane și continente, împreună cu scoarța terestră se numește litosferă - cea mai dură înveliș a Pământului. Sub acesta există un strat în care există o ușoară scădere a vitezei de propagare a undelor seismice, ceea ce indică o stare particulară a substanței. Acest strat, mai puțin vâscos și mai plastic în raport cu straturile de deasupra și dedesubt, se numește astenosferă. Se crede că substanța mantalei este în mișcare continuă și se sugerează că în straturile relativ adânci ale mantalei, odată cu creșterea temperaturii și presiunii, are loc tranziția substanței în modificări mai dense. Această tranziție este confirmată de studii experimentale.

În mantaua inferioară la o adâncime de 2900 km există salt brusc nu numai în viteza undelor longitudinale, ci și în densitate, iar undele transversale aici dispar complet, ceea ce indică o modificare a compoziției materiale a rocilor. Aceasta este limita exterioară a nucleului Pământului.

Miezul Pământului a fost descoperit în 1936. A fost extrem de dificil să-l imaginezi din cauza numărului mic de unde seismice care au ajuns la el și au revenit la suprafață. În plus, temperaturile și presiunile extreme ale miezului au fost de mult timp dificil de reprodus în laborator. Miezul Pământului este împărțit în 2 regiuni separate: lichid (MIEZ EXTERIOR) și solid (BHUTPEHHE), tranziția dintre ele se află la o adâncime de 5156 km. Fierul este un element care corespunde proprietăților seismice ale nucleului și este abundent în Univers pentru a reprezenta aproximativ 35% din masa sa în nucleul planetei. Conform datelor moderne, miezul exterior este un curent rotativ de fier topit și nichel care conduce bine electricitatea. Cu ea este asociată originea câmpului magnetic al pământului, crezând că, curenti electrici, curgând în miezul lichid, creează un câmp magnetic global. Stratul mantalei în contact cu miezul exterior este influențat de acesta, deoarece temperaturile în miez sunt mai mari decât în ​​manta. În unele locuri, acest strat generează căldură uriașă și fluxuri de masă îndreptate către suprafața Pământului - penaj.

MIEZUL SOLID INTERIOR nu este conectat la manta. Se crede că starea sa solidă, în ciuda temperaturii ridicate, este asigurată de presiunea gigantică din centrul Pământului. S-a sugerat că, pe lângă aliajele fier-nichel, miezul ar trebui să conțină și elemente mai ușoare, cum ar fi siliciu și sulf și, eventual, siliciu și oxigen. Problema stării nucleului pământului este încă discutabilă. Pe măsură ce vă îndepărtați de suprafață, compresia la care este supusă substanța crește. Calculele arată că în miezul pământului presiunea poate ajunge la 3 milioane atm. În acest caz, multe substanțe par a fi metalizate - trec în stare metalică. A existat chiar și o ipoteză că nucleul Pământului este format din hidrogen metalic.

Pentru a înțelege modul în care geologii au creat un model al structurii Pământului, trebuie să cunoașteți proprietățile de bază și parametrii acestora care caracterizează toate părțile Pământului. Aceste proprietăți (sau caracteristici) includ:

1. Fizic - densitate, proprietăți elastice magnetice, presiune și temperatură.

2. Compoziție chimică - chimică și compuși chimici, distribuție elemente chimiceîn Pământ.

Pe baza acesteia, se determină alegerea metodelor de studiere a compoziției și structurii Pământului. Să le privim pe scurt.

În primul rând, observăm că toate metodele sunt împărțite în:

· direct - bazat pe studiul direct al mineralelor și rocilor și așezării lor în straturile Pământului;

· indirect - bazat pe studiul parametrilor fizico-chimici ai mineralelor, rocilor si straturilor folosind instrumente.

Prin metode directe putem studia doar partea superioară a Pământului, deoarece... cea mai adâncă fântână (Kola) a ajuns la ~12 km. Părțile mai profunde pot fi judecate după erupțiile vulcanice.

Structura internă profundă a Pământului este studiată prin metode indirecte, în principal printr-un complex de metode geofizice. Să ne uităm la cele principale.

1.Metoda seismică(greacă seismos - scuturare) - se bazează pe fenomenul de apariție și propagare a vibrațiilor elastice (sau a undelor seismice) în diverse medii. Vibrațiile elastice apar în Pământ în timpul cutremurelor, căderilor de meteoriți sau exploziilor și încep să se propagă cu viteze diferite de la sursa producerii lor (sursa cutremurului) la suprafața Pământului. Există două tipuri de unde seismice:

1-undele P longitudinale (cele mai rapide), trec prin toate mediile - solide și lichide;

2-unde S transversale, mai lente și călătoresc numai prin medii solide.

Undele seismice în timpul cutremurelor apar la adâncimi de la 10 km până la 700 km. Viteza undelor seismice depinde de proprietățile elastice și de densitatea rocilor pe care le traversează. Ajungând la suprafața Pământului, par să o lumineze și să-și dea o idee despre mediul pe care l-au traversat. Schimbarea vitezei oferă o idee despre eterogenitatea și stratificarea Pământului. Pe lângă schimbările de viteză, undele seismice experimentează refracția atunci când trec prin straturi neomogene sau reflectarea de la suprafața care separă straturile.

2.Metoda gravimetrică se bazează pe studiul accelerației gravitației Dg, care depinde nu numai de latitudinea geografică, ci și de densitatea materiei Pământului. Pe baza studiului acestui parametru s-a stabilit eterogenitatea în distribuția densității în diferite părți ale Pământului.

3.Metoda magnetometrică- pe baza studiului proprietăților magnetice ale substanței Pământului. Numeroase măsurători au arătat că diferite roci diferă unele de altele în proprietăți magnetice. Acest lucru duce la formarea de zone cu proprietăți magnetice neomogene, care fac posibilă aprecierea structurii Pământului.

Comparând toate caracteristicile, oamenii de știință au creat un model al structurii Pământului, în care se disting trei regiuni principale (sau geosfere):

1-Coasta Pământului, 2-Mantaua Pământului, 3-Miezul Pământului.

Fiecare dintre ele, la rândul său, este împărțit în zone sau straturi. Să le luăm în considerare și să rezumam principalii parametri din tabel.

1.Scoarta terestra(stratul A) este învelișul superior al Pământului, grosimea sa variază de la 6-7 km până la 75 km.

2.Mantaua Pământului este împărțit în superior (cu straturi: B și C) și inferior (stratul D).


3. Miez - împărțit în exterior (stratul E) și interior (stratul G), între care se află zonă de tranziție- stratul F.

Granița dintre scoarța și mantaua pământului este tronsonul Mohorovicic, intre mantaua si miezul de asemenea o graniță ascuțită - diviziunea Gutenberg.

Tabelul arată că viteza undelor longitudinale și transversale crește de la suprafață către sferele mai profunde ale Pământului.

O caracteristică a mantalei superioare este prezența unei zone în care viteza undelor de forfecare scade brusc la 0,2-0,3 km/sec. Acest lucru se explică prin faptul că, alături de starea solidă, mantaua este reprezentată parțial de topitură. Acest strat de viteze reduse se numește astenosferă. Grosimea sa este de 200-300 km, adâncimea 100-200 km.

La limita mantalei și miezului are loc o scădere bruscă a vitezei undelor longitudinale și o atenuare a vitezei undelor transversale. Pe baza acestui fapt, s-a presupus că miezul exterior este într-o stare de topire.

Valorile medii ale densității pentru geosfere arată creșterea acesteia către miez.

Următoarele oferă o idee despre compoziția chimică a Pământului și a geosferelor sale:

1- compoziția chimică a scoarței terestre,

2 - compoziția chimică a meteoriților.

Compoziția chimică a scoarței terestre a fost studiată suficient de detaliat - sunt cunoscute compoziția sa chimică în vrac și rolul elementelor chimice în formarea mineralelor și a rocii. Situația este mai dificilă cu studiul compoziției chimice a mantalei și a miezului. Nu putem face acest lucru folosind metode directe încă. Prin urmare, se utilizează o abordare comparativă. Punctul de plecare este presupunerea asemănării protoplanetare între compoziția meteoriților căzuți pe pământ și geosferele interne ale Pământului.

Toți meteoriții care lovesc Pământul sunt împărțiți în tipuri în funcție de compoziția lor:

1-fier, compus din Ni și 90% Fe;

Pietrele de 2 fier (sideroliți) constau din Fe și silicați,

3-piatră, constând din silicați Fe-Mg și incluziuni de fier nichel.

Pe baza analizei meteoriților, a studiilor experimentale și a calculelor teoretice, oamenii de știință presupun (conform tabelului) că compoziția chimică a miezului este nichel fier. Adevărat, în anul trecut se exprimă punctul de vedere că în plus față de Fe-Ni, miezul poate conține impurități de S, Si sau O. Pentru manta, spectrul chimic este determinat de silicați de Fe-Mg, adică. un fel de olivin-piroxen pirolit alcătuiește mantaua inferioară, iar cea superioară - roci de compoziție ultrabazică.

Compoziție chimică Scoarța terestră include gama maximă de elemente chimice, care se dezvăluie în varietatea de specii minerale cunoscute până în prezent. Raportul cantitativ dintre elementele chimice este destul de mare. O comparație a celor mai comune elemente din scoarța și mantaua pământului arată că rolul principal este jucat de Si, Al și O 2.

Astfel, luând în considerare elementele fizice de bază și caracteristici chimice Terenurile, vedem că valorile lor nu sunt aceleași, sunt distribuite zonal. Astfel, dând o idee despre structura eterogenă a Pământului.

Structura scoarței terestre

Tipurile de roci pe care le-am considerat mai devreme - magmatice, sedimentare și metamorfice - participă la structura scoarței terestre. Conform parametrilor lor fizico-chimici, toate rocile din scoarța terestră sunt grupate în trei straturi mari. De jos în sus este: 1-bazalt, 2-granit-gneis, 3-sedimentar. Aceste straturi din scoarța terestră sunt distribuite neuniform. În primul rând, acest lucru este exprimat în fluctuații ale puterii fiecărui strat. În plus, nu toate piesele prezintă un set complet de straturi. Prin urmare, un studiu mai detaliat a făcut posibilă distingerea a patru tipuri de scoarță terestră în funcție de compoziție, structură și grosime: 1-continental, 2-oceanic, 3-subcontinental, 4-suboceanic.

1. Tip continental- are o grosime de 35-40 km până la 55-75 km în structurile montane, conține toate cele trei straturi. Stratul de bazalt este format din roci de tip gabro și roci metamorfice de facies amfibolit și granulit. Se numește așa deoarece parametrii săi fizici sunt aproape de bazalt. Compoziția stratului de granit este gneisuri și gneisuri de granit.

2.Tipul oceanic- diferă puternic de cel continental prin grosime (5-20 km, medie 6-7 km) și absența unui strat de granit-gneis. Structura sa implică două straturi: primul strat este sedimentar, subțire (până la 1 km), al doilea strat este bazalt. Unii oameni de știință identifică un al treilea strat, care este o continuare a celui de-al doilea, adică. are o compoziție bazaltică, dar este compusă din roci de manta ultrabazice care au suferit serpentinizare.

3.Tip subcontinental- include toate cele trei straturi și este astfel aproape de continentală. Dar se distinge printr-o grosime mai mică și o compoziție a stratului de granit (mai puține gneisuri și mai multe roci vulcanice acide). Acest tip se găsește la granița continentelor și oceanelor cu vulcanism intens.

4. Tip suboceanic- situate în jgheaburi adânci ale scoarței terestre (mări interioare precum Neagră și Mediterană). Diferă de tipul oceanului prin grosimea mai mare a stratului sedimentar de până la 20-25 km.

Problema formării scoarței terestre.

Potrivit lui Vinogradov, procesul de formare a scoarței terestre a avut loc conform principiului topirea zonei. Esența procesului: substanța Proto-Pământului, apropiată de meteorit, s-a topit ca urmare a încălzirii radioactive, iar partea mai ușoară de silicat a urcat la suprafață, iar Fe-Ni s-a concentrat în miez. Astfel, a avut loc formarea geosferelor.

Trebuie remarcat faptul că scoarța terestră și partea solidă a mantalei superioare sunt combinate în litosferă, sub care se află astenosferă.

Tectonosfera- aceasta este litosfera și o parte a mantalei superioare până la adâncimi de 700 km (adică până la adâncimea celor mai adânci focare de cutremur). Este denumit astfel deoarece aici au loc principalele procese tectonice care determină restructurarea acestei geosfere.

Conținutul articolului

CONSTRUIREA TERENURILOR. Planeta Pământ este formată dintr-o înveliș subțire și tare (crusta 10–100 km grosime), înconjurat de o hidrosferă acvatică groasă și densă atmosfera. Interiorul Pământului este împărțit în trei regiuni principale: scoarța, mantaua și miezul. Scoarța terestră este partea superioară a învelișului solid al Pământului, cu o grosime variind de la unu (sub oceane) la câteva zeci de kilometri. (sub continente). Este compus din straturi sedimentare și minerale și roci binecunoscute. Straturile sale mai profunde constau din diferite bazalți. Sub crustă se află un strat dur de silicat (se presupune că este făcut din olivină) numit manta, Grosimea de 1–3 mii km, înconjoară partea lichidă a miezului, a cărei parte centrală cu un diametru de aproximativ 2000 km este solidă.

Atmosfera.

Pământul, ca majoritatea celorlalte planete, este înconjurat de o înveliș gazos - o atmosferă care constă în principal din azot și oxigen. Nicio altă planetă nu are o atmosferă cu aceeași compoziție chimică ca cea a Pământului. Se crede că a apărut ca urmare a chimicalelor pe termen lung și evolutie biologica. Atmosfera Pământului este împărțită în mai multe regiuni în funcție de schimbările de temperatură, compoziția chimică, condiție fizicăși gradul de ionizare a moleculelor și atomilor de aer. Straturile dense și respirabile ale atmosferei pământului nu depășesc 4-5 km grosime. Mai sus, atmosfera este foarte rarefiată: densitatea ei scade de aproximativ trei ori la fiecare 8 km de urcare. În acest caz, temperatura aerului mai întâi în troposferă scade la 220 K, dar la o altitudine de câteva zeci de kilometri în stratosferă începe să crească până la 270 K la o altitudine de aproximativ 50 km, unde granița cu stratul următor a atmosferei trece - mezosferă(atmosfera medie). Creșterea temperaturii în stratosfera superioară are loc datorită efectului de încălzire al radiației solare ultraviolete și cu raze X absorbite aici, care nu pătrunde în straturile inferioare ale atmosferei. În mezosferă, temperatura scade din nou la aproape 180 K, după care peste 180 km în termosferă creșterea sa foarte puternică începe la valori de peste 1000 K. La altitudini de peste 1000 km, termosfera se transformă în exosferă , din care are loc disiparea gazelor atmosferice în spațiul interplanetar. O creștere a temperaturii este asociată cu ionizarea gazelor atmosferice - apariția straturilor conductoare electric, care sunt denumite în general ionosfera terestră.

Hidrosferă.

O caracteristică importantă a Pământului este o cantitate mare de apă, găsită constant în proporții diferite în toate trei stări de agregare– gazoase (vapori de apă în atmosferă), lichide (râuri, lacuri, mări, oceane și, într-o măsură mai mică, atmosfera) și solide (zăpadă și gheață, în principal în ghețari); X). Mulțumită echilibrul apei total apa de pe Pământ trebuie conservată. Oceanele lumii ocupă cel mai suprafața Pământului (361,1 milioane km2 sau 70,8% din suprafața Pământului), adâncimea medie este de aproximativ 3800 m, cea mai mare este de 11022 m (Șanțul Mariana din Oceanul Pacific), volumul de apă este de 1370 milioane km3 , salinitate medie 35 g/l. Suprafața ghețarilor moderni este de aproximativ 11% din suprafața terestră, care este de 149,1 milioane km 2 (» 29,2%). Terenul se ridică deasupra nivelului Oceanului Mondial cu o medie de 875 m (cea mai mare înălțime este de 8848 m - vârful Chomolungma din Himalaya). Se crede că existența rocilor sedimentare, a căror vârstă (conform analizei radioizotopilor) depășește 3,7 miliarde de ani, servește drept dovadă a existenței unor corpuri vaste de apă pe Pământ deja în acea eră îndepărtată când, probabil, au apărut primele corpuri vii. au apărut organisme.


Oceanul Mondial.

Oceanele lumii sunt împărțite în mod convențional în patru oceane. Cel mai mare și mai adânc dintre ele este Oceanul Pacific. Cu o suprafață de 178,62 milioane km2, ocupă jumătate din întreaga suprafață de apă a Pământului. Adâncimea medie a acestuia (3980 m) este mai mare decât adâncimea medie a Oceanului Mondial (3700 m). În limitele sale se află și cel mai adânc șanț - Mariana (11.022 m). Mai mult de jumătate din volumul de apă din Oceanul Mondial este concentrat în Oceanul Pacific (710,4 din 1341 milioane km3). Al doilea ca mărime este Oceanul Atlantic. Suprafața sa este de 91,6 milioane km 2, adâncimea medie este de 3600 m, cea mai mare este de 8742 m (în zona Puerto Rico), volumul este de 329,7 milioane km 3. Următorul ca mărime este Oceanul Indian, care ocupă o suprafață de 76,2 milioane km 2, o adâncime medie de 3710 m, cea mai mare adâncime de 7729 m (lângă Insulele Sunda) și un volum de apă de 282,6 milioane km 3. Cel mai mic și mai rece Ocean Arctic, cu o suprafață de doar 14,8 milioane km2. Ocupă 4% din Oceanul Mondial), are adâncimea medie 1220 m (maxim 5527 m), volumul apei 18,1 milioane km 3. Uneori așa-numitul Oceanul de Sud (nume provizoriu părţile sudice Oceanele Atlantic, Indian și Pacific adiacente continentului Antarctic). Oceanele includ mări. Pentru viața Pământului, ciclul apei care apare constant (ciclul umidității) joacă un rol imens. Acesta este un proces închis continuu de mișcare a apei în atmosferă, hidrosferă și crusta terestră, constând din evaporare, transfer de vapori de apă în atmosferă, condensare a aburului, precipitații și curgerea apei în Oceanul Mondial. În acest proces unic, există o tranziție continuă a apei de la suprafața pământului la atmosferă și înapoi.

Curentul Golfului(ing. Gulf Stream) – sistem curenti caldiîn partea de nord a Oceanului Atlantic, care se întinde pe 10 mii de km de la țărmurile Peninsulei Florida până la insulele Spitsbergen și Novaya Zemlya. Viteza de la 6–10 km/h în strâmtoarea Florida până la 3–4 km/h în zona B. Newfoundland Bank, temperatura apei de suprafață, respectiv, de la 24–28 la 10–20 ° C Debitul mediu de apă în strâmtoarea Florida este de 25 milioane m 3/s (de 20 de ori debitul total de apă al tuturor râurilor de pe glob). Curentul Golfului se transformă în Curentul Atlanticului de Nord (40° V), care, sub influența vântului de vest și de sud-vest, urmează până la țărmurile Peninsulei Scandinave, influențând clima Europei.

Elniño- un curent ecuatorial cald din Pacific care apare la fiecare câțiva ani. În ultimii 20 de ani, au fost observate cinci cicluri Elniño active: 1982–1983, 1986–1987, 1991–1993, 1994–1995 și 1997–1998, i.e. în medie la fiecare 3-4 ani.

În timpul anilor non-Elniño, de-a lungul întregii coaste Pacificului Americii de Sud, din cauza apariției de coastă a apelor reci și adânci cauzate de curentul rece de suprafață peruvian, temperatura de la suprafața oceanului fluctuează într-un interval sezonier îngust - de la 15 ° C la 19 ° C. C. În perioada Elniño, temperatura de la suprafața oceanului din zona de coastă crește cu 6–10° C. În timpul Elnino, în regiunea ecuatorului, acest curent se încălzește mai mult decât de obicei. Prin urmare, alizeele slăbesc sau nu suflă deloc. Apa încălzită, răspândindu-se în lateral, se întoarce spre coasta americană. Apare zona anormala convecție, iar ploaia și uraganele au lovit America Centrală și de Sud. Încălzirea globală ar putea duce la consecințe catastrofale în viitorul apropiat. Specii întregi de animale și plante sunt pe cale de dispariție pentru că nu au timp să se adapteze la schimbările climatice. Datorită topirii gheții polare, nivelul mării ar putea crește cu până la un metru și ar fi mai puține insule. Încălzirea ar putea atinge 8 grade într-un secol.

Condiții meteorologice anormale pe glob în anii Elnino. La tropice, există o creștere a precipitațiilor în zonele de la est de Oceanul Pacific central și o scădere peste nordul Australiei, Indonezia și Filipine. În decembrie-februarie, se observă precipitații peste normal pe coasta Ecuadorului, în nord-vestul Peru, peste sudul Braziliei, centrul Argentinei și peste partea ecuatorială, de est a Africii, iar în perioada iunie-august - în vestul SUA și în centrul Chile. .

Evenimentele din Elniño sunt, de asemenea, responsabile pentru anomalii la scară largă ale temperaturii aerului din întreaga lume. În acești ani au loc creșteri remarcabile de temperatură. Condițiile mai calde decât cele normale în decembrie-februarie au fost peste Asia de Sud-Est, peste Primorye, Japonia, Marea Japoniei, peste sud-estul Africii și Brazilia și sud-estul Australiei. Temperaturi peste normal sunt observate și în lunile iunie-august coasta de vest America de Sud și peste sud-estul Braziliei. Ierni mai reci (decembrie-februarie) au loc pe coasta de sud-vest a Statelor Unite.

Laninho. Lanino, spre deosebire de Elniño, se manifestă ca o scădere a temperaturii apei de suprafață în Oceanul Pacific tropical de est. Astfel de fenomene au fost observate în anii 1984–1985, 1988–1989 și 1995–1996. În această perioadă, vremea neobișnuit de rece se instalează în estul Oceanului Pacific. Vânturile schimbă zona apa calda iar „limba” apelor reci se întinde pe 5000 km, în zona Ecuadorului - Insulele Samoa, exact în locul unde în timpul Elniño ar trebui să existe o centură de ape calde. În această perioadă se observă ploi abundente musonice în Indochina, India și Australia. Țările din Caraibe și Statele Unite suferă de secetă și tornade.

Condiții meteorologice anormale pe glob în anii Laninho. În perioadele Laniño, precipitațiile cresc în Pacificul ecuatorial de vest, Indonezia și Filipine și sunt aproape complet absente în partea de est a oceanului. Cele mai multe precipitații cad în decembrie-februarie în nordul Americii de Sud și peste Africa de Sud, iar în iunie-august peste sud-estul Australiei. Condiții mai uscate apar pe coasta Ecuadorului, nord-vestul Peru și Africa de Est ecuatorială în perioada decembrie-februarie și peste sudul Braziliei și centrul Argentinei în perioada iunie-august. Există abateri la scară mare de la normă în întreaga lume. Observat cel mai mare număr zone cu condiții anormal de răcoroase, cum ar fi ierni reci în Japonia și Maritime, în sudul Alaska și vest-central Canadei și veri răcoroase în sud-estul Africii, India și sud-estul Asiei. Ierni mai calde vin în sud-vestul Statelor Unite.

Lanino, ca și Elniño, apare cel mai adesea din decembrie până în martie. Diferența este că Elniño apare în medie o dată la trei până la patru ani, în timp ce Lanino apare o dată la șase până la șapte ani. Ambele fenomene aduc cu ele cantitate crescută uragane, dar în timpul Lanino sunt de trei până la patru ori mai multe decât în ​​timpul Elniño.

Conform observațiilor recente, fiabilitatea unui atac Elniño sau Lanino poate fi determinată dacă:

1. În apropierea ecuatorului, în partea de est a Oceanului Pacific, se formează un petic de apă mai caldă decât de obicei în cazul lui Elniño și apă mai rece în cazul lui Lanino.

2. Dacă presiunea atmosferică în portul Darwin (Australia) tinde să scadă, iar pe insula Tahiti - să crească, atunci se așteaptă Elnino. Altfel va fi Laninho.

Elniño și Lanino sunt cele mai pronunțate manifestări ale variabilității climatice anuale globale. Ele reprezintă schimbări de temperatură pe scară largă ocean, precipitații, circulație atmosferică, mișcări verticale ale aerului peste Oceanul Pacific tropical.


Ghetarii.

Manta.

Între crustă și miezul Pământului, există o coajă sau manta de silicat (în principal olivină). Pământ, în care substanța se află într-o stare plastică specială, amorfă, aproape de topire (mantaua superioară are o grosime de aproximativ 700 km). Mantaua interioara aproximativ 2000 km grosime este în stare solidă cristalină. Mantaua ocupă aproximativ 83% din volumul întregului Pământ și reprezintă până la 67% din masa sa. Limita superioară a mantalei urmează limita suprafeței Mohorovicic la diferite adâncimi - de la 5–10 la 70 km, iar cea inferioară - la granița cu miezul la o adâncime de aproximativ 2900 km.

Miez.

Pe măsură ce te apropii de centru, densitatea substanței crește și temperatura crește. Partea centrală a globului, până la aproximativ jumătate din rază, este un miez dens de fier-nichel cu o temperatură de 4-5 mii kelvin, a cărui parte exterioară este topită și trece în manta. Se presupune că temperatura chiar în centrul Pământului este mai mare decât în ​​atmosfera Soarelui. Aceasta înseamnă că Pământul are surse interne căldură.

Scoarța relativ subțire a pământului (mai subțire și mai densă sub oceane decât sub continente) alcătuiește învelișul exterior, care este separat de mantaua subiacentă prin limita Mohorovicic. Cel mai dens material alcătuiește miezul Pământului, constând aparent din metale. Crusta, mantaua interioară și miezul interior sunt solide, în timp ce miezul exterior este lichid.

Edward Kononovici

O trăsătură caracteristică a evoluției Pământului este diferențierea materiei, a cărei expresie este structura învelișului planetei noastre. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera formează principalele învelișuri ale Pământului, diferind prin compoziția chimică, grosimea și starea materiei.

Structura internă a Pământului

Compoziția chimică a Pământului(Fig. 1) este similară cu compoziția altor planete terestre, precum Venus sau Marte.

În general, predomină elemente precum fierul, oxigenul, siliciul, magneziul și nichelul. Conținutul de elemente ușoare este scăzut. Densitatea medie a substanței Pământului este de 5,5 g/cm 3 .

Există foarte puține date fiabile despre structura internă a Pământului. Să ne uităm la Fig. 2. Înfățișează structura internă a Pământului. Pământul este format din scoarță, manta și miez.

Orez. 1. Compoziția chimică a Pământului

Orez. 2. Structura internă a Pământului

Miez

Miez(Fig. 3) este situat în centrul Pământului, raza sa este de aproximativ 3,5 mii km. Temperatura miezului ajunge la 10.000 K, adică este mai mare decât temperatura straturilor exterioare ale Soarelui, iar densitatea sa este de 13 g/cm 3 (comparați: apă - 1 g/cm 3). Se crede că miezul este compus din aliaje de fier și nichel.

Miezul exterior al Pământului are o grosime mai mare decât miezul interior (raza 2200 km) și se află în stare lichidă (topită). Miez interior supuse unei presiuni enorme. Substanțele care o compun sunt în stare solidă.

Manta

Manta- geosfera Pământului, care înconjoară nucleul și reprezintă 83% din volumul planetei noastre (vezi Fig. 3). Limita sa inferioară este situată la o adâncime de 2900 km. Mantaua este împărțită într-o parte superioară mai puțin densă și plastică (800-900 km), din care se formează magmă(tradus din greacă înseamnă „unguent gros”; aceasta este substanța topită din interiorul pământului - un amestec compuși chimiciși elemente, inclusiv gaze, în stare specială de semi-lichid); iar cea inferioară cristalină, de aproximativ 2000 km grosime.

Orez. 3. Structura Pământului: miez, manta și scoarță

Scoarta terestra

Scoarta terestra -învelișul exterior al litosferei (vezi fig. 3). Densitatea sa este de aproximativ două ori mai mică decât densitatea medie a Pământului - 3 g/cm 3 .

Separă scoarța terestră de manta frontiera Mohorovicic(numită adesea granița Moho), caracterizată printr-o creștere bruscă a vitezelor undelor seismice. A fost instalat în 1909 de un om de știință croat Andrei Mohorovicic (1857- 1936).

Deoarece procesele care au loc în partea superioară a mantalei afectează mișcările materiei în scoarța terestră, ele sunt combinate sub denumirea generală. litosferă(coaja de piatră). Grosimea litosferei variază de la 50 la 200 km.

Sub litosferă se află astenosferă- mai puțin dur și mai puțin vâscos, dar mai multă carcasă de plastic cu o temperatură de 1200 ° C. Poate traversa granița Moho, pătrunzând în scoarța terestră. Astenosfera este sursa vulcanismului. Conține buzunare de magmă topită, care pătrunde în scoarța terestră sau se revarsă pe suprafața pământului.

Compoziția și structura scoarței terestre

În comparație cu mantaua și miezul, scoarța terestră este un strat foarte subțire, dur și fragil. Este compus dintr-o substanță mai ușoară, care conține în prezent aproximativ 90 de elemente chimice naturale. Aceste elemente nu sunt reprezentate în mod egal în scoarța terestră. Șapte elemente - oxigen, aluminiu, fier, calciu, sodiu, potasiu și magneziu - reprezintă 98% din masa scoarței terestre (vezi Fig. 5).

Combinații deosebite de elemente chimice formează diverse roci și minerale. Cele mai vechi dintre ele au cel puțin 4,5 miliarde de ani.

Orez. 4. Structura scoarței terestre

Orez. 5. Compoziția scoarței terestre

Mineral este un corp natural relativ omogen prin compoziție și proprietăți, format atât în ​​adâncuri cât și la suprafața litosferei. Exemple de minerale sunt diamantul, cuarțul, gipsul, talcul etc. (Veți găsi caracteristici ale proprietăților fizice ale diferitelor minerale în Anexa 2.) Compoziția mineralelor Pământului este prezentată în Fig. 6.

Orez. 6. General compozitia minerala Pământ

Stânci constau din minerale. Ele pot fi compuse din unul sau mai multe minerale.

Roci sedimentare - argilă, calcar, cretă, gresie etc. - s-au format prin precipitarea unor substanțe în mediul acvatic și pe uscat. Ele zac în straturi. Geologii le numesc pagini ale istoriei Pământului, pentru că pot afla despre conditii naturale care a existat pe planeta noastră în vremuri străvechi.

Dintre rocile sedimentare se disting organogene și anorganogene (clastice și chimiogene).

Organogene Rocile se formează ca urmare a acumulării de resturi animale și vegetale.

Roci clastice se formează ca urmare a intemperiilor, distrugerii de către apă, gheață sau vânt a produselor de distrugere a rocilor formate anterior (Tabelul 1).

Tabelul 1. Roci clastice în funcție de mărimea fragmentelor

Numele rasei

Dimensiunea dezavantajului (particulelor)

Mai mult de 50 cm

5 mm - 1 cm

1 mm - 5 mm

Nisip și gresie

0,005 mm - 1 mm

Mai puțin de 0,005 mm

chimiogen Rocile se formează ca urmare a precipitării substanţelor dizolvate în ele din apele mărilor şi lacurilor.

În grosimea scoarței terestre se formează magma roci magmatice(Fig. 7), de exemplu granit și bazalt.

Rocile sedimentare și magmatice, atunci când sunt scufundate la adâncimi mari sub influența presiunii și a temperaturilor ridicate, suferă modificări semnificative, transformându-se în roci metamorfice. De exemplu, calcarul se transformă în marmură, gresia de cuarț în cuarțit.

Structura scoarței terestre este împărțită în trei straturi: sedimentar, granit și bazalt.

Stratul sedimentar(vezi Fig. 8) este format în principal din roci sedimentare. Aici predomină argile și șisturi, iar rocile nisipoase, carbonatice și vulcanice sunt larg reprezentate. În stratul sedimentar există depozite de astfel de mineral, Cum cărbune, gaz, petrol. Toti origine organică. De exemplu, cărbunele este un produs al transformării plantelor din cele mai vechi timpuri. Grosimea stratului sedimentar variază foarte mult - de la absența completă în unele zone de uscat până la 20-25 km în depresiunile adânci.

Orez. 7. Clasificarea rocilor după origine

Stratul „granit”. constă din roci metamorfice și magmatice, asemănătoare ca proprietăți cu granitul. Cele mai des întâlnite aici sunt gneisurile, granitele, șisturile cristaline etc. Stratul de granit nu se găsește peste tot, dar pe continentele unde este bine exprimat, grosimea sa maximă poate atinge câteva zeci de kilometri.

Stratul „bazalt”. format din roci apropiate de bazalt. Acestea sunt roci magmatice metamorfozate, mai dense decât rocile stratului „granit”.

Grosimea și structura verticală a scoarței terestre sunt diferite. Există mai multe tipuri de scoarță terestră (Fig. 8). Conform celei mai simple clasificări, se face o distincție între crusta oceanică și cea continentală.

Crusta continentală și oceanică variază în grosime. Astfel, grosimea maximă a scoarței terestre este observată în sistemele montane. Este aproximativ 70 km. Sub câmpie grosimea scoarței terestre este de 30-40 km, iar sub oceane este cea mai subțire - doar 5-10 km.

Orez. 8. Tipuri de scoarță terestră: 1 - apă; 2- stratul sedimentar; 3—interstratificarea rocilor sedimentare si bazaltilor; 4 - bazalt si roci cristaline ultrabazice; 5 – strat granito-metamorfic; 6 – strat granulit-mafic; 7 - manta normala; 8 - mantaua decomprimata

Diferența dintre crusta continentală și cea oceanică în compoziția rocilor se manifestă prin faptul că în scoarța oceanică nu există un strat de granit. Și stratul de bazalt al scoarței oceanice este foarte unic. În ceea ce privește compoziția rocii, aceasta diferă de un strat similar de crustă continentală.

Limita dintre pământ și ocean (marca zero) nu înregistrează trecerea scoarței continentale la cea oceanică. Înlocuirea crustei continentale cu crusta oceanică are loc în ocean la o adâncime de aproximativ 2450 m.

Orez. 9. Structura scoartei continentale și oceanice

Există, de asemenea, tipuri de tranziție ale scoarței terestre - suboceanice și subcontinentale.

Crusta suboceanica situat de-a lungul versanților continentali și de la poalele dealurilor, poate fi găsit în mările marginale și mediteraneene. Reprezinta crusta continentala cu o grosime de pana la 15-20 km.

Crusta subcontinentală situate, de exemplu, pe arcurile insulelor vulcanice.

Pe baza materialelor sondaj seismic - viteza de trecere a undelor seismice - obținem date despre structura profundă a scoarței terestre. Astfel, fântâna superadâncă Kola, care a permis pentru prima dată să se vadă mostre de rocă de la o adâncime de peste 12 km, a adus o mulțime de lucruri neașteptate. S-a presupus că la o adâncime de 7 km ar trebui să înceapă un strat de „bazalt”. În realitate, nu a fost descoperit, iar printre roci predominau gneisurile.

Schimbarea temperaturii scoarței terestre cu adâncimea. Stratul de suprafață al scoarței terestre are o temperatură determinată de căldura solară. Acest stratul heliometric(din grecescul helio - Soare), se confruntă cu fluctuații sezoniere de temperatură. Grosimea medie a acestuia este de aproximativ 30 m.

Mai jos este un strat și mai subțire, a cărui caracteristică este o temperatură constantă corespunzătoare temperaturii medii anuale a locului de observare. Adâncimea acestui strat crește în climatele continentale.

Și mai adânc în scoarța terestră există un strat geotermal, a cărui temperatură este determinată de căldura internă a Pământului și crește odată cu adâncimea.

Creșterea temperaturii se produce în principal din cauza dezintegrarii elementelor radioactive care alcătuiesc rocile, în principal radiu și uraniu.

Se numește cantitatea de creștere a temperaturii în roci cu adâncime gradient geotermal. Acesta variază într-un interval destul de larg - de la 0,1 la 0,01 °C/m - și depinde de compoziția rocilor, de condițiile de apariție a acestora și de o serie de alți factori. Sub oceane, temperatura crește mai repede cu adâncimea decât pe continente. În medie, la fiecare 100 m de adâncime se încălzește cu 3 °C.

Se numește inversul gradientului geotermic etapa geotermală. Se măsoară în m/°C.

Căldura scoarței terestre este o sursă importantă de energie.

Partea scoarței terestre care se extinde până la adâncimi accesibile formelor de studiu geologic măruntaiele pământului. Interiorul Pământului necesită o protecție specială și o utilizare înțeleaptă.

      Figura și dimensiunile Pământului

Cuvinte si fraze

Primele idei despre forma și dimensiunea Pământului au apărut în cele mai vechi timpuri. Astfel, Aristotel (secolul III î.Hr.) a oferit prima dovadă a sfericității Pământului când a observat umbra sa rotunjită pe discul Lunii în timpul eclipselor de Lună. Răspunsul exact despre forma și dimensiunea Pământului este dat prin măsurarea lungimii arcului de meridian de un grad în locuri diferite pe suprafața Pământului. Aceste măsurători au arătat că lungimea arcului de meridian este 1 0 în regiunile polare este cel mai mare și se ridică la 111,7 km, iar la ecuator este cel mai mic – 110,6 km. În consecință, Pământul nostru nu are formă sferică. Raza ecuatorială a Pământului este cu 21,4 km mai mare decât raza polară. Astfel, am ajuns la concluzia că forma planetei noastre corespunde unui elipsoid de rotație.Pmăsurătorile ulterioare au arătat că Pământul este comprimat nu numai la poli, ci și de-a lungul ecuatorului, deoarece cele mai mari și cele mai mici raze ale ecuatorului diferă în lungime cu 213 m. Ideea Pământului ca elipsoid (sau sferoid) este corectă, dar în realitate suprafața reală a Pământului este mai complexă, deoarece la suprafata ei se gasesc depresiuni adanci si dealuri. Cea mai apropiată de figura modernă a Pământului este figura numită geoid .

Geoid – o formă care este determinată de suprafața apei distribuite liber. Într-o astfel de figură, forța gravitației este peste tot perpendiculară pe suprafața sa (Fig. 1).

Rezultatele moderne ale măsurătorilor geoidului dau următoarele valori: raza ecuatorială r uh = 6378,16 km, raza polară r P = 6357,78 km, raza medie – 6371,11 km. Lungimea ecuatorului: L = 40075,696 km; suprafață – 510,2 milioane km 2 , volumul său este 1,083 × 10 12 km 3, masa – 5.976 × 10 27 g.

Pe baza diferenței de lungime a ecuatorialului ( A) și polare ( V), se determină magnitudinea compresiei polare a Pământului:

r = .

ȘiSe știe că Pământul se învârte în jurul Soarelui pe o orbită eliptică la o distanță medie de 149,5 milioane km. Pperioada de circulatie este de 365.242 sr. solar zile Viteza de circulație este în medie de 29,8 km/s. Perioada de rotație a Pământului în jurul propriei axe este de 23 de ore, 56 de minute și 4,1 secunde. Viteza de rotație a Pământului scade treptat, astfel încât durata zilei crește cu 0,001 secunde pe secol. Poziția axei de rotație este complicată de rotația sa lentă de-a lungul unui con circular (o revoluție completă în 26 de mii de ani) și de oscilația axei cu o perioadă de 18,6 ani (fenomenele de precesiune și nutație).


1.2.

Câmpurile geofizice și proprietățile fizice ale Pământului

Cuvinte si fraze

etapa geotermală

înclinare magnetică

gradient geotermal

declinație magnetică

gravimetru

magnetometru

sondaj gravitațional

migrație poli magnetici

anomalie gravitațională

magnetizare remanentă

câmp gravitațional

paleomagnetism

izogoane

gravitatie

izodinamica

constantă solară

izoclinele

forța centrifugă

anomalie magnetică

Câmpurile geofizice ale Pământului se referă la câmpurile fizice naturale create de această planetă. Acestea includ gravitaționale, magnetice, termice și electrice.

Câmp gravitațional. Pe Pământ există o forță gravitațională constantă îndreptată spre centru și o forță centrifugă. Rezultanta acestor două forțe determină forța gravitației. Unitatea de măsurare a gravitației în explorarea gravitațională poartă numele lui Galileo galom(1 cm/s 2 = 1 gal).

Caracteristicile distribuției gravitației pe suprafața Pământului au fost determinate încă din secolul al XVIII-lea de matematicianul francez A. Clairaut. El a fost primul care a derivat o formulă pentru calcularea forței gravitaționale la orice latitudine a sferoidului cu valori cunoscute ale gravitației (accelerația gravitațională) la pol și la ecuator:

g = g uh+(g n -g uh )păcat 2 tu,

Unde g, g uh, g n – accelerația căderii libere, respectiv, pentru o latitudine geografică dată (u), la ecuator și la pol.

Valorile normale ale accelerației gravitaționale pe Pământ scad de la 978 cm/s 2 la poli până la 983 cm/s 2 la ecuator. Cu toate acestea, aceste valori diferă semnificativ de cele măsurate efectiv pe suprafața Pământului. Această diferență se datorează modificărilor densității rocilor care alcătuiesc Pământul. Această caracteristică a câmpului gravitațional stă la baza utilizării aplicate a metodei gravimetrice. Măsurarea accelerației gravitației (g) se realizează cu dispozitive speciale - gravimetre. Se numește abaterea datelor reale (g) de la valorile teoretice pentru o anumită zonă anomalii gravitaționale. Pe baza rezultatelor măsurătorilor gravimetrice, se construiesc profile gravimetrice și hărți. Anomaliile gravimetrice sunt strâns legate de distribuția densității. Peste rocile dense, gravitația crește, peste rocile mai puțin dense (ușoare) scade. În consecință, structura scoarței terestre poate fi determinată din hărți gravimetrice. Deci, de exemplu, se observă valori ridicate ale gravitației (anomalii pozitive) peste marginile de subsol, roci cu compoziție de bază și ultrabazică (gabro, peridotite), minereuri de metale grele, iar o scădere relativă a valorilor gravitației se observă deasupra mai ușoare. cele (Fig. 2).

M Câmpul magnetic al Pământului. Proprietățile magnetice ale planetei noastre erau cunoscute încă din China antică. Al nostruhPământul este un magnet gigant cu un câmp magnetic în jurul său care se extinde dincolo de planetă până la mai multe raze ale Pământului. Ca orice magnet, Pământul are poli magnetici, care, totuși, nu coincid cu polii geografici, deoarece centrul câmpului magnetic este deplasat față de centrul planetei noastre cu 430 km (Fig. 3). În 1970, poziția polilor magnetici a fost determinată în consecință: Sud - lângă nordul Groenlandei (74 ° N și 100° V), și nordul - vest de Marea Ross înA ntarctica (68°S și 145°E).

În poziția polilor magnetici se observă fluctuații seculare, anuale și zilnice. Mai mult, fluctuațiile seculare ajung la 30 0 .

N Câmpul magnetic al Pământului se manifestă cel mai clar prin efectul său asupra acului magnetic, care în orice punct de pe suprafața pământului este stabilit strict de-a lungul meridianului magnetic. Datorită discrepanței dintre polii magnetic și geografic, declinația și înclinarea magnetică se disting în citirile acului magnetic.

Declinație magnetică – unghiul de abatere al acului magnetic (meridianul magnetic) de la meridianul geografic al unei zone date. Declinarea poate fi estică sau vestică (Fig. 4). izogoane - Acestea sunt linii care leagă puncte de pe hartă cu aceeași declinație. Izogonul zero determină poziția meridianului magnetic.

M înclinare magnetică – unghiul de înclinare al acului magnetic faţă de orizont. În emisfera nordică, capătul nordic al acului magnetic este coborât în ​​jos; în emisfera sudică, capătul sudic al acului este coborât. Se numesc drepte care leagă puncte de înclinare egală izoclinele. Izoclinul zero corespunde ecuatorului magnetic.

Pe lângă declinație și înclinare, câmpul magnetic se caracterizează printr-o putere care este scăzută și nu depășește 0,01 A/m.l se numesc drepte care leagă puncte de tensiune egală izodinamica. Intensitatea câmpului magnetic crește de la ecuatorul magnetic la poli. Se numește abaterea valorilor intensității câmpului magnetic de la valoarea medie pentru o anumită zonă anomalii magnetice. Ele sunt asociate cu diferite proprietăți magnetice ale rocilor, în diferite oh grad magnetizat în câmpul magnetic al Pământului.

Datorită eterogenității proprietăților magnetice ale diferitelor roci, căutarea mineralelor se realizează prin prospectare magnetică. Caracteristicile structurii geologice a scoarței terestre sunt, de asemenea, clarificate (Fig. 5). Proprietățile magnetice sunt studiate folosind magnetometre nu numai cele de la sol, ci și cele instalate pe avioane și nave spațiale.

P despre magnetizarea reziduală a rocilor, a devenit posibilă restabilirea elementelor câmpului magnetic antic (poziția polilor și intensitatea), ceea ce a dat naștere unei noi ramuri a geologiei - paleomagnetism. Studiile paleomagnetice au arătat că polii magnetici s-au deplasat continuu spre vest cu o rată de 1 cm/an în ultimele cinci sute de milioane de ani - migrarea polului magnetic(Fig. 6). O altă caracteristică a câmpului magnetic al Pământului este schimbarea periodică a polarității polilor magnetici, adică. inversarea polilor. La fiecare 200-300 de mii de ani, Polul Nord al magnetului Pământului devine Polul Sud și invers. Scala de inversare magnetică este utilizată pentru a subdiviza și compara straturile de rocă și pentru a determina vârsta. Conform conceptelor moderne, câmpul geomagnetic al Pământului este de natură electromagnetică. Apare sub influență sistem complex curenții electrici care însoțesc convecția turbulentă a materiei în miezul exterior lichid. În consecință, Pământul funcționează ca un dinam (teoria dinamului Frenkel-Elsasser).

Câmpul termic al Pământului. Regimul termic al Pământului este determinat de căldura care este eliberată din interiorul său. În plus, căldura primită de la Soare este, de asemenea, importantă pentru suprafața Pământului. 1 cm în fiecare minut 2 Suprafața pământului primește aproximativ 8,173 J de căldură de la Soare. Această cantitate se numește constantă solară. O treime din energia soarelui este reflectată de atmosfera și suprafața Pământului și împrăștiată.ȘiIradierea Soarelui depășește cu mult cantitatea de căldură venită din adâncime (aproximativ 4 × 10 –4 J pe minut). Prin urmare, temperatura de pe suprafața planetei noastre și a stratului superior al litosferei este determinată de radiația Soarelui. Fluctuează (se modifică) în diferite momente ale zilei și la timpuri diferite al anului.

La o anumită adâncime de la suprafață există o centură temperatura constanta, egală cu temperatura medie anuală a zonei. Astfel, la Moscova, la o adâncime de 20 de metri de suprafață, se observă o temperatură constantă de + 4,2. 0 C, iar la Paris +11,8 0 C la o adâncime de 28 m. nSub centura de temperatură constantă, sub influența căldurii interne a Pământului, temperatura crește în medie cu 3 0 C la fiecare 100 m. ȘiSe numește modificarea temperaturii în grade pe unitatea de adâncime gradient geotermal, și intervalul de adâncime în metri la care temperatura crește cu 1 ˚ , numit etapa geotermală(valoarea sa medie este de 33 m).

Studiul fluxului de căldură intern a arătat că valoarea acestuia depinde de intensitatea proceselor endogene și de gradul de mobilitate a crustei. Valoarea medie a fluxului de căldură pentru Pământ este de aproximativ 1,4–1,5 μcal/cm 2 ×s. Pîn structurile montane se observă valori crescute ale fluxului de căldură (până la 2 – 4 µcal/cm). 2 ×c), în văile rift ale crestelor mijlocii oceanice (până la 2 µcal/cm 2 ×s sau mai mult, ajungând în unele locuri la 6,0–8,0 µcal/cm 2 × s). VValori ridicate ale fluxului de căldură au fost observate și în rupturile interne ale Mării Roșii, lacbaikal . Principalele surse de energie termică internă ale Pământului sunt:

    Rcăldură adiogenă asociată cu dezintegrarea elementelor radioactive ( 238 U, 235 U, 232 Th 40 K și alții).

    Gdiferențierea gravitațională a materiei la limita mantalei și miezului, care este însoțită de eliberarea de căldură.

După cum sa menționat deja, odată cu creșterea adâncimii, există o creștere a temperaturii. De exemplu, în fântâna superadâncă Kola, situată în străvechiul scut cristalin al EstuluiePlatformă europeană, a fost adoptat gradientul geotermal calculat 1 ˚ C la 100 m, iar temperatura estimată la o adâncime de 15.000 de metri ar trebui să fie de 150-160 CU. ȘiExact așa a fost distribuită temperatura la o adâncime de 2.500 – 3.000 m. DApoi imaginea s-a schimbat. Mărimea fluxului de căldură s-a dublat, iar gradientul de temperatură a fost de 1,7 - 2,2˚ C la 100 m. niar la 12.000 de metri temperatura s-a dovedit a fi peste 200 ˚ C în loc de 120 așteptați ˚ CU.

P Conform calculelor diverșilor autori, la o adâncime de 100 km temperatura nu depășește 1300 - 1500 ˚ C, pentru că Din aceste adâncimi, lava curge la suprafață cu o temperatură de 1100 - 1250 0 C. Ttemperatura zonelor profunde ale mantalei și miezului este estimată la aproximativ 4000 – 5000 ˚ C (Fig. 7).

Distribuția și modificarea temperaturii în straturile superioare ale scoarței terestre este asociată în principal cu sursele locale de căldură, precum și cu diferite conductivitati termice ale rocilor.

LA sursele locale ar trebui să includă: camere magmatice, zone de falie cu circulație activă a apelor termale, zone cu concentrații crescute de elemente radioactive etc.CuConductivitatea termică a rocilor are o influență semnificativă asupra distribuției căldurii. De exemplu, rocile cristaline au o conductivitate termică mai mare decât rocile sedimentare libere, iar conductivitatea termică de-a lungul straturilor este mult mai mare decât în ​​direcția perpendiculară pe așternut. Prin urmare, atunci când apariția este aproape de verticală, grosimea rocilor sedimentare va fi caracterizată de mai mult căldură decât atunci când stai întins pe orizontală. Astfel se explică creșterea temperaturii peste câmpurile petroliere, care sunt situate în coturile convexe ale formațiunilor (Fig. 8).TTemperatura subsolului este unul dintre principalii factori care controlează formarea acumulărilor de multe minerale. Astfel, acumularea de hidrocarburi cu compoziție de fază diferită este determinată de temperatura și presiunea rezervorului, în funcție de care se formează depozite predominant monofazate (petrol sau gaz), bifazice (gaz-oil) sau sunt în stare critică. (gaz-condens).TAstfel, informațiile despre presiunea și temperatura rezervorului permit căutări țintite pentru zăcăminte de petrol și gaze.

Se încarcă...Se încarcă...