Строение земной коры по содержанию: Строение земной коры — урок. География, 5 класс.

Содержание

Урок по географии на тему Рельеф Земли. Карта. Строение земной коры.

Рельеф Земли. Карта «Строение земной коры»

Цель: выявить закономерности размещения крупных форм рельефа на Земле; формировать

умения и навыки чтения карты «Строение земной коры», сравнения и сопоставления с физиче-

кой картой.

Оборудование: физ.карта мира, атлас, карта «Строение земной коры», «Физическая карта мира».

Ход урока.

I. Орг.момент.

II. Проверка домашнего задания.

1.Фронтальный опрос: «Что это? Кто это?»

Литосфера, земная кора, литосферные плиты, сейсмический пояс, «Пангея», гипотеза.

2.Фронтальный индивидуальный опрос.

— Основные положения теории литосферных плит.

3.Индивидуальный письменный опрос.

К -1.Материковый тип строения земной коры (название, мощность, слагающие породы).

К – 2.Океанический тип строения земной коры (название, мощность. Слагающие породы).

К – 3.В чем отличие между материковой и океанической земной корой?

К – 4.Что такое литосферная плита?

К – 5.Где проходят границы литосферных плит?

III. Изучение нового материала.

— В основании современных материков лежат платформы.

— Платформы – это относительно устойчивые выровненные участки земной поверхности, образовавшиеся в далеком геологическом прошлом Земли.

Проблема: существует ли закономерность в размещении крупных форм рельефа

Земли?

Задание 1. Работа с картой «Строение земной коры»

— Пользуясь картой, назовите платформы. Сколько их?

IV. Первичное закрепление.

Задание 2. Сравните две карты «Строение земной коры» и «Физическую карту мира». выявите

взаимосвязь между древними платформами и современными формами рельефа.

карта «строение земной коры»

физическая карта мира

Форма рельефа

Абсолютная высота, м

1. Южно-Американская платформа

Равнины:

200 – 500м

2.Восточно-Европейская платформа

В.-Европейская равнина

200 – 300м

3.Сибирская платформа

Среднесибирское плоскогорье

500м

4.Индийская платформа

Плоскогорье Декан

5.Северо-Американская платформа

Равнины:

200 – 300м

Вывод: сравнив две карты, можно сделать вывод, что древним платформам соответствуют равнины.

Задание 3. К ядрам платформ постепенно присоединялись более молодые участки земной коры,

складчатые пояса. Сравните две карты, заполните таблицу и установите взаимосвязь

между возрастом и высотой гор.

горы

возраст

высота, м

наибольшая высота

1.Анды

От 30 млн.и до настоящего времени

Более 5 000м

Аконкагуа,

6 960м

2. Кордильеры

От 160 до 70 млн.лет

1000 – 3000м

4 137м

3.Аппалачи

От 460 – 230 млн.лет

500 – 1000м

Митчелл, 2 037м

Вывод: чем моложе горы, тем они выше.

Практическая работа №1 Тема: «Движения литосферных плит».

Цель: развитие знаний о движении литосферных плит; умение составлять прогноз

об изменении расположения материков и океанов в результате движения

литосферных плит.

Задание 1.Определите по карте направление и скорость передвижения литосферных плит, данные

Занесите в таблицу.

Название литосферной плиты

направление движения

скорость движения

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Задание 2. Сделайте прогноз об изменении расположения материков и океанов через миллионы

(на основе теории тектоники плит).

— Как изменится площадь океанов: Атлантического и Тихого?

— Как изменится положение Австралии?

— Как изменится положение Африки?

— Как изменится очертание Северной Америки?

V. Закрепление и итог урока.

Целью урока было установить, существует ли закономерность в размещении крупных форм рельефа Земли.

1.Почему одной из задач современной науки является определение границ литосферных плит?

Какие процессы происходят вдоль границ?

2.Объясните закономерности расположения крупных равнин земного шара. Как связаны их местоположения т и тип земной коры.

3.Объясните закономерности расположения главных горных систем земного шара (схема № 1)

VI. Домашнее задание. § 5.Повторить тему «Литосферные плиты»

Строение земной коры Евразии | География. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Тема: Евразия. Рельеф

Территория Евразии формировалась на протя­жении сотен миллионов лет. Строение земной коры Евразии более сложное, чем других материков. Евразия расположена в пределах трех больших литосферных плит: Евразийской (большая часть площади),

Индоавстралийской (на юге) и Североамериканской (на северо-востоке). В основе литосферных плит лежат несколько древних и молодых платформ. Древние платформы сформировались в архейскую и протерозойскую эры, их возраст составляет несколько миллиардов лет. Это остатки бывшего материка Лавразия. К ним относятся: Восточноевропейская, Сибирская, Китайско-Корейская, Южнокитайская. Также на материке есть древние платформы, которые присоединились к Евразии позднее, отделившись от материка Гондвана, — Аравийская (часть Африканоаравийской платформы) и Индийская.

Рис. 168. Ключевская Сопка
Рис. 169. Исландия

Молодые платформы в Евразии занимают большие площади. Самыми крупными из них являются

Западносибирская и Туранская. Их фундамент, возраст которого составляет несколько сотен миллионов лет, залегает на огромных глубинах. То есть эти платформы сформировались в конце палеозойской эры. Материал с сайта //iEssay.ru

При сближении или расхождении литосферных плит вдоль их границ происходили складкообразование, вулканизм и землетрясения. Вследст­вие этого возникли гигантские пояса складчатости Евразии, в пределах которых чередуются высокие горы и глубочайшие впадины. В централь­ной части материка между платформенными участками лежит древний Урало-Монгольский пояс, в пределах которого активное горообразование происходило в палеозойскую эру. Молодые сейсмически активные пояса продолжают формироваться на юге и востоке Евразии — Альпииско-Гима­лайский и Тихоокеанский. В их границах происходят многочисленные землетрясения.

В последнее время разрушительные землетрясения про­изошли в Армении на Кавказе (1988 г.), в Турции на полуострове Малая Азия (1999 г.), в Индонезии на Больших Зондских островах (2004 г. ) Они унесли жизни десятков и сотен тысяч людей. Именно к молодым поясам складчатости приурочены действующие вулканы: Везувий. Этна, Ключев­ская Сопка (рис. 168), Фудзияма, Кракатау.

На границе литосферных плит находится остров Исландия (рис. 169). Этот остров с океаническим типом земной коры представляет собой высту­пающие над водой верхние части Северо-Атлантического срединного хреб­та. Вследствие расхождения литосферных плит на острове образовались вулканы трещинного типа. Самым большим из них является Гекла. Вулка­низм сопровождается возникновением горячих источников и гейзеров.

Строение и химический состав земной коры


    Если сравнить химический состав Земли с составом Вселенной, то, казалось бы, между ними не должно быть существенных различий, за исключением, пожалуй, водорода, который легко уходит из атмосферы в межпланетное пространство.
К сожалению, судить о составе Земли можно лишь по составам атмосферы, гидросферы и земной коры, изученной в глубину не более чем на 20 км. Главная химическая особенность этих трех сфер — необычайно высокое содержание кислорода, что объясняется уже не строением ядер его атомов, а его химическими свойствами. Атомы кислорода способны образовывать прочные химические связи с атомами многих элементов, в том числе кремния и алюминия. В процессе образования земной коры эти элементы накапливались в ней благодаря легкоплавкости их соединений со щелочами. В итоге на поверхности нашей планеты выкристаллизовалась твердая кремнекислородная оболочка. Кислород, не считая воды, входит в состав 1364 минералов. В атмосфере кислород появился около 1,8 млрд. лет назад в результате действия на минералы микроорганизмов. В настоящее время выделение кислорода растениями за счет фотосинтеза возмещает его убыль в атмосфере в ходе процессов окисления, горения, гниения, дыхания. По числу известных природных соединении (432) второе место занимает кремний.
Далее по распространенности атомов в земной коре следуют алюминий, натрий, железо, кальций, магний и калий  [c.201]

    Состав осадочных пород по элементам (в вес. %) по А. Б. Ронову и А. А. Ярошевскому (Новая модель химического строения земной коры.— Геохимия, 1976, № 12) [c.317]

    Рассмотрим теперь современные представления о путях и механизме превращений липидной части органических веществ в ут леводороды нефти. Пути эти сложны и многостадийны. Лишь небольшая часть исходных молекул попадает затем в нефть в неизмененном или мало-измененном виде. Основное же превращение органического вещества в осадочных породах заключается в образовании нерастворимого продукта — геополимера, называемого обычно керогеном. В состав керогена, кроме остатков исходных органических молекул, входит и неорганическая составляющая, представленная обычно глинистыми минералами Детальное описание состава, свойств и строения керогена можно найти в монографиях [1, 2]. Для понимания механизма превращения органического вещества особенно важно, то, что молекулы последнего на определенном этапе химически связаны со своей неорганической матрицей.

По мере погружения керогена в осадочную толщу земной коры, т. е. по мере роста температуры (что особенно важно) и давления в керогене происходят различные микробиологические и химические превращения. Обычно выделяют две основные стадии образования и преобразования керогена а) диагенез, или седиментогенез [1, 3], и б) катагенез. [c.183]


    СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ [c.33]

    По существу, ответ на свой вопрос о причинах различной распространенности элементов в земной коре дал сам Менделеев своей периодической системой, с которой, как теперь хорошо известно, связано строение атомов и свойства элементов. Говоря о состоянии земной коры, В. И. Вернадский еще раз замечает, что химический состав земной коры связан с определенным строением ее атомов . [c.9]

    В. И. Вернадский подчеркивает, что жизнь не составляет внешнего случайного явления на земной поверхности, а теснейшим образом связана со строением земной коры. Химический элементарный состав организмов тоже неразрывно связан с химическим составом земной коры. [c.415]

    Сейчас присутствие в нефтях некоторых разветвленных лкайоЁ реликтового типа, называемых также биологическими метками, или биологическими индикаторами, используется для таксонометрических оценок состава и строения исходных нефтематеринских веществ различных геологических периодов. Данные о содержании эт11х углеводородов могут служить не только для определения источников нефтеобразования, но могут использоваться также для изучения процессов миграции углеводородов в земной коре. Поэтому точное определение концентрации этих углеводородов в нефтях сможет в какой-то мере помочь решению главной проблемы нефтяной геологии — определению закономерностей образования и размещения нефтяных месторождений. И наконец, концентрационное распределение изомерных алканов может быть использовано в целях химической классификации нефтей, так как из всех групп углеводородов нефти именно углеводороды ряда метана в наибольшей степени изменяют свой состав при переходе от одних нефтей к другим. Это связано с тем, что концентрационное распределение этих углеводородов весьма чувствительно к составу исходного нефтематеринского вещества и к химическим процессам его преобразования. [c.238]

    В результате оказывается, что химический состав гранитной оболочки по объему на 98% состоит из кислорода. Такое строение земной коры в значительной мере связано с тем, что состав его определяется атомами, распределенными в пространстве в виде тетраэдров, в центре которых находится металлический элемент — 51, А1, Г е, Т1 и т. д., а в углах — кислород, и формула которых будет отвечать ( 04), (АЮ.О, (Ре0.1), (Т10[c.171]

    Научные исследования охватывают широкий круг проблем естествознания, в частности проблемы строения с.1ликатов геохимии редких и рассеянных элементов поиска радиоактивных минералов роли организмов в геохимических процессах определения абсолютного возраста горных пород. В монографиях Опыт описательной минералогии (1908—1922) и История минералов земной коры (1923—1936) выдвинул эволюционную теорию происхождения минералов — так называемую генетическую минералогию. В 1908 завершил работы о генезисе химических элементов в земной коре. Созданное им учение о роли каолинового ядра и строении алюмосиликатов явилось фундаментом современной кристаллографии. Разработал представления о парагенезе и изоморфных рядах, которые легли в основу одного из научных методов поисков полезных ископаемых. Исследовал редкие и рассеянные химические элементы в изоморфных соединениях и в их рассеянном состоянии. Изучал химический состав земной коры, океана и атмосферы. Проводил (с 1910) поиски месторождений радиоактивных минералов и их химические исследования с целью определения наличия радия и урана. В работе Очерки геохимии (1927) изложил историю кремния и силикатов, марганца, брома, иода, углерода и радиоактивных элементов в земной коре. Первым применил спектральный метод для решения геохимических задач. Предсказал [c.102]

    Геосферы — — оболочки земной коры, более или менее однородные но своему составу и образовавшиеся в сравнительно одинаковой физико-химической обстановке. Поэтому все явления, происходящие в геосферах, рассматривавя ся на основе учения о термодинамич. равновесии, правила фаз и других законов физич. химии с тем или иным приближением — в зависимости от сложности явлений, происходящих в той или иной геосфере, как, наир., в биосфере. Основными параметрами этих природных равновесий в геосферах являются давление, томп-ра, число фаз, их химич. состав и др. В пределах внешних геосфер между геосферами с разной интенсивностью непрерывно идет обмен веществ, миграция химических э л е м е н т о в. Расиредоление химич. элементов по оболочкам Земли имеет закономерный характер и зависит от физико-химич. свойств самих элементов и образуе 1ых ими соединений, в первую очередь,— от строения внешних электронных оболочек атомов и ионов, т. е. от полоягения элемента в периодической системе Менделеева. Геохимически я классификация элементов может быть иллюстрирована кривой атомных объемов — рис. 2. [c.423]



Строение земной коры Северной Америки ❤️

Северная Америка вместе с Евразией является остатком древнего материка северного полушария Лавразия, который начал раскалывайся на современные материки в конце мезозойской эры около 100 млн лет назад.

Древнейшей и самой большой по площади тектонической структурой Северной Америки является Североамериканская платформа, которая является осколком древней Лавразии. На севере платформы ее кристаллический фундамент выходит на земную поверхность, образуя самый большой в

мире по площади Канадский щит. Возраст горных пород, из которых он состоит, около 3 млрд лет. Поверхность щита плоская, во многих местах осложненная разломами и древними выходами лавы. В некоторых местах щит погружается под воды океана и снова выходит на земную поверхность на соседних островах. На юг от щита кристаллический фундамент платформы постепенно погружается под осадочный чехол. Здесь строение земной коры осложнено впадинами, где толщина чехла возрастает.

На юго-западе материка лежит молодая платформа. По строению это глубокий прогиб фундамента, заполненный десяти километровым слоем осадочных горных пород. Весь запад Северной Америки занимает средний по возрасту пояс складчатости, который большей частью сформировался в мезозойскую эру вследствие встречного движения Североамериканской и Тихоокеанской литосферных плит. О недавнем вулканизме здесь свидетельствуют гейзеры, горячие источники, грязевые вулканы. Эти явления наблюдают в Йеллоустоунском национальном парке, известном высочайшими гейзерами в мире. Некоторые из них выбрасывают горячую воду на высоту 50-90 м. Тихоокеанское побережье Северной Америки и южную узкую часть материка составляет молодой пояс складчатости, процесс формирования которого не завершился. Здесь наиболее часты землетрясения, есть действующие вулканы. Самым высоким из них является вулкан Орисаба.

На восточном краю материка сформировался пояс древней складчатости, возникший в палеозойскую эру. Он представляет собой сильно разрушенные горы, состоящие из обломочных пород.

Строение земной коры. Этапы формирования рельефа (Контрольная работа)

Содержание

Введение 2

Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники 3

Заключение 20

Список литературы 21

Введение

По сравнению с размерами земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и до сих пор наиболее загадочное образование нашей планеты. Главнейшая особенность коры в том, что она служит пограничным слоем между земным шаром и окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя стихиями мироздания – космосом и веществом планеты – постоянно происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы этих процессов в значительной степени сохранились.

Основными целями работы является:

  • рассмотреть основные этапы формирование рельефа земли;

  • определить строение коры земли, ее составляющие.

Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники

Тектонической платформой геологи называют области с двухъярусным строением – внизу смятый в складки плотный фундамент, выше пологo лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента тектонические движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам поверхности фундамента и лежащего на нем осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур – щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходит наиболее древние породы с возрастом 2–3 млрд. лет. На одном из участков Канадского щита (в Гренландии) недавно обнаружены самые древние из выходящих на земную поверхность породы. Их абсолютный возраст (3,7-3,8 млрд. лет) лишь на немного ниже возраста образования Земли как планеты (4,5 млрд. лет).

Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце. Следует, правда, отметить, что округлые синеклизы встречаются редко. Чаще их границы образуют овалы или «совок», открытый к краям платформы. Бурением и геофизическими исследованиями установлено, что в основании синеклизы расположены грабены – узкие прогибы в фундаменте, ограниченные с обеих сторон разломами. Схематично формирование синеклизы можно представить таким путем – спустя некоторое время после движений, смявших в складки породы фундамента, платформа была рассечена разломами, вдоль которых образовались грабены; позже область прогибания расширилась и в опускания была вовлечена вся площадь синеклизы.

Второй класс структур земной коры – геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта – много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с сeвера на юг нашей страны геологическую карту. Образованию геосинклинального пояса также предшествовало заложение системы разломов. Но эти разломы были большой протяженности (тысячи километров), возможно, и более глубокого заложения, а главное концентрировались в один пояс, располагаясь друг от друга на относительно небольшом расстоянии (30–100 км). 1

Вдоль таких глубинных разломов возникли геосинклинальные прогибы, в которых накопилось до 10–30 км. Осадков. Пространства между геосинклинальными прогибами оставались относительно инертными (их именуют срединными массивами). Геосинклинальные прогибы развивались в течение одного-двух геотектонических этапов длительностью по 180–200 млн. лет, после чего прогибание обычно прекращалось, сменяясь горообразованием и складчатостью. Наступал режим, близкий к платформенному. Через определенный промежуток времени могла заложиться новая система разломов или же частично ожить ранее существовавшая, и геосинклинальный режим возобновлялся.2

Возникшие глубинные разломы с равным успехом рассекали как древние платформенные территории, так и пространства, ранее занятые геосинклиналями. Геосинклинальный и платформенный режимы могли чередоваться во времени.

Хотя геологи обычно противопоставляют геосинклинали платформам, становится все более очевидным, что лишь крайние члены последовательного ряда геологических структур. В пределах платформ обнаружены впадины, например Прикаспийская синеклиза на Восточно-Европейской платформе, где мощность осадков достигает 25 км, как и в геосинклинальных прогибах. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность осадков не более 5–7 км, что часто встречается на платформе.

Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклинальной. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел – батолитов.

Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы (табл. 1.).

Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы в них почти не видны. Такие по- S роды называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), 3 средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования.

Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладающего погружения, сопровождаемого накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни на планете.

Таблица 1. Химический состав магматических и осадочных пород3

Нигде окончания геотектонического этапа, часто завершающегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставалось как бы законсервированными–становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского – каледонидами и далее – герцинидами и альпидами.

Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эрозией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.4

В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов.

Глава 1. Земная кора и особенности ее состава

Строение земного шара

Главным объектом геологических, в том числе минералогических, исследований является земная кора, под которой подразумевается самая верхняя оболочка земного шара, доступная непо­средственному наблюдению.

Наши фактические знания о строении и химическом составе земной коры основываются почти исключительно на наблюдениях над самыми поверхностными частями нашей планеты.

Горообразующие процессы, совершавшиеся в различные геологиче­ские эпохи и приводившие к образованию высоких горных хребтов, подняли из глубины самые различные породы, не образующиеся вблизи поверхности Земли. Наиболее глубинные по происхождению горные породы из доступных прямому изучению — мантийные ксенолиты, обнаруживаемые в трубках взрыва, — являются объектом пристального внимания исследователей. Их изучение дает возможность, как показывают геологические наблюдения и подсчеты, получить более или менее реальное представление о составе и строении земного шара только до глубины 100–150 км (радиус же его превышает 6300 км).

О строении и составе глубоких недр земного шара можно судить лишь на основании косвенных данных. Как показывает сопоставление плотностей всего земного шара (5,527) и земной коры (2,7–2,8), внутренние части нашей планеты должны обладать значительно большей плотностью, чем поверхностные. Различные данные (геофизические наблюдения, данные сравнения Земли с другими космическими телами, состав метеоритов и пр.) дают основания предполагать, что это обстоятельство обусловлено не только увеличением с глубиной давления, но и изменением состава внутренних частей нашей планеты.

Согласно современным моделям, построенным на основании геофизических данных, в строении Земли выделяется несколько концентрических оболочек (геосфер, рис. 3), различающихся по физическим свойствам и составу (табл. 1).

Таблица 1. Характеристики геосфер Земли

Рис. 3. Схема внутреннего строения Земли
(мощность земной коры отражена вне масштаба)

Состав земной коры

Впервые состав твердой части земной коры в весовых процентах подсчитал американский исследователь Ф. Кларк в 1889 г. Большая работа по уточнению полученных цифр была проделана В. И. Вернадским, А. Е. Ферсманом, И. и В. Ноддаками, Г. Гевеши, В. М. Гольдшмидтом и А. П. Виноградовым. Последний подсчитал средний химический состав лишь литосферы (без учета гидросферы и атмо­сферы).

По предложению акад. Ферсмана средние цифры содержаний отдельных элементов земной коры стали называть «числами Кларка», или просто кларками. Он же предложил выражать эти величины не только в весовых процентах, но и в атомных.

Из более чем 100 химических элементов, приведенных в периодической таблице элементов Менделеева (табл. 2), лишь немногие широко распространены в земной коре. Такие элементы в таблице располагаются преимущественно в верхней ее части, т. е. относятся к числу элементов с малыми порядковыми номерами.

Таблица 2. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Наиболее распространенными элементами являются: О, Si, Al, Fe, Ca, Na, К, Mg, Ti, H и С. На долю всех остальных элементов, встречающихся в земной коре, приходится всего лишь несколько десятых процента (по весу). Подавляющее большинство этих элементов в земной коре присутствует почти исключительно в виде химических соединений. К числу элементов, встречающихся в самородном виде, относятся очень немногие. Те и другие возникают в результате химических реакций, которые протекают в земной коре при различных геологических процессах, приводящих к образованию самых разнообразных по составу массивов горных пород и месторождений полезных ископаемых.

Если главнейшие элементы расположить в порядке их процентного (весового) содержания в земной коре на группы по декадам, то получится такая картина (табл. 3).

Таблица 3. Средний химический состав литосферы в вес. %
(по А. П. Виноградову, 1949, с уточнениями)*

* В таблице приведены не все элементы из группы редких земель, а также благородные газы, количественные определения которых ненадежны. Данные для первых восьми элементов, а также для серы исправлены согласно последним указаниям А. П. Виноградова.

Из таблицы 3 видно, что подавляющая масса минералов земной коры должна представлять соединения элементов первых двух декад, на долю которых в весовом выражении приходится основная масса. В самом деле, в земной коре чрезвычайно широко распространены кислородные соединения кремния, алюминия, железа, а также щелочноземельных и щелочных металлов — кальция, магния, натрия и калия. К их числу относятся главным образом окислы и кислородные соли (преимущественно силикаты, алюмосиликаты, карбонаты, сульфаты и др. ), входящие в состав различных горных пород, слагающих земную кору.

Кларки тяжелых металлов, играющих большую роль в промышленности, в подавляющем большинстве выражаются ничтожными величинами и попадают в последние столбцы элементов, разбитых на декады по степени распространения (табл. 4).

Таблица 4. Распространенность главных металлов в земной коре

Некоторые особенности распределения тяжелых металлов в земной коре

Многие из указанных редких в земной коре элементов под влиянием совершающихся в природе геохимических процессов нередко образуют исключительно богатые скопления минерального вещества, носящие название рудных месторождений. Если бы не существовало процессов, приводящих к образованию таких месторождений, которые имело бы смысл разрабатывать с целью извлечения ценных для промышленности металлов, то можно с уверенностью сказать, что не было бы и столь мощного развития техники и культуры, какое наблюдается в настоящее время.

Тогда многие металлы, извлеченные из пород в лабораторных условиях, являлись бы исключительно дорогими. Весьма характерно, что кларки таких металлов, как ванадий, цезий, галлий и др., во много раз выше кларков ртути, висмута, серебра, золота и др. Но, несмотря на их весьма ценные свойства, они не распространены в человеческом быту, так как их месторождения с промышленными концентрациями в природе крайне редки.

Природные соединения тяжелых металлов представляют собой в основном сравнительно простые соединения. Часть этих элементов (Fe, Mn, Sn, Сr, W, Nb, Та, Th, U) преимущественно распространена в виде кислородных соединений, но зато многие другие элементы (Fe, Ni, Co, Zn, Cu, Pb, Hg, Mo, Bi, As, Sb, Ag и пр.) встречаются главным образом в виде скоплений сернистых, мышьяковистых и сурьмянистых соединений. Железо совмещает в себе свойства сидерофильных, литофильных и халькофильных элементов, обладая заметным сродством как с кислородом, так и с серой.

На диаграмме (рис. 4) по оси абсцисс расположены порядковые номера химических элементов, а по оси ординат — логарифмы их атомных кларков. Можно видеть, что с увеличением порядкового номера кривые кларков как четных, так и нечетных элементов в общем обнаруживают тенденцию к понижению. Это означает, что для большинства химиче­ских элементов имеет место обратно пропорциональная зависимость их среднего содержания в земной коре от порядкового номера, хотя встречаются и исключения (например, для Li, Be, В и др.).

Рис. 4. Распространенность элементов в верхней части литосферы. На диаграмме даны логарифмы атомных кларков (H) как функция порядкового номера (Z), причем кислород принят за единицу

Если сравнить распространенность химических элементов в земной коре в атомных кларках с числами минералов, в которые они входят (табл. 5), то, как указал П. П. Пилипенко, между ними, за небольшим исключением, устанавливается некоторая прямая (симбатная) зависимость. Это имеет место преимущественно для элементов, обладающих малым атомным весом.

Таблица 5. Взаимосвязь числа минералов
легких элементов и их атомных кларков

Некоторые из легких элементов играют особую роль в минералах, являясь типичными анионами или анионообразователями. Среди таких элементов прежде всего можно отметить кислород, а также водород (как компонент гидроксильного иона), серу, углерод и некоторые другие. Так как подавляющее большинство минералов являются полярными соединениями, в составе каждого из них должны присутствовать элементы, играющие роль катионов и анионов. Типичных анионов и анионообразователей среди элементов периодической системы гораздо меньше, чем катионообразующих элементов, поскольку металлы составляют около 3/4 всех элементов. По этой причине каждый из немногих элементов-анионообразователей будет представлен в относительно большем числе минералов по сравнению с элементами, атомы которых играют роль катионов. Этим объясняется столь значительное количество минералов — кислородных соединений, а также водосодержащих минералов и сульфидов. Для большинства распространенных элементов-металлов (главным образом легких и средних атомных весов) число минеральных видов проявляет устойчивую пропорциональность их атомным кларкам.

Для многих тяжелых металлов подобная зависимость не устанавливается. Так, теллур, атомный кларк которого в земной коре примерно в 40 раз меньше, чем кларк селена, в природных условиях образует около 150 самостоятельных минералов, в то время как для селена их известно всего около 100, и то главным образом в ассоциации с серой. Для цинка с атомным кларком в 17 раз большим по сравнению с кларком свинца мы имеем около 250 минералов, тогда как для свинца — около 450, и т. д.

Указанные различия, несомненно, вызываются химическими свойствами самих элементов, обусловленными строением их ионов и определяемыми положением этих элементов в периодической системе Менделеева. Для элементов с одинаковыми свойствами, аналогичными строением и размерами ионов, но с различными концентрациями в данном раст­воре или расплаве естественно ожидать, что при кристаллизации элементы с меньшей концентрацией будут входить в кристаллические структуры, образуемые господствующими элементами, как бы растворяясь в них. Если же данный элемент в окружающей среде не находит аналогичных себе по размерам и строению ионов других элементов, то в каком бы количестве он ни присутствовал в растворе при кристаллизации, он должен образовать самостоятельное соединение. Весьма показательно, что двухвалентный марганец в главной своей массе входит в состав минералов в виде изоморфной примеси к двухвалентным железу и кальцию, но зато четырехвалентный марганец всегда образует явно индивидуализированные соединения. Этим же объясняется то, что такие элементы, как рубидий, скандий, гафний, индий, рений и др., обладающие низкими атомными кларками, в природе образуют лишь несколько самостоятельных минералов, преимущественно же находятся в рассеянном состоянии, присутствуя в виде изоморфной примеси к другим элементам. В значительной мере это относится и к таким более распространенным элементам, как селен, ванадий, цезий, кадмий и др. Наоборот, элементы с очень низкими атомными кларками — теллур, золото, группа платиновых металлов, висмут и др. — сравнительно часто устанавливаются в виде самостоятельных минералов.


Строение земной коры. Этапы формирования рельефа контрольная по геологии

Содержание Введение 2 Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники 3 Заключение 20 Список литературы 21 Введение По сравнению с размерами земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и до сих пор наиболее загадочное образование нашей планеты. Главнейшая особенность коры в том, что она служит пограничным слоем между земным шаром и окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя стихиями мироздания – космосом и веществом планеты – постоянно происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы этих процессов в значительной степени сохранились. Основными целями работы является: • рассмотреть основные этапы формирование рельефа земли; • определить строение коры земли, ее составляющие. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность осадков не более 5–7 км, что часто встречается на платформе. Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклинальной. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел – батолитов. Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы (табл. 1.). Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы в них почти не видны. Такие по- S роды называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), 3 средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования. Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладающего погружения, сопровождаемого накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни на планете. Таблица 1. Химический состав магматических и осадочных пород3 Нигде окончания геотектонического этапа, часто завершающегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставалось как бы законсервированными–становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского – каледонидами и далее – герцинидами и альпидами. Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эрозией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.4 В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, 3 Резанов И.А. Земная кора. М.,2003. с. 17 4 Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М.,2006. с. 12 образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов. Однако изложенная схема образования коры представляется чересчур упрощенной, а главное неверной для начальных этапов ее становления. Нет возражений против того, что поступающий из мантии вулканический материал преимущественно базальтового состава играет существенную роль в общем объеме вещества земной коры. Но процесс формирования современной земной коры не был односторонним актом накопления вулканических толщ на земной поверхности. Рассматриваемая гипотеза исключает обратное поступление корового материала в мантию Земли. Между тем процесс поглощения земной коры мантией развит не менее широко, чем выделение из мантии вулканических продуктов. Противоречит данным геологии и предположение о том, что в глубоком архее (3–4 млрд. пет назад) земная кора была много тоньше, чем в настоящее время. Какими же фактами мы располагаем, чтобы судить о начальных этапах формирования земной коры? Их три группы. Во-первых, это сравнительный анализ современного строения коры под древнейшими и молодыми геологическими структурами; во-вторых, результаты изучения древнейших пород, обнажающихся сейчас на дневной поверхности; в-третьих, космогонические представления об условиях образования нашей планеты. Рассмотрим их поочередно. Читатель уже знает, что в среднем толщина земной коры и под древними платформами, и под складчатыми В.С. Сафронова, приблизительно 100 млн. лет, можно рассматривать как первую стадию эволюции нашей планеты. Рудный бассейн Садбери имеет овальную форму размером 60х27 км. Он располагается на поверхности Канадского кристаллического щита, сложенного гранитами и кварцитами. Строение бассейна напоминает слоеный пирог: внизу залегают рудоносные породы – микропегматиты, диориты и другие, над ними – туф «опанинг», перекрытый слоями шиферных сланцев и песчаников. Была высказана гипотеза о том, что бассейн Садбери появился в результате падения 1700 млн. лет назад (возраст определен методами абсолютной геохронологии) гигантского метеорита. К этой гипотезе привели попытки расшифровать происхождение туфа «опанинг». По строению он представляет собой брекчию – раздробленную и вновь сцементированную породу – Обломки брекчии состоят из окружающих Садбери коренных гранитов. В брекчии со держится много стекла – расплавленных и быстро остыв птах, не успевших раскристаллизоваться минералов. По этим признакам «опанинг» очень напоминает мате риал из известных метеоритных кратеров. Сходство это недавно было подтверждено находкой в Садбери кристаллов кварца, обладающих своеобразной ориентировкой трещин, которые возникают в кварце только под воздействием ударных волн, создающих чрезвычайно высокие давления при ядерных взрывах или при падении гигантски метеоритов. Очевидно, удар гигантского метеорита вызвал и появление глубинных расплавленных масс, содержащих большое количество металлов. Есть у нас прямые доказательства того, что падение даже относительно небольших метеоритов способно вызвать плавление пород на дне метеоритного кратера. Недавно советским геологом В.Л. Масайтисом была подробно изучена так называемая Попигайская котловина – округлая депрессия диаметром 100 км, расположенная на севере Сибири, в бассейне реки Хатанги. Катастрофа произошла примерно 30 млн. лет назад. Выброшенные во время взрыва крупные глыбы кристаллических пород фундамента Сибирской платформы разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. Удар метеорита вызвал плавление горных пород, в результате чего возникла необычная расплавленная лава с высоким содержанием кремнезема (65%), близкая но химическому составу к породам фундамента платформы и резко отличающаяся по химизму от глубинных трапповых излияний. Таким образом, если не все, то многие из названных механизмов плавления материала коры вследствие падения космических теп действительно существуют. Земную кору второй стадии эволюции Земли можно представить в виде относительно толстого слоя 20–50 км обводненных (серпентинизированных), в той или иной степени раздробленных ультраосновных пород. Местами встречались округлые массивы разных размеров переплавленных основных и ультраосновных пород и лавовые покровы на дне метеоритных кратеров. Следующая стадия эволюции коры начиналась во второй половине архея (3–2,5 мдрд. пет назад). С этого периода тектоносфера Земли приобрела необходимую хрупкость. Отдельные зоны земной коры в местах максимальных напряжений стали рассекаться глубинными разломами, вдоль которых формировались геосинклинальные пояса и осуществлялся обмен веществом между корой и мантией Земли. Пространства же между такими; поясами разломов были относительно стабильны. В их пределах существовал платформенный режим. Важнейшей особенностью этой стадии развития коры является то, что с течением времени возникали новые системы разломов, а старые постепенно залечивались. В результате в red логической истории нашей планеты наметилось несколько эпох образования новых – геосинклинальных поясов, когда участки с платформенным типом развития сменялись геосинклинальным и наоборот. Зоны глубинных разломов служили каналами, по которым происходил обмен веществом между корой и мантией Земли. Из мантии вследствие происходящего там плавления на поверхность Земли поступали значительные порции вулканических продуктов, преимущественно в виде базальтовых лав. Но в тех же приразломных зонах осуществлялся и обратный процесс – поглощение осадков из более глубоких горизонтов коры в мантию Земли. Помимо глубинных разломов необходимым условием обмена вещества между корой и мантией Земли является существование в мантии астеносферного слоя, где материал мантии находится в частично расплавленном состоянии и течет в горизонтальном направлении. Но возникновение астеносферного слоя в недрах сформировавшейся Земли возможно лишь тогда, когда ее термическая эволюция уже прошла определенный этап, первичные термальные неоднородности сгладились, а разогревание недр в результате радиоактивного распада достигло состояния, напоминающего современное. Важнейшей особенностью третьей стадии эволюции земной коры, когда уже происходил обмен веществом между корой и мантией, является постоянное обогащение коры кремнеземом, калием и натрием. Задерживались в коре и радиоактивные элементы, что способствовало плавлению пород и формированию крупных гранитных тел. Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с начала палеозойской эры, т.е. примерно 0.5 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую свою стадию эволюции, которую мы с полным правом можем именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую океаническую, где, если не считать слоя воды, до границы М всего лишь 5–7 км. Рассмотрим последовательность событий при формировании тонкой океанической коры, согласно нашей гипотезе океанообразования. Во впадинах средиземноморского типа и окраинных морях в настоящее время происходит утоньшение коры (океанизация). Формирование впадин Средиземноморья связано с геосинклинальным типом развития коры, тогда как возникновение океанов от этого не зависит. Океаны, k как правило, развиваются на месте древних платформ. Таковы Индийский (на месте прежней Гондваны) и Атлантический океаны. Если океаны граничат со складчатыми поясами, то между ними обычно расположена зона шельфа. океанах под архипелагами островов. Мощность коры там меняется в пределах 12–25 км. Такова утолщенная кора под Гавайскими, Каропинскими, Соломоновыми, Фиджи и другими островами Тихого океана. До 50% площади Индийского, Атлантического и Северного Ледовитого океанов, вместе взятых, занимает кора толщиной 10–20 и даже 30–40 км (Северная Атлантика). Выше подчеркивалось, что этап океанообразования был непродолжительным (первые десятки миллионов лет). Не исключено, а скорее даже вероятно, что в жизни нашей планеты было несколько этапов океанизации, по-видимому, совпадающих с серединой геотектонического цикла. Возможно, что начало образования некоторых океанов, в особенности Тихого, относится к середине или даже к началу палеозойской эры. Многократная океанизация объясняет относительно небольшие колебания солевого состава Мирового океана. Типичная (5–7 км) океаническая кора, вероятно, сформировалась в результате нескольких (двух и более) эпох океанизации.8 Северная Атлантика может служить примером первого этапа океанообразования, когда континентальная и кора еще только начала разрушаться. Так, например, К в Фареро-Шотландском «канале» сейсмическое зондирование показало уничтожение высокоскоростного «базальтового» слоя, тогда как вышележащий, «гранитный» не доизменился в мощности, а лишь слегка прогнулся. Здесь, по-видимому, уже произошла десерпентинизация «базальтового» слоя, а следующая стадия – зонное плавление верхней половины разреза коры – еще не наступила. Положение зон начальной стадии океанизации в Северной Атлантике позволяет представить пространственную схему этого процесса в следующем виде. По-видимому, океанизация начинается вдоль некоторых зон глубинных разломов, по которым необходимое тепло поступает из мантии в кору быстрее, чем в других местах. Вдоль этих разломов возникают зоны 8 Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001 с. 39 начальной стадии океанизации (Баффинов залив, Датский пролив, Фареро- Шетландский «канал»). В первую очередь десерпентинизируется (обезвоживается) нижний «базальтовый» слой. В результате нижние части континентальной коры оказываются под глубоководными заливами, как бы съеденными. Выделившаяся при этом вода заполняет образующуюся на поверхности Земли впадину. Если океанизация вступает в следующую стадию, то начинается зонное плавление верхней половины континентальной коры. Отдельные океанизирующиеся полосы расширяются и, сливаясь друг с другом, образуют типичный океан. Характерный контур Атлантического океана в виде буквы S объясняется, на наш взгляд, тем, что процесс его образования шел по разломам, издревле имевшим такую ориентировку. Срединно-океанический хребет приурочен к одному из таких разломов, но формирование этой протяженной структуры непосредственно не связано с океанизацией, а представляет возникшую уже на океанической коре полосу поднятия, близкую по природе рифтам континентов. В зонах глубинных разломов, возникавших в континентальной коре, степень серпентинизации гипербазитов резко возрастала и образовалось значительное количество высокомагнитного магнетита. При океанизации континентальной коры глубинные магнитные аномалии материковой коры могли сохраниться, создав полосовые магнитные аномалии, широко известные в океанах. Геофизики, изучавшие природу магнитных аномалий в океанах, пришли к выводу, что нижние кромки магнитовозмущающих масс в большинстве случаев расположены ниже подошвы океанической – коры, т.е. в верхней мантии. Такой вывод не согласуется с гипотезой разрастания океанического дна, согласно которой магнитные аномалии генерированы вторым слоем океанической коры.9 9 Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М. , 2001 с. 42 Большая глубинность источников магнитных аномалий в океанах закономерна. Верхние горизонты мантии океанов ранее входили в состав континентальной коры. Эта кора была расчленена разломами, где вследствие серпентинизации накапливался магнетит. Магнитовозмущающие тела, уходящие в мантию океанов, и фиксируют места ранее существовавших глубинных разломов. Заметим, что для образования в низах земной коры или в верхней мантии зоны, обогащенной магнетитом, достаточно появления системы тонких трещин, нарушивших монолитный массив ультраосновных пород. Проникающая по таким трещинам вода вызовет интенсивную серпентинизацию и, следовательно, обильное выделение магнетита. С.С. Шульц установил, что все геологические структуры континентов, как складчатые, так и платформенные, подвержены планетарной трещиноватости определенного направления. Обнаружены полосы сгущения трещин и зоны их более редкого расположения. Вполне вероятно, что подобного рода тонкая трещиноватость на континентах, ранее существовавших на месте океанов, и была причиной возникновения зон с повышенным содержанием магнетита. Обширные глубоководные океанические равнины – это, очевидно, былые платформы. Недаром многие геологи по аналогии с континентами называют их талассократонами (опустившимися платформами). О сходстве океанических равнин с платформами материков свидетельствуют их огромные размеры, отсутствие в них каких-либо активных тектонических движений, например, сейсмической деятельности. Протяженные полосы с промежуточной корой в океанах (подводный Гавайский хребет) – это, возможно, некогда существовавший геосинклинальный пояс. Не случайно, именно к зонам с промежуточной корой приурочено большинство находок в океанах кислых пород (гранитов). Если эта гипотеза правильна, то по строению и составу современной земной коры океанов возможно, хотя бы в самых общих чертах, представить тектоническое строение континентов, существовавших ранее на месте океанов. Это было бы крайне важно для освещения многих проблем

14.1: Космический корабль Земля – структура и состав

Цель обучения

  • Описать химический состав и строение Земли.

Слои, обнаруженные внутри Земли, делятся по составу на ядро, мантию и кору или по механическим свойствам на литосферу и астеносферу. Ученые используют информацию о землетрясениях и компьютерном моделировании, чтобы узнать о недрах Земли.

СЛОИ ЗЕМЛИ

Слои, известные ученым, показаны на рисунке \(\PageIndex{1}\).

Рисунок \(\PageIndex{1}\) Поперечное сечение Земли, показывающее следующие слои: (1) кора (2) мантия (3a) внешнее ядро ​​(3b) внутреннее ядро ​​(4) литосфера ( 5) астеносфера (6) внешнее ядро ​​(7) внутреннее ядро.

Ядро, мантия и кора подразделяются по химическому составу:

Кора: Поверхность Земли — это кора. Вообще говоря, корка состоит преимущественно из оксида кремния и оксида алюминия. Континентальная кора толще и менее плотная, чем океаническая кора.Толщина земной коры варьируется от менее 5 км (под срединно-океаническими спрединговыми хребтами) до более 70 км (под самыми высокими горными хребтами).

Мантия: Следующим химическим слоем является мантия. Мантия имеет ультраосновной состав — в ней больше железа, магния, меньше алюминия и несколько меньше кремния, чем в земной коре. Толщина мантии составляет около 2900 км. По объему мантия является самым большим из трех химических слоев Земли.

Сердечник

: Последний слой — это ядро, состоящее в основном из железа и никеля.Толщина ядра составляет около 3500 км.

Таблица \(\PageIndex{1}\) суммирует химические слои Земли.

Таблица \(\PageIndex{1}\) Химические слои Земли.
Корка Мантия Ядро
Состав: с высоким содержанием Si, Al и O состав: среднее содержание кремния, высокое содержание магния и железа Состав: Fe & Ni
толщина: от 5 до 70 км толщина: 2900 км толщина: 3 500 км

Таблица \(\PageIndex{2}\) содержит данные об элементном составе земной коры.

Таблица \(\PageIndex{2}\) Элементы земной коры. Источник: Википедия
Наиболее распространенные элементы земной коры Приблизительно % по массе
О 46,6
Si 27,7
Ал 8.1
Fe 5.0
Ка 3,6
Нет данных 2,8
К 2,6
мг 1,5

Литосфера и астеносфера – подразделения по механическим свойствам:

  1. Литосфера состоит как из земной коры, так и из части верхней мантии, которая ведет себя как хрупкое твердое тело.
  2. Астеносфера представляет собой частично расплавленный материал верхней мантии, который ведет себя пластично и может течь.

Кора и литосфера

Наружная поверхность Земли – это ее кора; холодная, тонкая, хрупкая внешняя оболочка из камня. Кора очень тонкая по сравнению с радиусом планеты. Существует два очень разных типа корки, каждый со своими отличительными физическими и химическими свойствами, которые обобщены в таблице \(\PageIndex{3}\).

Таблица \(\PageIndex{3}\) Физические и химические свойства океанической и континентальной коры.
Корка Толщина Плотность Состав Типы камней
Океанический 5–12 км (3–8 миль) 3,0 г/см 3 Мафик Базальт и габбро
Континенталь Ср. 35 км (22 мили) 2,7 г/см 3 Фелсик Все типы

Океаническая кора состоит из основной магмы, которая извергается на морском дне, образуя потоки базальтовой лавы, или охлаждается глубже, образуя интрузивные магматические породы габбро (рис. \(\PageIndex{2}\)).

Рисунок \(\PageIndex{2}\) Габбро

Морское дно покрыто отложениями, в основном илом и панцирями крошечных морских существ.Осадки самые толстые у берега, где они отрываются от континентов реками и ветровыми течениями.

Континентальная кора состоит из множества различных типов изверженных, метаморфических и осадочных пород. Средний состав — гранит, который гораздо менее плотный, чем основные породы океанической коры (рис. \(\PageIndex{3}\)). Поскольку она мощная и имеет относительно низкую плотность, континентальная кора возвышается над мантией выше, чем океаническая кора, которая погружается в мантию, образуя бассейны. Наполненные водой, эти бассейны образуют океаны планеты.

Рисунок \(\PageIndex{3}\) Возраст гранита из Миссури превышает 1 миллиард лет.

Литосфера — самый внешний механический слой, который ведет себя как хрупкое твердое тело. Литосфера имеет толщину около 100 километров. Посмотрите на рисунок \(\PageIndex{1}\). Можете ли вы найти, где расположены земная кора и литосфера? Чем они отличаются друг от друга?

Определение литосферы основано на том, как ведут себя земные материалы, поэтому она включает в себя кору и самые верхние слои мантии, которые являются хрупкими.Поскольку она жесткая и хрупкая, при воздействии на литосферу напряжений она разрушается. Это то, что мы переживаем как землетрясение.

Мантия

Две самые важные особенности мантии: (1) она состоит из твердой породы и (2) она горячая. Ученые знают, что мантия состоит из горных пород, основываясь на свидетельствах сейсмических волн, теплового потока и метеоритов.

Свойства соответствуют перидотиту ультраосновной породы, состоящему из силикатных минералов, богатых железом и магнием (Рисунок \(\PageIndex{4}\)).Перидотит редко встречается на поверхности Земли.

Ученые знают, что мантия очень горячая из-за исходящего от нее тепла и из-за ее физических свойств.

Рисунок \(\PageIndex{4}\) Перидотит образован кристаллами оливина (зеленый) и пироксена (черный).

Ядро

В центре планеты находится плотное металлическое ядро. Ученые знают, что ядро ​​состоит из металла, потому что:

  1. Плотность поверхностных слоев Земли намного меньше, чем общая плотность планеты, рассчитанная по вращению планеты.Если поверхностные слои менее плотные, чем в среднем, то внутренние должны быть плотнее, чем в среднем. Расчеты показывают, что сердечник состоит примерно на 85% из металлического железа, а металлический никель составляет большую часть оставшихся 15%.
  2. Металлические метеориты считаются репрезентативными для ядра. Приведенный выше расчет 85% железа/15% никеля также наблюдается в металлических метеоритах (рис. \(\PageIndex{5}\)).


Рисунок \(\PageIndex{5}\) Железный метеорит — это самое близкое к ядру Земли, что мы можем держать в руках.

Если бы ядро ​​Земли не было металлическим, у планеты не было бы магнитного поля. Такие металлы, как железо, обладают магнитными свойствами, а горные породы, составляющие мантию и кору, — нет.

Резюме

  • Ядро, мантия и кора — это части Земли, основанные на химическом составе.
  • Литосфера и астеносфера — это подразделения Земли, основанные на механических свойствах.
  • Тремя наиболее распространенными элементами земной коры являются кислород (46.6% по весу), кремний (27,7%) и алюминий (8,1%).

Структура Земли

Поскольку мы, люди, живем на самой поверхности Земли, мы не склонны слишком много думать о том, что находится под подвалами наших домов и на работе. Земля составляет почти 8000 миль в диаметре (почти 13 000 км), расстояние, которое вы преодолели бы, если бы прошли прямо через землю в прямо противоположную точку на земном шаре. Если бы вы путешествовали по земле таким образом, вы бы прошли через множество разных слоев, температура стала бы такой же горячей, как на поверхности солнца, и вы бы увидели то, чего никогда не видел человеческий глаз!

Слои Земли

Норин Мегани 2016

Композиционные слои

Земля имеет разные композиционные и механические слои.Композиционные слои определяются их компонентами, в то время как механические слои определяются их физическими свойствами.

Информация о композиционных слоях
Слой Определение Глубина
Корка Внешний твердый слой каменистой планеты или естественного спутника. Химически отличается от нижележащей мантии. Силикаты 0-100 км
Мантия Слой Земли (или любой планеты, достаточно большой, чтобы поддерживать внутреннюю стратификацию) между земной корой и внешним ядром.Он химически отличается от коры и внешнего ядра. Мантия не жидкая. Однако он ковкий или пластичный, а это означает, что в очень длительных масштабах времени и под давлением он может течь. Мантия в основном состоит из алюминия и силикатов. 100-2900 км силикаты железа и магния
Сердечник Самые внутренние слои Земли. Земля имеет внешнее ядро ​​(жидкое) и внутреннее ядро ​​(твердое). Они химически не отличаются друг от друга, но химически отличаются от мантии.Ядро в основном состоит из никеля и железа. 2900-6370км металлы

Механические слои

Механические слои Земли отличаются своей прочностью или жесткостью. Эти слои не совпадают с составными слоями Земли, такими как кора, мантия и ядро, хотя иногда границы приходятся на одни и те же места.

Информация о механических слоях
Слой Определение Глубина
Литосфера Самый внешний и самый жесткий механический слой Земли.Литосфера включает земную кору и верхнюю часть мантии. Средняя толщина составляет около 70 км, но колеблется в широких пределах: она может быть очень тонкой, всего несколько километров под океанической корой или срединно-океаническими хребтами, или очень толстой, более 150 км под континентальной корой, особенно в горных поясах. 0-100 км
Астеносфера Астеносфера находится под литосферой. Его толщина составляет около 100 км, и это область мантии, которая относительно легко течет. Напоминаю: это не жидкость. 100-350 км Мягкий пластик *примечание: Мантия не жидкая!
Мезосфера Мезосфера находится под астеносферой. Он охватывает нижнюю мантию, где материал все еще течет, но гораздо медленнее, чем астеносфера. 350-2900км жесткий пластик
Внешний сердечник Слой жидкого железа и никеля (и других элементов) под мезосферой. Это единственный слой Земли, который является настоящей жидкостью, а граница ядра и мантии является единственной границей слоев Земли, которая является одновременно механической и композиционной.Поток жидкого внешнего ядра отвечает за магнитное поле Земли. 5100-6370 км твердый

Вам может быть интересно, как слои Земли могут быть жидкими или «пластичными». Когда мы описываем эти свойства слоев Земли, важно помнить, что Земля движется и изменяется в очень длительных масштабах времени. То, что кажется твердым в течение короткого промежутка времени, на самом деле может быть жидким. Стекло является примером «аморфного твердого тела» — материала, который не является ни жидким, ни твердым.В течение длительного периода времени стекло может течь, образуя (например) оконные стекла с толстым дном и тонким верхом в старых зданиях. Мантия такая. Когда он находится в состоянии стресса в течение длительного периода времени, он может течь. Из-за невероятно высоких температур и давлений вблизи центра Земли внешнее ядро ​​состоит из жидкого железа и никеля, а внутреннее ядро ​​твердое. Движение жидкого внешнего ядра — это то, что придает Земле магнитное поле. Посмотрите, как температура земли меняется с глубиной.

Температура с глубиной в Земле

Изображение выше слоев Земли очень упрощено. Во многом так же, как мы можем использовать фигурку из палочек для изображения человека, но не хватает всех деталей, отсутствует огромное количество информации, чтобы подчеркнуть общие различия между слоями Земли. Важно помнить, что эти системы невероятно сложны. Если вам интересно узнать больше о различных слоях Земли и о том, как мы узнаем, где они находятся, посетите веб-сайт Геологической службы США!

Что такое слои Земли?

На Земле есть нечто большее, чем то, что мы можем видеть на поверхности. На самом деле, если бы вы могли держать Землю в руке и разрезать ее пополам, вы бы увидели, что она состоит из нескольких слоев. Но, конечно, недра нашего мира продолжают таить для нас загадки. Даже когда мы бесстрашно исследуем другие миры и запускаем спутники на орбиту, внутренние уголки нашей планеты остаются недоступными для нас.

Однако достижения в области сейсмологии позволили нам многое узнать о Земле и многих ее слоях.Каждый слой имеет свои свойства, состав и характеристики, влияющие на многие ключевые процессы нашей планеты. Это, по порядку от внешнего к внутреннему, кора, мантия, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро. Давайте посмотрим на них и посмотрим, что у них происходит.

Как и все планеты земной группы, недра Земли дифференцированы. Это означает, что его внутренняя структура состоит из слоев, расположенных подобно кожуре лука. Отодвинь одну, и ты найдешь другую, отличающуюся от последней своими химическими и геологическими свойствами, а также огромными перепадами температуры и давления.

Наше современное научное понимание внутренней структуры Земли основано на выводах, сделанных с помощью сейсмического мониторинга. По сути, это включает в себя измерение звуковых волн, генерируемых землетрясениями, и изучение того, как прохождение через различные слои Земли заставляет их замедляться. Изменения сейсмической скорости вызывают рефракцию, которая рассчитывается (в соответствии с законом Снеллиуса) для определения различий в плотности.

Они используются, наряду с измерениями гравитационного и магнитного полей Земли и экспериментами с кристаллическими твердыми телами при давлениях и температурах, характерных для недр Земли, чтобы определить, как выглядят слои Земли.Кроме того, понятно, что разница в температуре и давлении возникает из-за остаточного тепла от первоначального образования планеты, распада радиоактивных элементов и замерзания внутреннего ядра из-за сильного давления.

История обучения:

С древних времен люди стремились понять формирование и состав Земли. Самые ранние известные случаи носили ненаучный характер и принимали форму мифов о сотворении мира или религиозных басен с участием богов.Однако между классической древностью и средневековьем возникло несколько теорий о происхождении Земли и ее правильном составе.

Большинство древних теорий о Земле склонялись к «плоскоземельному» представлению о физической форме нашей планеты. Таков был взгляд месопотамской культуры, где мир изображался в виде плоского диска, плавающего в океане.Для майя мир был плоским, а в его углах четыре ягуара (известные как бакабы) поддерживали небо. Древние персы предполагали, что Земля представляет собой семислойный зиккурат (или космическую гору), а китайцы рассматривали ее как четырехгранный куб.

К 6 веку до н.э. греческие философы начали предполагать, что Земля на самом деле круглая, а к 3 веку до н. э. идея сферической Земли стала формулироваться как научный вопрос. В тот же период начало формироваться и геологическое представление о Земле, когда философы поняли, что она состоит из минералов, металлов и подвержена очень медленному процессу изменений.

Однако только в 16-м и 17-м веках научное понимание планеты Земля и ее структуры по-настоящему начало развиваться. В 1692 году Эдмонд Галлей (первооткрыватель кометы Галлея) предложил то, что сейчас известно как теория «полой Земли». В статье, представленной в Philosophical Transactions Лондонского королевского общества, он выдвинул идею Земли, состоящей из полой оболочки толщиной около 800 км (~ 500 миль).

Между этим и внутренней сферой, рассуждал он, есть воздушный зазор на таком же расстоянии.Чтобы избежать столкновения, он утверждал, что внутренняя сфера удерживается на месте силой тяжести. Модель включала две внутренние концентрические оболочки вокруг самого внутреннего ядра, соответствующие диаметрам планет Меркурий, Венера и Марс соответственно.

Конструкция Галлея была методом учета значений относительной плотности Земли и Луны, которые были даны сэром Исааком Ньютоном в его Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687 г.), которые, как позже выяснилось, были неточными.Однако его работа сыграла важную роль в развитии географии и теорий о недрах Земли в 17 и 18 веках.

Другим важным фактором были дебаты в течение 17-го и 18-го веков о подлинности Библии и мифа о Всемирном потопе. Это побудило ученых и богословов к спорам об истинном возрасте Земли и поиску доказательств того, что Великий потоп действительно имел место. В сочетании с окаменелостями, которые были обнаружены в слоях Земли, начала появляться систематическая основа для идентификации и датирования слоев Земли.

Развитие современных методов добычи полезных ископаемых и растущее внимание к важности полезных ископаемых и их естественному распределению также способствовали развитию современной геологии. В 1774 году немецкий геолог Авраам Готтлоб Вернер опубликовал книгу «Von den äusserlichen Kennzeichen der Fossilien» («О внешних характеристиках минералов»), в которой была представлена ​​подробная система идентификации конкретных минералов на основе внешних характеристик.

В 1741 году в Национальном музее естественной истории во Франции была создана первая преподавательская должность, специально предназначенная для геологии.Это был важный шаг в дальнейшем продвижении знаний о геологии как науке и в признании ценности широкого распространения таких знаний. А к 1751 году, с публикацией Энциклопедии Дени Дидро, термин «геология» стал общепринятым.

К 1770-м годам химия начала играть ключевую роль в теоретической основе геологии, и начали появляться теории о том, как сформировались слои Земли. Одна популярная идея заключалась в том, что жидкие наводнения, подобные библейскому потопу, были ответственны за создание всех геологических пластов.Те, кто принял эту теорию, стали известны в народе как дилувианисты или нептунисты.

С 1780-х годов медленно набирал силу еще один тезис, утверждавший, что вместо воды пласты образовались благодаря теплу (или огню). Те, кто следовал этой теории в начале 19 века, называли эту точку зрения плутонизмом, согласно которому Земля формировалась постепенно в результате медленного затвердевания расплавленных масс. Эти теории вместе привели к выводу, что Земля была неизмеримо старше, чем предполагалось в Библии.

В начале 19 века горнодобывающая промышленность и промышленная революция стимулировали быстрое развитие концепции стратиграфической колонки, согласно которой горные породы располагаются в соответствии с порядком их образования во времени. Одновременно геологи и естествоиспытатели начали понимать, что возраст окаменелостей можно определить геологически (то есть чем глубже слой, в котором они были обнаружены, находился от поверхности, тем они старше).

Компьютерное моделирование поля Земли в период нормальной полярности между инверсиями.Предоставлено: science.nasa.gov.

В имперский период 19 века европейские ученые также имели возможность проводить исследования в дальних странах. Одним из таких людей был Чарльз Дарвин, которого капитан Фитцрой нанял с корабля «Бигль» для изучения прибрежных земель Южной Америки и предоставления геологических советов.

Открытие Дарвином гигантских окаменелостей во время путешествия помогло создать ему репутацию геолога, а его теоретизирование о причинах их вымирания привело к его теории эволюции путем естественного отбора, опубликованной в «Происхождении видов» в 1859 году.

В 19 веке правительства нескольких стран, включая Канаду, Австралию, Великобританию и США, финансировали геологические исследования, в результате которых были составлены геологические карты обширных территорий стран. К этому времени научный консенсус установил возраст Земли в миллионах лет, а увеличение финансирования и разработка усовершенствованных методов и технологий помогли геологии все дальше отходить от догматических представлений о возрасте и строении Земли.

К началу 20-го века развитие радиометрического датирования (которое используется для определения возраста минералов и горных пород) предоставило необходимые данные, чтобы начать понимать истинный возраст Земли. На рубеже веков геологи теперь считали, что Земле 2 миллиарда лет, что открыло двери для теорий движения континентов в течение этого огромного периода времени.

В 1912 году Альфред Вегенер предложил теорию дрейфа континентов, которая предполагала, что континенты были соединены вместе в определенное время в прошлом и образовали единую сушу, известную как Пангея.В соответствии с этой теорией форма континентов и совпадающая геология береговой линии между некоторыми континентами указывают на то, что когда-то они были соединены вместе.

Исследования дна океана также привели непосредственно к теории тектоники плит, которая обеспечила механизм континентального дрейфа. Геофизические данные свидетельствуют о боковом движении континентов и о том, что океаническая кора моложе континентальной. Это геофизическое свидетельство также подстегнуло гипотезу палеомагнетизма, записи ориентации магнитного поля Земли, зафиксированной в магнитных минералах.

Модель плоской Земли с континентами в форме диска и Антарктидой в виде ледяной стены. Предоставлено: Википедия.

Затем было развитие сейсмологии, изучения землетрясений и распространения упругих волн через Землю или через другие планетоподобные тела, в начале 20 века. Измеряя время прохождения преломленных и отраженных сейсмических волн, ученые смогли постепенно сделать вывод о том, как устроена Земля и что лежит глубже в ее ядре.

Например, в 1910 году Гарри Филдинг Рид выдвинул «теорию упругого отскока», основанную на его исследованиях землетрясения в Сан-Франциско 1906 года. Эта теория, утверждающая, что землетрясения происходят, когда накопленная энергия высвобождается вдоль линии разлома, была первым научным объяснением того, почему происходят землетрясения, и остается основой современных тектонических исследований.

Затем, в 1926 году, английский ученый Гарольд Джеффрис заявил, что под земной корой ядро ​​Земли находится в жидком состоянии, основываясь на своих исследованиях волн землетрясений.А затем, в 1937 году, датский сейсмолог Инге Леманн пошла еще дальше и определила, что внутри жидкого внешнего ядра Земли есть твердое внутреннее ядро.

Ко второй половине 20 века ученые разработали всеобъемлющую теорию строения и динамики Земли. По прошествии столетия перспективы сместились в сторону более комплексного подхода, когда геология и науки о Земле начали объединять изучение внутренней структуры Земли, атмосферы, биосферы и гидросферы в одно целое.

Этому способствовало развитие космических полетов, что позволило детально изучить атмосферу Земли, а также фотографии Земли, сделанные из космоса. В 1972 году программа Landsat, серия спутниковых миссий, совместно управляемых НАСА и Геологической службой США, начала предоставлять спутниковые изображения, которые давали подробные геологические карты и использовались для прогнозирования стихийных бедствий и сдвигов плит.

Слои:

Землю можно разделить одним из двух способов – механическим или химическим.Механически — или реологически, то есть изучение жидких состояний — его можно разделить на литосферу, астеносферу, мезосферную мантию, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро. Но химически, который является более популярным из двух, его можно разделить на кору, мантию (которая может быть подразделена на верхнюю и нижнюю мантию) и ядро, которое также можно разделить на внешнее ядро ​​и Внутреннее ядро.

Внутреннее ядро ​​твердое, внешнее ядро ​​жидкое, а мантия твердая/пластичная.Это связано с относительными температурами плавления различных слоев (никелево-железное ядро, силикатная кора и мантия) и повышением температуры и давления по мере увеличения глубины. На поверхности никель-железные сплавы и силикаты достаточно холодны, чтобы быть твердыми. В верхней мантии силикаты обычно твердые, но существуют локальные области расплава, что приводит к ограниченной вязкости.

Напротив, нижняя мантия находится под огромным давлением и поэтому имеет более низкую вязкость, чем верхняя мантия.Металлическое никель-железное внешнее ядро ​​является жидким из-за высокой температуры. Однако сильное давление, увеличивающееся по направлению к внутреннему ядру, резко меняет температуру плавления никель-железо, делая его твердым.

Тектонические плиты Земли. Кредит: msnucleus.org

Дифференциация между этими слоями обусловлена ​​процессами, имевшими место на ранних стадиях формирования Земли (около 4,5 млрд лет назад). В это время плавление должно было привести к тому, что более плотные вещества опустились к центру, а менее плотные материалы мигрировали к коре.Таким образом, считается, что ядро ​​​​в основном состоит из железа, никеля и некоторых более легких элементов, тогда как менее плотные элементы мигрировали на поверхность вместе с силикатной породой.

Слои Земли (слои) показаны в масштабе. Кредит: pubs.usgs.gov

Корка:

Кора — это самый внешний слой планеты, охлажденная и затвердевшая часть Земли, глубина которой колеблется примерно от 5 до 70 км (~3–44 мили). Этот слой составляет всего 1% от всего объема Земли, хотя он составляет всю поверхность (континенты и дно океана).

Более тонкие части — это океаническая кора, которая подстилает океанические бассейны на глубине 5-10 км (~3-6 миль), а более толстая кора — это континентальная кора. В то время как океаническая кора состоит из плотного материала, такого как железо-магний-силикатные магматические породы (например, базальт), континентальная кора менее плотная и состоит из алюмосиликатных пород натрия-калия, таких как гранит.

Самая верхняя часть мантии (см. Ниже) вместе с земной корой составляет литосферу — слой неправильной формы с максимальной толщиной около 200 км (120 миль).Многие горные породы, составляющие сейчас земную кору, образовались менее 100 миллионов (1×10 90 216 8 90 217 ) лет назад. Однако возраст самых старых известных минеральных зерен составляет 4,4 миллиарда (4,4 × 10 90 216 9 90 217 ) лет, что указывает на то, что твердая кора Земли существовала как минимум столько же времени.

Верхняя мантия:

Мантия, составляющая около 84% объема Земли, преимущественно твердая, но в геологическое время ведет себя как очень вязкая жидкость. Верхняя мантия, которая начинается в «разрыве Мохоровичича» (он же«Мохо» — основание земной коры) простирается с глубины от 7 до 35 км (от 4,3 до 21,7 миль) вниз до глубины 410 км (250 миль). Самая верхняя мантия и вышележащая кора образуют литосферу, относительно жесткую вверху, но становящуюся заметно более пластичной внизу.

По сравнению с другими пластами о верхней мантии известно много благодаря сейсмическим исследованиям и непосредственным исследованиям с помощью минералогических и геологических съемок. Движение в мантии (т. е. конвекция) выражается на поверхности через движение тектонических плит.Этот процесс, вызванный теплом из более глубоких недр, отвечает за дрейф континентов, землетрясения, образование горных цепей и ряд других геологических процессов.

Мантия также отличается от земной коры химически, кроме того, что она отличается типами горных пород и сейсмическими характеристиками. Во многом это связано с тем, что земная кора состоит из затвердевших продуктов мантии, где мантийное вещество частично расплавлено и вязко.Это приводит к тому, что несовместимые элементы отделяются от мантии, при этом менее плотный материал всплывает вверх и затвердевает на поверхности.

Иллюстрация модели Эдмонда Галлея Святой Земли, состоящей из концентрических сфер. Предоставлено: Wikipedia Commons/Рик Мэннинг.

Обычно известно, что кристаллизованные продукты расплава вблизи поверхности, на которой мы живем, имеют более низкое соотношение магния и железа и более высокое содержание кремния и алюминия. Эти изменения в минералогии могут влиять на конвекцию мантии, поскольку они приводят к изменениям плотности, а также могут поглощать или выделять скрытое тепло.

В верхней мантии температура колеблется от 500 до 900 ° C (от 932 до 1652 ° F). Между верхней и нижней мантией также находится так называемая переходная зона, глубина которой колеблется от 410 до 660 км (250–410 миль).

Нижняя мантия:

Нижняя мантия находится на глубине 660-2891 км (410-1796 миль).Температура в этом регионе планеты может достигать более 4000 ° C (7 230 ° F) на границе с ядром, что значительно превышает температуру плавления мантийных пород. Однако из-за огромного давления, оказываемого на мантию, вязкость и плавление очень ограничены по сравнению с верхней мантией. О нижней мантии известно очень мало, за исключением того, что она кажется относительно сейсмически однородной.

Внутреннее строение Земли. Предоставлено: Wikipedia Commons/Kelvinsong.

Внешнее ядро:

Внешнее ядро, которое было подтверждено как жидкое (на основании сейсмических исследований), имеет толщину 2300 км и простирается в радиусе ~3400 км.В этом регионе плотность оценивается намного выше, чем плотность мантии или земной коры, от 9 900 до 12 200 кг/м 90 216 3 90 217 . Считается, что внешнее ядро ​​состоит на 80% из железа, а также из никеля и некоторых других более легких элементов.

Более плотные элементы, такие как свинец и уран, либо слишком редки, чтобы быть значительными, либо склонны связываться с более легкими элементами и, таким образом, остаются в земной коре. Внешнее ядро ​​не находится под достаточным давлением, чтобы быть твердым, поэтому оно жидкое, хотя его состав аналогичен составу внутреннего ядра.Температура внешнего ядра колеблется от 4300 К (4030 ° C; 7280 ° F) во внешних областях до 6000 К (5730 ° C; 10 340 ° F) ближе всего к внутреннему ядру.

Из-за высокой температуры внешнее ядро ​​находится в жидком состоянии с низкой вязкостью, которое подвергается турбулентной конвекции и вращается быстрее, чем остальная часть планеты. Это вызывает образование вихревых токов в жидком ядре, что, в свою очередь, создает эффект динамо, который, как считается, влияет на магнитное поле Земли. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли оценивается в 25 Гаусс (2.5 мТл), что в 50 раз превышает напряженность магнитного поля, измеренного на поверхности Земли.

Внутреннее ядро:

Растущее значение добычи полезных ископаемых в 17 и 18 веках, особенно драгоценных металлов, привело к дальнейшему развитию геологии и наук о Земле. Кредит: минералы.usgs.gov

Как и внешнее ядро, внутреннее ядро ​​состоит в основном из железа и никеля и имеет радиус ~1220 км. Плотность в ядре колеблется в пределах 12 600-13 000 кг/м 3 , что говорит о том, что там также должно быть много тяжелых элементов, таких как золото, платина, палладий, серебро и вольфрам.

Температура внутреннего ядра оценивается примерно в 5700 К (~ 5400 ° C; 9800 ° F). Единственная причина, по которой железо и другие тяжелые металлы могут быть твердыми при таких высоких температурах, заключается в том, что их температуры плавления резко возрастают при существующем там давлении, которое колеблется от 330 до 360 гигапаскалей.

Поскольку внутреннее ядро ​​не связано жестко с твердой мантией Земли, давно рассматривалась возможность того, что оно вращается немного быстрее или медленнее, чем остальная часть Земли.Наблюдая за изменениями сейсмических волн, проходящих через ядро ​​в течение многих десятилетий, ученые подсчитали, что внутреннее ядро ​​вращается со скоростью на один градус быстрее, чем поверхность. По более поздним геофизическим оценкам скорость вращения составляет от 0,3 до 0,5 градуса в год относительно поверхности.

Недавние открытия также предполагают, что само твердое внутреннее ядро ​​состоит из слоев, разделенных переходной зоной толщиной от 250 до 400 км. Этот новый взгляд на внутреннее ядро, которое содержит внутреннее-внутреннее ядро, утверждает, что самый внутренний слой ядра имеет диаметр 1180 км (733 мили), что составляет менее половины размера внутреннего ядра.Также предполагалось, что, хотя ядро ​​состоит из железа, его кристаллическая структура может отличаться от остальной части внутреннего ядра.

Более того, недавние исследования привели геологов к предположению, что динамика недр заставляет внутреннее ядро ​​Земли расширяться со скоростью около 1 миллиметра в год. Это происходит главным образом потому, что внутреннее ядро ​​не может растворить такое же количество легких элементов, как внешнее ядро.

Художественная иллюстрация ядра Земли, внутреннего ядра и внутреннего-внутреннего ядра.Предоставлено: Huff Post Science

Замораживание жидкого железа в кристаллической форме на внутренней границе ядра приводит к образованию остаточной жидкости, которая содержит больше легких элементов, чем вышележащая жидкость. Считается, что это, в свою очередь, заставляет жидкие элементы становиться плавучими, помогая управлять конвекцией во внешнем ядре.

Таким образом, этот рост, вероятно, играет важную роль в генерации магнитного поля Земли действием динамо в жидком внешнем ядре. Это также означает, что внутреннее ядро ​​Земли и управляющие им процессы гораздо сложнее, чем считалось ранее!

Да, действительно, Земля — странное и загадочное место, титаническое по своим масштабам, а также по количеству тепла и энергии, которые ушли на ее создание много миллиардов лет назад. И, как и все тела в нашей Вселенной, Земля — это не готовый продукт, а динамичная сущность, подверженная постоянным изменениям. И то, что мы знаем о нашем мире, по-прежнему зависит от теории и догадок, учитывая, что мы не можем исследовать его внутреннюю часть вблизи.

Поскольку тектонические плиты Земли продолжают дрейфовать и сталкиваться, ее недра продолжают подвергаться конвекции, а ее ядро ​​продолжает расти, кто знает, как она будет выглядеть через эоны лет? В конце концов, Земля была здесь задолго до нас и, вероятно, будет существовать еще долго после того, как нас не станет.


Новое исследование показывает, что внутреннее ядро ​​Земли сформировалось 1-1,5 миллиарда лет назад.

Цитата : Что такое слои Земли? (2015, 7 декабря) получено 19 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2015-12-earth-layers.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Состав земной коры, Др.Родриг

География 140


Введение в физическую географию
III. Состав земной коры - тема этой лекции:
     материалы, с которыми мы сталкиваемся здесь, на поверхности.
     А. Элементы являются основными строительными блоками всей материи, которую мы обычно
        сталкиваться. 
        1. Элементы – это вещества, состоящие из одного определенного вида атомов или,
           точнее, вещества, состоящие из атомов с определенным атомным
           числа.а. Атомы представляют собой определенные комбинации протонов и, как правило,
              нейтроны в своих ядрах и электроны на различных орбитальных уровнях
              вокруг их ядер. Вес различных количеств
              протоны, нейтроны и электроны придают каждому элементу атомную
              вес, а число протонов - его атомный номер. Это
              фактически количество протонов, которое определяет
              химическое поведение в конечном счете.я. Электроны составляют тривиальную часть массы атома, но
                   каждый из них несет столько же отрицательного заряда, сколько
                   более тяжелые протоны несут положительный заряд (нейтроны не имеют
                   заряжать). Суммарный положительный заряд протонов равен
                   уравновешивается суммарным отрицательным зарядом всех электронов
                   вращается на различных орбитальных уровнях вокруг ядра,
                   а электрически неуравновешенный атом называется «ионом». "
               II. Первый уровень (или оболочка) может содержать до двух электронов.
                   (в зависимости от атомного номера ядра) и любых
                   другие, расположенные дальше, могут удерживать все больше и больше электронов. То
                   максимальное число электронов на оболочке можно найти по формуле
                   возведение в квадрат количества раковин, а затем умножение этого ответа
                   на два. Итак, второй снаряд мог вместить 2  2 
                   раз 2 или 8.Третий снаряд вмещал 3  2 
                   умножить на 2 или 18. Атомы наиболее стабильны и нереакционноспособны, если
                   их внешняя или валентная оболочка заполнена или содержит
                   кратно 8 электронам («правило октета»), если только
                   имеет одну оболочку (где 2 — наиболее стабильное число).
              III. Каждая оболочка насыщается электронами раньше, чем другая оболочка
                   организован положительным зарядом ядра, и
                   эта внешняя оболочка пытается завладеть полным набором электронов. а. Те, у кого всего один электрон на внешней оболочке, склонны
                      потерять его атомам, у которых не хватает всего одного электрона,
                      что делает их обоих ионами в процессе. Поскольку
                      электрон-побежденный имеет положительный заряд, а электрон
                      у стилера теперь отрицательный заряд, два иона болтаются
                      вместе, чтобы уравновесить их заряды и тем самым сформировать
                      сложный.Натрий и хлорид делают это, образуя общие
                      столовая соль.
                   б. Те, у кого много электронов в последней оболочке, не могут быть
                      «запугивают», поэтому они часто делят электроны с другим
                      или более атомов, чтобы завершить внешнюю оболочку, и
                      это также становится основой для химических соединений
                      различные элементы (ковалентная связь). Вода – это
                      пример соединения с ковалентными связями между кислородом
                      (с двумя пустыми слотами во внешней оболочке) и двумя
                      атомов водорода (каждый с одной пустой ячейкой в ​​своей единственной
                      оболочка). б. Некоторые примеры атомов (и я не ожидаю, что вы запомните все
              эти детали, просто поймите, как это работает):
                я. Водород (H) имеет 1 мизерный протон в ядре и 1
                   электрон в своей единственной оболочке (что дает ему атомный номер
                   1), а гелий (He) имеет 2 протона (атомный вес 2)
                   и 2 электрона в его единственной оболочке (и эти два элемента
                   являются наиболее распространенными элементами во Вселенной).II. Кислород (O) имеет 8 протонов и нейтронов с 2 электронами в
                   внутренней орбитальной оболочке и 6 во внешней оболочке (так, это
                   два электрона меньше полной оболочки и, таким образом, это очень
                   реактивен и благоприятствует ковалентным связям, как с водородом к
                   сделать воду).
              III. Углерод (C) имеет 6 протонов и нейтронов, с 2 электрона в
                   во внутренней оболочке и 4 во внешней. Он образует ковалентный
                   связывается со всеми видами материалов, включая кремний (который
                   также имеет только 4 электрона на внешней оболочке, но 8 на
                   средней оболочке и 2 в самой внутренней оболочке) -- чтобы сформировать
                   кремнезем (песок, многие камни).
           в. Атомы, в зависимости от числа электронов в их самых внешних
              оболочки, могут соединяться с другими, образуя молекулы посредством ионных
              или ковалентной связи.Иногда они связываются друг с другом, например
              как атмосферный азот (N  2  ) и кислород
              (О  2  ). В других случаях они сочетаются с другими типами
              атомов (например, вода, которая представляет собой H  2  O).
        2. Все вещество земной коры состоит из элементов (в различных
           химические соединения).
           а. В земной коре в природе встречаются 92 элемента.
              (и несколько очень недолговечных других, которые были произведены в
              лаборатории). б. Их можно расположить по атомному номеру и по числу электронов.
              оболочки во что-то, называемое периодической таблицей, которая
              удобно организует все эти элементы по их поведению в
              несколько групп. Существует довольно четкое обсуждение периодического
              таблица в онлайн-энциклопедии, Википедии.
           в. Очень хорошую периодическую таблицу можно найти по адресу:
              http://www.chemicalelements.ком/.
           д. Вы можете услышать знаменитую истеричную речь профессора Тома Лерера.
              пение периодической таблицы в
              http://dcbwww.unibe.ch/groups/ward/pictures/ELEMENTS.AIF
              (если у вас есть подключаемый модуль программного обеспечения QuickTime).
           е. Вы с облегчением узнаете, что только восемь из этих 92
              элементы вообще распространены в горных породах земной коры
              (вы волновались, не так ли?):
                я.Кислород (O) с двумя оболочками и атомным номером 8 представляет собой
                   безусловно, самый распространенный элемент в земной коре,
                   составляя около 47 процентов его по весу.  Он висит
                   больше всего с кремнием, с образованием кремнезема и силиката
                   горные породы, преобладающие в мантии и земной коре.
               II. Кремний (Si) с тремя оболочками и атомным номером 14,
                   является вторым наиболее распространенным элементом, составляющим около 28
                   процентов земной коры по массе.Он тусуется с
                   кислорода с образованием кремнезема (SiO  2  , на который приходится
                   чуть менее 75 процентов земной коры!
              III. Алюминий (Al) — легкий металл с тремя оболочками и
                   атомный вес 13 (довольно легкий). Это составляет около 8
                   процентов земной коры, часто в составе силикатных
                   минералы в верхней части континентальной коры (например, полевые шпаты,
                   помните "фельзиковый" рок?).IV. Натрий (Na) — еще один относительно легкий металл с тремя
                   оболочки и атомный номер одиннадцать.  Это составляет не
                   довольно трех процентов земной коры и часто встречается
                   в силикатных породах (особенно в плагиоклазовой версии
                   полевой шпат, легкий минерал верхней континентальной коры).
                   Он также может создавать ионную связь с хлором, образуя
                   поваренная соль (или "галит"), и есть  бокоуп  из
                   это в океанах (и, черт возьми, в твоей крови, в твоем собственном портативном
                   океан).v. Кальций (Ca) с четырьмя электронными оболочками и атомным
                   число 20, составляет чуть менее четырех процентов от
                   земной коры. Он часто встречается в силикатных минералах,
                   таких как полевой шпат плагиоклаза, и он часто ассоциируется с
                   углерод и кислород с образованием карбоната кальция (основной
                   компонент известняка и мрамора).
               ви. Калий (K) — еще один легкий металл с четырьмя оболочками и
                   атомный номер 19. составляет менее трех
                   процентов земной коры и, подобно алюминию, висит
                   в полевом шпате (но в другой форме, называемой
                   «ортоклаз»). Так, это чаще встречается в верхней части.
                   Континентальный разлом.
              vii. Железо (Fe) — относительно тяжелый металл с четырьмя электронами.
                   орбитальные оболочки и атомный вес 26. Он составляет
                   около пяти процентов земной коры (становится все более
                   общее с глубиной).Как мы видели ранее, он полностью
                   доминирует над земным ядром (с никелем). Это также
                   очень распространенный компонент мантийных пород и океанических
                   земная кора и нижняя континентальная кора. Там это
                   включены (часто с магнием) в силикат
                   «железомагнезиальные» минералы (такие как оливин, пироксен,
                   роговая обманка и биотит).
             VIII. Магний (Mg) — довольно легкий металл с тремя оболочками.
                   и атомный номер 12. Он составляет всего около двух
                   процентов земной коры, и она свисает с железом
                   много, впрочем, и содержится в "ферромагниевом" силикате
                   минералы.
               икс. Таким образом, оставшиеся 84 элемента природного происхождения только
                   составляют 1,4% земной коры.
     Б.Минералы – это природные образования одного или нескольких элементов в твердом теле.
        состояние при комнатной температуре.
        1. Если они не затвердевают при комнатной температуре, около 20-25°C,
           их называют «минералоидами», и примеры включают воду и
           Меркурий. Если они твердые, металлические и искусственные, мы называем их
           «сплавы».
        2. Минералы имеют определенные химические «рецепты».
           а. Некоторые из них очень специфичны: диоксид кремния — это SiO  2  ,
              кальцит (или карбонат кальция) — CaCO  3 ,
              гематит Fe  2  O  3  . б. Другие более изменчивы: роговая обманка включает кальций, натрий,
              магний, железо, алюминий, титан, кремний, кислород и
              водород в ряде комбинаций, а полевой шпат включает
              кремний и кислород, алюминий и может включать кальций в некоторых
              формы и натрия в других.
           в. Конечно, если вы находитесь в поле и смотрите на какие-то камни,
              не похоже, чтобы было легко идентифицировать минералы по их
              химический состав!
        3.Одна характеристика, которую вы можете использовать, чтобы сузить круг ваших интересов.
           наверное глядя на это твердость. Минералы отличаются относительным
           твердость от талька и гипса (которую можно поцарапать
           ногти!) до бриллиантов, в зависимости от прочности переплета
           силы, удерживающей молекулы вместе. Еще в 1824 году парень по имени Ф.
           Моос расположил минералы по шкале твердости, на основе которой можно
           поцарапать какие другие. Это называется шкалой твердости Мооса, и
           это дает нам способ охарактеризовать все виды минералов по тому, как
           они царапаются или царапаются десятью минералами. Ты
           в основном сравните кусок, который у вас есть, с минералами или объектами для
           которым ты знаешь твердость. Чем тверже минерал, тем выше
           это чтение Мооса. Десять минералов, на которых основана шкала
           являются:
           
           МИНЕРАЛЬНАЯ ТВЕРДОСТЬ (комментарии)
           -------------------------------------------------- ---------------
           Тальк 1
           Гипс 2 (ногтей ~ 2.5)
           Кальцит 3 (медный пенни ~ 3,5)
           Флюорит 4
           Апатит 5 (оконное стекло/лезвие ножа менее 5,5)
           Orthoclase 6 (хороший стальной напильник чуть больше 6,5)
           Кварц 7
           Топаз 8
           Корунд 9 (сапфиры, рубины-корунд)
           Алмаз 10
           -------------------------------------------------- ---------------

        4. Еще одна полезная черта в полевых условиях — так называемая «полоса».
           Это цвет, который оставляет минерал, когда его царапают или трут.
           на куске неглазурованного белого фарфора, называемом «полосой».
           тарелка." Фарфор имеет около 7 баллов по шкале Мооса, поэтому вы не можете использовать
           это на очень твердых материалах.
           а. Кальцит оставит белую или бесцветную полосу, как и
              гипс, кварц, серпентин и сера.б. Азурит (медная руда) оставляет синюю полосу (черт возьми, как ругань
              синяя полоса?)
           в. Оставляют красноватые, оранжевые или коричневатые полосы.
              гематит (в нем оксид железа) и медь.
           д. Серая полоса останется от прямого железа, свинца, графита
              (ваш грифель), пирит (золото дураков).
        5. Вы можете сузить свой выбор, взглянув на характеристики минерала.
           декольте, или как она имеет тенденцию ломаться, когда вы сильно ударяете по ней
           сфокусированная точка. Характер расщепления связан с молекулярным
           решетка, образованная атомами в минерале, и их узоры
           более слабые связи.
           а. Это можно охарактеризовать как совершенное (лицо, обнажённое скалыванием
              идеально гладкая, без шероховатостей) через хорошую (в основном
              гладкие, некоторые шероховатые участки) и плохие или нечеткие (вряд ли можно
              разглядеть гладкие хрустальные грани) ни к чему.
           б. Вы также можете отметить, расщепляется ли минерал на один, два или
              три направления (если вообще есть).в. Угол плоскости спайности варьируется в зависимости от минерала.
        6. Излом — еще одна характеристика, используемая в полевых условиях для идентификации
           минералы.
           а. Некоторые минералы рассыпаются, образуя круглые узоры, напоминающие раковины.
              все большую и большую глубину, как кусок стекла. Этот
              называется «раковистым» изломом («раковинным»). 
           б. Другие просто крошатся («рассыпаются»).
           в.Третьи имеют неровную поверхность (так бывает со многими металлами).
           д. Некоторые другие осколки, как в асбесте:

              

        7. Минералы обычно встречаются в характерной цветовой гамме, которая
           может помочь вам диагностировать, что они собой представляют:
           а. Кварц бывает прозрачным или молочно-белым, но есть варианты,
              розового (розовый кварц), бледно-лилового или фиолетового (аметист) или
              серый/коричневый (дымчатый кварц).

              

           б.Полевые шпаты имеют тенденцию быть светло-розоватыми, бежевыми или коричневыми.

              

           в. Железомагнезиальные минералы обычно имеют черный, темно-зеленый, темно-красный цвет.
              коричневый или темно-серый (например, гематит, роговая обманка, оливин,
              пироксен).

              

        8. Они различаются также по плотности: некоторые из них тяжелее (например,
           ферромагнезиальные минералы), чем другие (например, кварц или полевой шпат). 
        9. Я не ожидаю, что вы запомните минеральные цвета, составы,
           полосы, твердость, сколы и трещины.Что я хочу, чтобы ты
           уйти с этими пунктами:
           а. Нужна лаборатория, чтобы идентифицировать минералы по реальному химическому составу.
              сочинение.
           б. Вы можете сделать довольно хорошую идентификацию полей, используя цвет,
              плотность, характер спайности и излома, твердость.
           в. Однако помните шкалу твердости Мооса и ее порядок.
           д. В основном, помните, что в зависимости от типов полезных ископаемых
              вовлечены породы, образовавшиеся в результате гравитационного расслоения нашего
              планеты и вынесенные на поверхность тектоническими процессами разбираются
              на три большие категории:
                я.Основные породы (железомагнезиальные по химическому составу, темные
                   по цвету, и плотный и тяжелый)
               II. Промежуточные породы (некоторые железо-магнезиальные минералы вовлечены
                   и некоторые кислые минералы, промежуточные цвета и
                   плотности)
              III.  Кислые породы (преобладают кварц и полевые шпаты, легкие в
                   цвет и свет по плотности)
           е. Эти основные типы связаны со структурой Земли и
              общий химический состав, основные породы связаны с
              образования в нижней коре и кислых породах в верхней
              земной коры за счет гравитационной стратификации.ф. Достаточно полезных ископаемых: к камням.
     C. Горные породы — это природные минералы, почти всегда природные смеси
        разные минералы.
        1. Когда вы думаете о 92 природных элементах в
           земная кора и тысячи полезных ископаемых, которые они могут производить в
           их комбинации, а затем миллионы возможных камней, которые
           могут быть образованы из комбинаций всех этих минералов,
           уму непостижимо (даже если принять во внимание, что их всего восемь
           элементы, которые вообще обычны, и что минералы имеют тенденцию образовываться в
           ограниченные комбинации). Что ж, пытаясь классифицировать камни по
           химический состав вряд ли очень хорошо организует вещи.
           Итак, давайте попробуем другой подход, генетический подход к року.
           классификация.
        2. Вы помните из лекции 24, что бином Линнея
           классификация и кладистический подход являются генетическими
           системы классификации, то есть они классифицируют живые существа по
           их общая эволюционная история.Ну, мы можем сделать то же самое
           дело с камнями: классифицируйте ИХ по истории их эволюции,
           изменение основного каркаса по химическому составу или структуре
           как уместно.
        3. Генетическая классификация пород делит породы земной коры на
           три большие категории: магматические, осадочные и метаморфические.
        4. Магматические породы образуются при застывании магмы.
           а. Магма – это расплавленное минеральное вещество, расплавленное под действием высоких температур при
              земной коры в основном за счет давления и тепла, выделяемого
              радиоактивный распад. б. Горная порода, образующаяся при затвердевании магмы, является наиболее распространенной.
              горная порода земной коры, составляющая около 95%
              кора.
           в. Магматические породы являются предками других типов горных пород, давая начало
              к ним в результате выветривания, эрозии, переноса и переотложения (в
              случае осадочных пород) или путем «варки», сжатия и
              химическое замещение (в случае метаморфических пород).д. Магматические породы можно дополнительно классифицировать по скорости, с которой
              Охлаждение исходных магм: медленное или быстрое.
                я. Если магма остывает очень, очень медленно (годы), каждый
                   минерал в нем медленно приближается к своему затвердеванию
                   температуры и начинает менять состояние. Каждый твердый кристалл
                   затем успевает расти, как и другие расплавленные молекулы
                   тот же минерал «замерзает» на нем. В результате крупные кристаллы
                   может образоваться, и полученная порода будет иметь крупнозернистую
                   (или «фанеритовая») текстура.
 
                   

                   а. Это происходит, когда магма никогда не выходит на поверхность.
                      земли, но затвердевает глубоко внутри земной коры.
                   б. Твердые горные массы, образующиеся внутри земной коры в этом
                      образом называются «плутонами» (в честь Плутона, римского бога
                      Ад, который должен быть «там внизу») и
                      связанные фанеритовые породы называются «плутоническими» породами.в. Поскольку вторжение магмы находится далеко внизу, эти
                      горные породы также называют «интрузивными магматическими породами».
                   д. Некоторые интрузии производят просто огромные кристаллы (подробнее
                      больше 2 см, а иногда даже на пару МЕТРОВ) --
                      их называют «пегматитами».  Тот, что справа,
                      крутой, показывающий навязчивую жилу изверженной породы
                      строя группу огромных кристаллов берилла.II. Если магма остывает очень быстро (например, часы или
                   дней), минералы в нем не будут иметь много времени, так как они
                   достигают температуры затвердевания, чтобы дрейфовать вокруг и
                   превращаются в крупные кристаллы. В результате камень будет иметь
                   очень тонкая или афанитовая текстура (вы не сможете увидеть
                   отдельные грани хрусталя своим узким глазом).Это
                   на самом деле скучновато выглядит.
 
                   

                   а. Это происходит, когда магма выдавливается на поверхность или вблизи нее.
                      поверхность вулканизмом, поэтому этот вид породы называется
                      "вулканический".
                   б. Он также известен как «изверженная магматическая порода».
                   в.  В некоторых случаях магма выбрасывается в воздух или течет
                      в воду и затвердевает практически мгновенно, без
                      возможность образования любых кристаллов.Эти
                      породы имеют стекловидную текстуру.
                      1. Одним из примеров является обсидиан, который иногда называют «вулканическим
                         стакан."
 
                         

                      2. Другой – пемза, представляющая собой пенистое стекло, образованное
                         когда газообразная, кислая (кислая) магма выбрасывается в
                         воздух вулканом, а шлак представляет собой темное пузырьковое стекло
                         более мафического состава.д. Иногда здесь встречаются камни с крупными кристаллами и
                      там, с широкими участками афанитного материала между ними
                      их. Такая текстура называется «порфировой».
                      это предполагает, что медленное охлаждение внедрившегося магматического тела
                      начал позволять образование крупных кристаллов. 
                      Затем эта масса была перемещена к поверхности или близко к ней с помощью
                      вулканизм, а остальные минералы застыли на месте
                      прежде чем превратиться в крупные кристаллы.е. Магматические породы также можно классифицировать по их общему химическому составу.
              состав, связанный с температурой магмы
              когда из него начинают кристаллизоваться минералы.
                я. Последовательность событий, связанных с температурой, называется
                   «Серия реакций Боуэна».
 

                   


                   а. Один из первых минералов, кристаллизовавшихся из магмы.
                      (около 1400°С) — оливин, ультрамафит
                      минеральная.Это делает оставшийся расплавленный материал
                      относительно обогащен кремнеземом. Это смешно, но
                      кремнистый материал и оливин начинают реагировать с
                      друг друга для производства пироксена, темноцветного минерала.  Это,
                      тоже имеет проблемы с еще более кремнистым (и более холодным)
                      расплавленной магмы и вступает в реакцию с ней, образуя другой минерал
                      называется «амфибол»." Этот тоже начинает реагировать с
                      еще более кислая магма для производства биотита (странный
                      темная целлофаноподобная слюда) около 1100°С.
                   б. Между тем, при температуре 1400 ° C другой темноцветный минерал
                      начал затвердевать: богатый кальцием плагиоклаз (
                      вид полевого шпата, называемый «анортит»). Этот материал является
                      наиболее распространенный тип полевого шпата в основной породе.Как
                      магма продолжает остывать, полевые шпаты с большим содержанием натрия
                      в них начинают затвердевать, образуя богатую натрием
                      плагиоклаз под названием «альбит»). Альбит – самый распространенный
                      полевой шпат в магматических породах среднего состава. 
                   в. Где-то около 1000°C эти две ветви
                      Серии Боуэна сливаются, и магма начинает видеть
                      ортоклаз оседает из того, что осталось.Ортоклаз это
                      еще один полевой шпат с относительно высокой долей
                      калия по сравнению с плагиоклазами и с
                      в нем алюминий.
                   д. По мере того как магма продолжает остывать, мусковит начинает
                      затвердеть (это белый или прозрачный целлофановый
                      минерал, вроде как отбеленный, прозрачный биотит).
                   е. Наконец, последним минералом, который затвердевает, является кварц.II. Теперь, чтобы отнести все это к общему химическому составу:
                   а. Основные минералы оседают первыми в самых горячих точках.
                      температуры (например, пироксен и анортит) и производят
                      темные, плотные скалы.
                   б. Далее осаждаются промежуточные минералы (например, амфибол,
                      биотит и альбит) и составляют породы промежуточного
                      цвет и плотность. 
                   в.Кислые минералы оседают последними при самых низких температурах.
                      температуры магмы (например, кварца, мусковита и
                      ортоклаз) и производят легкие, светлоокрашенные
                      горные породы.
           ф. Два подразделения магматической категории могут быть объединены
              в матрицу или электронную таблицу. Колонки общие
              химический состав, а ряды - скорость охлаждения. Каждый
              у ячейки другое имя, которое я хочу, чтобы вы запомнили.ОБЩИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
              СКОРОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ Felsic Промежуточный Mafic
              -------------------------------------------------- --------------
                  стекловидный обсидиан
                  пенистая стеклянная пемза шлак шлак
              Быстрый (экструзионный) - - - - - - - - - - - - - - - - -
                  афанитовый (тонкий) риолитовый андезитовый базальт
              -------------------------------------------------- --------------
              Медленный (навязчивый)
                  фанеритовый (крупнозернистый) гранит диоритовый габбро
              -------------------------------------------------- --------------

        5. Осадочные породы представляют собой литифицированные отложения или обломки горных пород, сцементированные
           в новый рок. Обычно они образуют слоистые пласты или пласты. Они
           могут быть дополнительно классифицированы по источнику их материнских отложений.

           

           а. Обломочные осадочные породы - это те, которые образовались из выветривания
              ранее существовавшая порода (была ли ранее существовавшая порода магматической,
              метаморфический или осадочный), подвергшийся эрозии,
              транспортируются и складируются где-то, где они могут накапливаться
              и литифицируются в пласты или слои горных пород.Кластики дальше
              с разбивкой по размеру обломков или обломков горных пород:

                я. Действительно мелкие материалы (глина и ил, которые меньше
                   чем примерно 0,06 мм) образуют ил, который становится  сланцем 
                   (некоторые типы которых менее изящно называются
                   «аргиллит»).  Сланец часто более узко используется для описания
                   аргиллит, откалывающийся пластинами или слоями.

                   

               II.Несколько более грубыми материалами являются песок (который мельче, чем
                   около 2 мм), который становится песчаником  , когда его
                   межпоровые пространства заполняются цементным составом
                   (например, карбонат кальция).

                   

              III. В материалах преобладают округлые обломки в пределах от
                   гравий до размера валуна (т.е. больше примерно 2 мм)
                   стать  конгломератами , когда они склеены вместе.Округлый характер гравия, гальки и камней говорит
                   ты скала образовалась в бурном и энергичном
                   среды, например, потока.

                   

               IV. Камень, образованный смесью гравия с кусками размером с валун.
                   которые в основном имеют угловатый и ломаный вид, называется
                     брекчия  .  Так как они не были обработаны и сглажены
                   в течение длительного времени, можно сделать вывод, что они не путешествовали
                   слишком далеко от того места, где они расстались до того, как
                   были литифицированы в новую породу.б. Химические осадки образуются при растворении химических соединений или
              полностью разложившиеся минеральные скелеты мелких организмов
              «выпадать в осадок» (или оседать) из воды. Обычно к ним относятся
              различные карбонатные, хлоридные и сульфатные растворы и
              иногда даже растворенный кремнезем, а также крошечные кремнистые
              или карбонатные твердые части диатомовых водорослей и других мелких существ.я. Каменная соль или галит образуются при испарении морской воды.

                   

               II. Гипс также образуется при испарении.

                   

              III. Известняк образуется из карбоната кальция, который может включать
                   минерализованные скелеты и раковины. 
                   а. Рифовый известняк происходит из кораллов
                   б. Ракушечник - это форма с отчетливыми раковинами, которые все еще видны.

                   

                   в.Травертин представляет собой карбонат кальция, образованный
                      капельный камень в пещерах (например, сталактиты на потолках
                      пещер, сталагмиты внизу). Кусок будет выглядеть
                      это известняк, но на нем видны кольца
                      структура.

                      

                   д. Туф представляет собой известняк, отложенный источниками (часто прямо над
                      растений, растительного опада и земли), которая накапливается
                      там насыпи или фартуки из известняка.е. Мел – это мягкий известняк, состоящий из
                      карбонат из скелетов и раковин крошечных морских
                      организмы (миллиарды маленьких тварей отдали свои жизни
                      для назидания на доске: Момент уважения
                      тишина в честь их жертвы, пожалуйста!).  Вот
                      знаменитые белые меловые скалы Дувра, Англия:

                      

               IV.Кремень и кремень образуются из растворенного кремнезема.
                   а. Кремень часто образуется на глубине морской воды, из
                      осаждение кремнистых скелетов микроскопических
                      организмы, такие как диатомовые водоросли. Это может привести к массовым
                      кровати из кремня.

                      

                   б. И кремень, и кремень также могут образовываться из микроскопических
                      отложение кремнезема вместо карбоната кальция при
                      подземные воды растворяют карбонат кальция в известняке
                      скала, поэтому вы часто найдете конкреции или небольшой кремень или кремень
                      конкреции в слоях известняка.в. Это также материал, который заменяет мертвые органические
                      материал для образования окаменевшей древесины. 

                      

                   д. Флинт — темная версия этой породы (включает в себя
                      неокисленное железо) и кремний обычно светлый.
                      Кремень часто образуется в виде конкреций в слоях мела или известняка.
                      и, будучи более стойкими, подвергаются эрозии
                      эти грядки и падают, как узелки, к подножию размываемой
                      скалы, как здесь.е. Халцедон, яшма (красноватый цвет из-за окисленного железа
                      примеси), а агат являются драгоценными версиями этого
                      материал.
                   ф. Собиратели и охотники любили это дело, потому что
                      его можно очень точно расщепить на каменные наконечники стрел,
                      ножи, наконечники копий, серповидные зубы и другие инструменты (это
                      имеет тот же раковистый излом, что и стекло
                      и обсидиан делают).грамм. Если вы внимательно посмотрите на жеоды (эти странные скалы, которые,
                      при разрезании пополам показывают внутреннюю пустоту с кварцем и
                      аметист и другие кристаллы, врастающие в него), вы увидите
                      область непосредственно вокруг кристаллов сделана из агата или
                      полосатый черт.  Ой, черт возьми, вот один:

                      

                v. Фосфатная порода образуется из костей и зубов позвоночных.ви. Доломит представляет собой карбонат, подобный известняку, но содержит
                   магний, а также кальций.
           в. Органические осадочные породы – это те, которые образуются из растений и
              ткани животных, которые накапливаются там, где они не гниют
              полностью опуститься после смерти: они могут стать грубыми и готическими, но
              они по-прежнему имеют пищевую (углеводородную) ценность (ням!). Типичный
              ситуация для формирования этой серии находится на дне стагнации
              болота и водно-болотные угодья, где анаэробные условия исключают
              полное разложение.я. Торф является первой формой в серии, и обычно
                   светло-коричневый и включает идентифицируемые листья и стебли. Это
                   легко горит, потому что это около 60 процентов углерода, но это
                   очень копоть из-за всех других негорючих
                   материалов (примесей) в нем.  Это был единственный
                   жизнеспособный источник топлива во многих более холодных и влажных частях
                   мира, где деревья не настолько распространены, чтобы их можно было срубить
                   на топливо (т.г., Ирландия, Шотландия и Уэльс). Какие люди
                   нужно вырезать этот материал со дна водно-болотных угодий, а затем
                   сложите его где-нибудь, где он может немного высохнуть, прежде чем
                   сгорел.

                   

               II. Бурый уголь – следующий этап. Иногда его называют «коричневым».
                   уголь", и он коричневый или темно-серый. Иногда вы будете
                   разглядеть в нем растительные волокна.Он также горит и делает много
                   сажи. Это около 70 процентов углерода.

                   

              III. Далее следует битуминозный уголь. От темно-серого до черного, и это
                   оставляет порошкообразную сажу в ваших руках, когда вы держите его.  В
                   на данный момент содержание углерода довольно высокое, и вы
                   не могу разобрать ни одну из исходных частей растения. Оно горит
                   грязно (это около 80-90 процентов углерода) и очень
                   существенная причина кислотных дождей.Битуминозный уголь очень
                   в изобилии и довольно дешево, поэтому он обычно используется для питания
                   поколения в наши дни, и вы все еще видите, что он используется для
                   жилое отопление в нескольких местах. Он также используется в
                   промышленное производство.

                   

               IV. Другое дело антрацитовый уголь. Это уголь, угольно-черный
                   и очень блестящий, как обсидиан, но с красивым золотым
                   блеск этому.Чисто держать и относительно чисто
                   горят, восстанавливаясь почти до чистого углерода (около 95
                   процентов). К сожалению для мировой окружающей среды, это
                   гораздо реже, чем битуминозный уголь, и намного дороже. 
                   Мой собственный дед был шахтером «полуантрацита».
                   умер в возрасте 41 года от тяжелых условий угольных шахт
                   Пенсильвании -- он продолжал болеть пневмонией, а третий
                   время убило его еще в 1918 году.v. Угольный ряд продолжается в метаморфических породах, поэтому более
                   об этом позже.
        6. Метаморфическая порода образуется из других горных пород, которые могут быть магматическими.
           горные породы, осадочные породы или даже другие метаморфические породы.
           а. Эти породы трансформируются (вот что значит «метаморфические»:
              «преобразованный», но, поскольку слово латинского происхождения,
              «трансформироваться» так легко понять, моя теория заключается в том, что мы переключаемся
              к греческому — «метаморфический»).б. Агенты метаморфоза:
                я. Сильная жара, очень часто в земной коре вблизи
                   внедрившееся магматическое тело.  Тепла недостаточно, чтобы расплавиться
                   камень, но его достаточно "приготовить", в принципе. Этот
                   приготовление пищи вызывает химические и структурные изменения в
                   рок.
               II. Огромное давление может также метаморфизировать горную породу, изменяя
                   его кристаллические решетки.Это может произойти вблизи разломов.
              III. Очень горячие подземные воды образуются вблизи магматических тел и растворяются
                   всевозможные минералы и кислоты в себя. Как вода
                   движется через вмещающую породу в районе магмы
                   вторжение, он может растворять минералы в породе и откладывать
                   другие на их месте, коренным образом меняя
                   состав и строение породы.в. Все метаморфические породы кристаллические, но в отличие от фанеритовых и
              афанитовые магматические породы, они не кристаллизовались из расплавленного
              условие. 
           д. Другая особенность заключается в том, что кристаллы в метаморфической породе
              имеют тенденцию выстраиваться в определенной степени, чего вы не видите в
              Магматические породы.
           е. Существуют соответствия между типами метаморфических пород и
              их общие типы материнских пород:
                я.Сланец может превращаться в сланец (горная порода, которая выстраивается в
                   тонкие листы, которые можно использовать для каменных плит, дорожек,
                   а в старину классные доски!)

                   

               II. Песчаник может стать кварцитом, который выглядит как песчаник.
                   много, но зерна слились и камень не такой
                   колючий, как песчаник.

                   

              III.Известняк может стать прекрасно кристаллическим мрамором.

                   

               IV. Интрузивные магматические породы и обломочные осадочные породы могут
                   превратиться в гнейс (произносится как «хороший»), который очень похож на
                   с одной стороны гранит, а с торцов как гранит
                   с его кристаллами, вытащенными, как ириски!

                   

                v.  Сланец может быть далее превращен в сланец (который
                   напомнило мне дурацкую шутку Dr.Джон Картью в
                   Колледж Пирса, у которого я взял этот самый курс, -- сказал он
                   "камни чем-то похожи на людей: под давлением некоторые
                   развивают гнейсовые личности, а другие развивают сланцевые
                   личности».) Сланец имеет кристаллы, расположенные слоями,
                   часто блестит.

                   

               ви. Графит представляет собой метаморфическую горную породу, полученную из угля.это
                   очень мягкая и имеет жирную, скользкую текстуру и оставляет
                   темно-серая полоса. Это то, что мы называем «лидом» в
                   «свинцовые» карандаши: графит, смешанный с глиной, для получения
                   различной твердости (больше глины для твердого карандаша, меньше
                   пластилин для мягкого карандаша).

                   

        7.  Все эти разные породы и процессы можно связать в
           что-то под названием «рок-цикл» или «цикл рок-музыки».
           трансформация."Вот простая схема горного цикла (а
           более сложный представлен в вашем учебнике в начале
           Ч. 12). Заглавными буквами обозначены три основных типа горных пород.
           в генетической классификации горных пород и строчными буквами обозначены
           процессов, связанных с их производством.


 .----------------- МАГНИТНЫЙ химикат выветривания
 | выдавливание ---> ПОРОД ---> и эрозия ---> перенос ---> осадки--.|
 | | | | | | | | | |
 | | | | '--------. | | .--------' | |
 | | .---------' | | | | | | |
 | | | v v v v v | |
 | интрузия МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ОСАДОЧНАЯ



 

Документ и © поддерживаются Dr. Родриг
Первое размещение в сети: 18.11.00 Последняя редакция: 04.07.07

(PDF) Скоростная структура земной коры

268 Качество пород, сейсмическая скорость, затухание и анизотропия

давление до 50 МПа. Более поздние испытания в 1984 году также были проведены

при высоком всестороннем давлении 40 МПа, предполагая примерно

6,0 км/с для неповрежденного базальта, если «искусственно» удерживать при

слишком высоком давлении).

На основе приведенного выше сравнения на месте/лаборатории, Purdy, 1987, предположил, что разница в скоростях от 3,7 до 3,9 км/с

должна быть связана с наличием

крупномасштабной пористости, обсуждались различные модели.

Было сделано заключение, что от 30 до 50% пористости может быть

необходимой, используя обычные рассуждения о форме пор

того периода.Тем не менее, Парди также сослался на

Todd and Simmons, 1972 и Spudich and Orcutt,

1980b акцент на действительной важности эффективного напряжения (вычитание порового давления из общего напряжения),

, которое использовалось для долгое время занимался механикой грунтов,

следуя теории эффективного напряжения Терцаги, разработанной

ранее в 20 веке. Естественно, при исключительных

давлениях воды от 30 до 40 МПа становится понятно, что теория эффективного напряжения, по-видимому, запоздала с принятием в этой враждебной подокеанской

среде.

Парди рассматривал возможность («элегантное решение»)

того, что увеличение дифференциального [sic] (эффективного) напряжения может

быть причиной градиента скорости-глубины в 4 секунды,

и предположил, что 4-5% Снижение пористости на 100 м,

, как видно на первых 200–300 м подводного слоя 2А.

фактический опыт инженерных работ (например, проходка тоннелей) близко к поверхности, предполагает наличие очень высоких градиентов скорости

при значениях качества породы Q и Qc (Barton,

1995; 2002) a) низком и b ) быстро увеличиваются

с глубиной, например, Q 0.1, за которым следует Q 1 и

очень быстро Q 10 и т. д. т.е. номинальный приповерхностный

«скачки» в Vp от 2,5 до 3,5 и до 4,5 км/с со сверх-

влиянием увеличения наложенного напряжения на Vpas скважина . (См. позже

комментарии по вопросу о градиентах скорости и

«перескакивании по кривой», т.е. увеличение Q-значений качества породы

с глубиной.)

Реальность ниже приповерхностной зоны такова, что оба

эффективное напряжение увеличивается, и глина уплотняется, а

глины становится меньше по мере увеличения глубины.Следовательно, происходит быстрый прогресс от низкого качества пород Q или Qc к более высоким значениям Q или Qc довольно быстро с очевидными последствиями для увеличения Vp.

Различия между измерениями скорости на месте

в неглубокой океанической коре и более высокими скоростями в матриксе,

измеренными при подходящих (низких) уровнях эффективного напряжения,

очевидно вызваны не только умеренными изменениями в матриксе

пористость, но чувствительна к напряжению (низкое удлинение)

трещиноватость и трещиноватость.White and Whitmarsh, 1984,

обнаружили, что субвертикальная водонасыщенная сопряженная трещина

залегает под углом от 30° до 60° к оси хребта Срединно-Атлантического хребта

океанической коры, что может объяснить их наблюдаемую горизонтальную

(азимутальную ) анизотропия скорости до 0,4 км/с.

имело место, по-видимому, незначительное сейсмическое влияние на эту анизотропию широко

гребнево-параллельных трещин, что

авторы объясняли либо заполнением их осадками, либо

гидротермальными осадками, либо закрытием их под

высокой главные горизонтальные напряжения по нормали к гребню.

В случае этой срединно-атлантической коры размером от 1,1 до 3,4 млн лет

Уайт и Уитмарш сообщили, что верхняя часть фундамента

имела скорость приблизительно 3,7 км/с, которая

увеличилась в среднем с 1,0 до 1,2. s1 в самой верхней части

2,5 км, что дает скорость 6,0 км/с на глубине около 2 км. Верхние

самые 200–300 м показали более высокие градиенты, чем здесь.

По отношению к модели Vp-Q-пористость-глубина (рис.

5.36 в части I) такие скорости предполагают значения Q

примерно от 4 до 6, если пористость матрицы составляет примерно от 5 до

10% .Если предположить среднюю «одноосную» прочность на сжатие

c около 200 МПа, то предполагается значение добротности около

от 2 до 3, т. е. значительное количество трещин, возможно,

со следующим общим характером (см. Приложение А): :

(11.10)

На глубине 1000 м можно было бы прогнозировать скорость порядка от 5,5 до

6,0 км/с, если бы порода на этой глубине

имела неизменный характер.

Christensen, 1984, исследовал влияние порового давления

на базальты и долериты и подтвердил сильное влияние

изменения порового давления на скорости и на динамические

коэффициенты Пуассона.Последнее значительно возросло в результате увеличения порового давления. Он обсудил возможность возникновения

зон избыточного давления из-за покрышек, вызванных

быстрым накоплением глин и сланцев с низкой проницаемостью,

, а также предположил, что выброс воды, сопровождающий

низкоинтенсивные метаморфические реакции в базальтах, может привести к

избыточного порового давления и связанных с этим изменений (уменьшений)

сейсмических скоростей и увеличения коэффициента Пуассона.

Авторы отметили, что коэффициент порового давления был

меньше 1 и не был постоянным для данного образца, а

зависел от всестороннего давления и от порового давления.

11.4.5 Затухание на дне океана

измерения

Сообщается, что первыми прямыми измерениями затухания волн сжатия в верхней части

океанической коры были

Layers of the Earth — SEG Wiki

Поперечное сечение слоев Земли.

Ученые определяют и описывают недра Земли с помощью глубокого бурения и сейсмической томографии. Эти методы позволили исследователям узнать о внутренней химической и физической структуре Земли.

Слои на основе химического состава

Во время раннего формирования Земли планета прошла период дифференциации, который позволил самым тяжелым элементам опуститься к центру, а более легким подняться на поверхность. Внутренние слои Земли можно определить по полученному химическому составу.Три основных слоя Земли включают кору (1 процент объема Земли), мантию (84 процента) и ядро ​​(внутреннее и внешнее вместе взятые, 15 процентов). [1]

Корка

Твердая кора — это самый внешний и самый тонкий слой нашей планеты. Кора в среднем имеет толщину 25 миль (40 километров) и разделена на пятнадцать основных тектонических плит, которые являются жесткими в центре и имеют геологическую активность на границах, такую ​​​​как землетрясения и вулканизм.

Наиболее распространенные элементы в земной коре включают (перечислены здесь в весовых процентах) кислород, кремний, алюминий, железо и кальций.Эти элементы объединяются, образуя самые распространенные минералы в земной коре, члены семейства силикатов — плагиоклаз и щелочные полевые шпаты, кварц, пироксены, амфиболы, слюды и глинистые минералы.

В земной коре можно найти все три типа горных пород (магматические, осадочные и метаморфические). Материал коры классифицируется как океаническая кора или континентальная кора. Океаническая кора подстилает наши океанические бассейны, она тонкая, примерно 4 мили (7 километров) в толщину, и состоит из плотных горных пород, в основном из магматических базальтов. Континентальная кора толще, от 6 до 47 миль (от 10 до 75 километров), и имеет большое количество менее плотных магматических пород гранита. Древнейшие горные породы на нашей планете являются частью континентальной коры и имеют возраст около 4 миллиардов лет. Океаническая кора постоянно перерабатывается в системе тектоники плит нашей планеты и восходит к примерно 200 миллионам лет назад.

Комплексная программа океанского бурения (IODP) провела глубокое бурение в океанской коре (4644 фута ниже морского дна), но еще не пробила следующий слой, мантию. [2] Граница между земной корой и подстилающей мантией называется разрывом Мохоровичича, часто называемым Мохо.

Мантия

Материал мантии горячий (от 932 до 1652 градусов по Фаренгейту, от 500 до 900 градусов по Цельсию), плотный и движется как полутвердая порода. Мантия имеет толщину 1802 мили (2900 км) и состоит из силикатных минералов, которые аналогичны минералам, обнаруженным в земной коре, за исключением того, что в них больше магния и железа и меньше кремния и алюминия.

Основание мантии на границе с внешним ядром называется разрывом Гутенберга.Именно на этой глубине (1802 мили, 2900 км) исчезают вторичные волны землетрясений, или S-волны, поскольку S-волны не могут проходить через жидкость.

Ученые используют сейсмическую томографию для построения трехмерных изображений мантии, но у этой технологии все еще есть ограничения для полного картирования недр Земли. [3]

Внешнее ядро ​​

Внешнее ядро ​​состоит в основном из железа и никеля, причем эти металлы находятся в жидкой форме. Внешнее ядро ​​достигает температуры от 7200 до 9000 градусов по Фаренгейту (от 4000 до 5000 градусов по Цельсию) и, по оценкам, имеет толщину 1430 миль (2300 км).Именно движение жидкости во внешнем ядре создает магнитное поле Земли.

Внутреннее ядро ​​

Внутреннее ядро ​​— самая горячая часть нашей планеты с температурой от 9 000 до 13 000 градусов по Фаренгейту (от 5 000 до 7 000 градусов по Цельсию). Этот твердый слой меньше нашей Луны, его толщина составляет 750 миль (1200 км), и он состоит в основном из железа. Железо находится под таким сильным давлением со стороны вышележащей планеты, что не может расплавиться и остается в твердом состоянии.

Считается, что твердое внутреннее ядро ​​образовалось относительно недавно, около полумиллиарда лет назад. [4] В феврале 2015 года ученые сообщили в журнале Nature Geoscience о своем открытии, что внутреннее ядро ​​на самом деле может быть двумя отдельными ядрами со сложными структурными свойствами, где кристаллы железа во внешнем слое внутреннего ядра ориентированы с севера на юг. , а кристаллы железа во внутреннем-внутреннем ядре выровнены с востока на запад. [5] Это новое открытие может помочь ученым узнать больше об истории и формировании планеты Земля.

Слои на основе физических свойств

Земля разделена на слои на основе механических свойств в дополнение к слоям состава, описанным выше.

Литосфера

Литосфера представляет собой самый внешний слой Земли толщиной ~100 км и определяется ее механическими свойствами. Этот жесткий слой включает в себя хрупкую верхнюю часть мантии и земную кору. Литосфера разделена на 15 основных тектонических плит, и именно на границе этих плит происходят основные тектонические процессы, такие как землетрясения и извержения вулканов. Литосфера содержит океаническую и континентальную кору, которая различается по возрасту и толщине в зависимости от местоположения и геологического времени.Литосфера является самым холодным слоем Земли с точки зрения температуры, при этом тепло нижних слоев вызывает движение плит. Термин «литосфера» не следует путать с использованием термина «геосфера», который используется для обозначения всех систем Земли, включая атмосферу, гидросферу и биосферу.

Астеносфера

К астеносфере относится верхняя часть мантии, очень вязкая и механически непрочная. Граница литосфера-астеносфера (LAB) — это место, где геофизики отмечают разницу в пластичности (измеряет способность твердого материала деформироваться или растягиваться под нагрузкой) между двумя слоями. Эта граница в верхней мантии проходит по изотерме 1300 o С. Выше изотермы отмечают, где мантия ведет себя жестко, а ниже – пластично. Считается, что именно пластичные породы в верхней части астеносферы находятся в зоне движения крупных жестких и хрупких литосферных плит земной коры. Сейсмические волны относительно медленно распространяются через астеносферу.

Мезосфера

Мезосфера относится к мантии в области под литосферой и астеносферой, но выше внешнего ядра.Верхняя граница определяется как резкое увеличение скорости и плотности сейсмических волн на глубине 660 километров (410 миль). Этот слой не следует путать с атмосферной мезосферой.

См. также

Ссылки

[6]
[7]
[8]

Внешние ссылки

  • Для учителей K-12, на сайте National Geographic Education: кора, мантия, ядро, литосфера,
  • Эггер, А.2003. «Структура Земли» Visionlearning Vol. EAS (1), [1]
  • ↑ Робертсон, Юджин С. (14 января 2011 г.). Интерьер Земли. [2] Геологическая служба США. По состоянию на 11 марта 2015 г.
  • ↑ Бритт, Роберт Рой. (7 апреля 2005 г.). Отверстие пробурено до дна земной коры, прорыв к мантии вырисовывается. [3] По состоянию на 11 марта 2015 г.
  • ↑ Foulger, G.R., и еще 11 авторов. (25 августа 2015 г.). Что лежит глубоко в мантии внизу? [4] По состоянию на 26 августа 2015 г.
  • ↑ Дэвис, Кристофер; Поццо, Моника; и Алфе, Дарио.(2015). Ограничения свойств материала на динамику и эволюцию ядра Земли. [5]. По состоянию на 30 августа 2015 г.
  • ↑ Ван, Тао; Песня, Сяодун; и Ся, Хан Х. (9 февраля 2015 г.). Экваториальная анизотропия во внутренней части внутреннего ядра Земли по автокорреляции кодов землетрясений. [6]. По состоянию на 11 марта 2015 г.
  • ↑ Уэйли, Дж., 2017, Нефть в сердце Южной Америки, https://www.geoexpro.com/articles/2017/10/oil-in-the-heart-of-south-america], по состоянию на ноябрь. 15, 2021.
  • ↑ Винс, Ф., 1995, Фанерозойская тектоника и отложения в бассейне Чако, Парагвай. Его углеводородный потенциал: Geoconsultores, 2–27, по состоянию на 15 ноября 2021 г.; https://www.researchgate.net/publication/281348744_Phanerozoic_tectonics_and_sedimentation_in_the_Chaco_Basin_of_Paraguay_with_comments_on_углеводородный_потенциал
  • ↑ Альфредо, Карлос и Клебш Кун. «Геологическая эволюция Парагвайского Чако». Дом ТТУ DSpace. Техасский технический университет, 1 августа 1991 г.https://ttu-ir.tdl.org/handle/2346/9214?show=full.
  • Откуда мы знаем, что находится глубоко внутри Земли, несмотря на то, что никогда туда не путешествовали

    Последний рубеж — это не космос: это сама Земля. Мы отправили людей на Луну, роботов на Марс и космический зонд «Новые горизонты» в 3,26 миллиарда миль от Земли, чтобы сфотографировать Плутон, в то время как всего в 4000 миль под нашими ногами непостижимая жара и давление не дают центру Земли дразняще достигать. Но ученым удалось выяснить, что находится внутри Земли, включая оливково-зеленые кристаллы и бурлящее море расплавленного железа, изучая метеориты, извержения вулканов и сейсмические волны от землетрясений.

    «Мы отправляемся и исследуем другие планеты, но во многих отношениях проникнуть внутрь Земли и выяснить, что внутри Земли, на самом деле технологически сложнее, чем отправиться в космос», — говорит Ведран Лекич, сейсмолог из Мэрилендского университета.

    Земля состоит из четырех основных слоев: коры, мантии, внешнего ядра и внутреннего ядра, а также переходных зон между этими слоями. Мир, который мы знаем, лежит на тектонических плитах, составляющих земную кору, толщина которой варьируется от трех миль до более 40.Под корой лежит мантия, слой породы, составляющий 84 процента объема Земли. Камни в верхней мантии раскалены добела, но если бы вы могли охладить их до комнатной температуры, они стали бы крапчато-оливково-зелеными благодаря минералу оливину — вы могли бы знать его как августовский перидот. «Я думаю, что средне-верхняя мантия была бы великолепной, потому что она была бы оливиново-зеленой, около 60 процентов, и в ней также были бы гранаты, эти красивые красные кубические минералы», — говорит Венди Мао, физик-минераловед из Стэнфордского университета.

    Глубже в мантии тепло и давление изменяют конфигурацию атомов, составляющих оливин, в два новых минерала, бриджманит и ферропериклаз, которые при комнатной температуре имеют коричневато-оранжевый и желтый цвет. Под скалистой мантией находится внешнее ядро ​​из взбалтываемого жидкого железа (и небольшого количества никеля), окружающее внутреннее ядро ​​из твердого железа (опять же с небольшим количеством никеля), размер которого составляет примерно 70 процентов размера Луны. Центр Земли почти так же горяч, как поверхность Солнца, около 9800 градусов по Фаренгейту, с давлением, которое делает сжимающие силы на дне океана похожими на детскую игру.

    Но мы не были ни в одном из этих мест внутри Земли. Мы их не видели. Мы не отправляли камеры или зонды, чтобы вернуть образцы железа, пылающего, как угольки. Итак, откуда мы знаем, что там?

    Землетрясения раскрывают структуру

    Когда тектонические плиты, составляющие земную кору, движутся мимо друг друга, они иногда зацепляются и ломаются. Это разрушение вместе с приходящими вместе с ним волнами энергии называется землетрясением. Высвобожденные сейсмические волны, звуковые волны слишком тихие, чтобы мы могли их услышать, распространяются далеко от источника и могут сообщить ученым, когда и где произошло землетрясение.

    Обнаружение сейсмических волн не ново. Китайский ученый Чжан Хэн построил первый сейсмометр почти 2000 лет назад. Но в 1889 году ученым удалось использовать их для изучения нашей планеты. Именно тогда немецкий исследователь недалеко от Берлина зафиксировал землетрясение, но возникла проблема: в тот день землетрясений поблизости не было. Оказывается, было землетрясение — в Японии, и его сейсмические волны достигли Германии более чем через час после удара. Это стало поворотным моментом в современной сейсмологии.

    Лекич сравнивает сейсмологию с тем, как мы используем рентгеновские лучи, чтобы заглянуть внутрь человеческого тела — разная плотность наших мышц, органов и костей означает, что рентгеновские лучи проходят через них (или отклоняются ими) по-разному. . «Мы не можем посылать рентгеновские лучи через Землю, потому что рентгеновские лучи не проходят через нее», — говорит он. «Вместо этого мы используем сейсмические волны».


    Подробнее: 20 вещей, которые вы не знали о внутренней части Земли


    Землетрясения посылают вибрации земли по всей нашей планете, и они распространяются по миру разными путями.Сейсмометры регистрируют эти вибрации, которые могут дать представление о том, что находится внизу, объясняет Лекич: «Затем мы можем использовать компьютерное моделирование, чтобы попытаться сделать изображения того, что находится внутри Земли, и эти изображения в основном говорят нам, как быстро сейсмические волны распространяются через различные части Земли. Земля.»

    Сейсмологи интерпретируют данные о землетрясениях и даже моделируют сейсмическую активность с помощью пневматических пушек и взрывов, и их работа показала, что недра Земли имеют разные слои, через некоторые из которых сейсмическим волнам легче пройти, чем через другие. Они даже могут сказать нам плотность этих слоев. Затем другая ветвь ученых, называемая физиками-минералами, берет это оттуда, чтобы определить, что на самом деле составляет эти слои.

    Reading the Minerals

    «Существуют астрономические и космические химические ограничения, препятствующие пониманию возможных строительных блоков нашей планеты, — говорит Эндрю Кэмпбелл, физик-минералог из Чикагского университета. В принципе, распределение элементов на Земле должно примерно соответствовать элементам, присутствующим в метеоритах и ​​на Солнце.

    «[Материал], доступный в Солнечной системе, из которого мы могли бы сделать планету, должен быть таким же, как на Солнце», — объясняет Кэмпбелл. Это связано с тем, что химические реакции внутри звезд производят элементы, из которых состоят такие планеты, как Земля. Изучая длины волн света, излучаемого солнцем, и сравнивая эти длины волн со светом, отражающимся от известных элементов, ученые могут определить химический состав солнца.

    Свет показывает, что там много кремния, кислорода, магния и железа, а также других элементов, таких как калий и кальций, говорит Кэмпбелл.Относительное количество элементов на Солнце похоже на то, что мы видим в некоторых примитивных метеоритах, добавляет он, что «подкрепляет наше понимание того, что эти примитивные метеориты представляют собой строительные блоки, из которых мы можем собирать планеты земной группы. И это включает Землю».

    Эти подсказки из-за пределов Земли могут дать нам представление о ключевых фигурах в составе планеты, равно как и вулканические породы, содержащие части мантии Земли. Затем физики-минералы, такие как Кэмпбелл и Мао, выясняют, как эти элементы должны быть распределены, чтобы сейсмологические данные складывались.

    «Я бы сказал, что именно так мы понимаем, что ядро ​​Земли богато железом, а не каким-то другим тяжелым элементом», — говорит Кэмпбелл. Сейсмология говорит нам, что Земля имеет твердое, плотное ядро. Поскольку солнце и метеориты содержат больше железа, чем другие тяжелые элементы, такие как кобальт, никель или хром, говорит он, «мы знаем, что железо является действительно важной частью строительных блоков, из которых мы состоим».

    Физики-минералы также находят способы имитировать условия внутри Земли, влияющие на материалы, из которых она состоит.Например, Мао провел исследования, чтобы узнать, как железо в ядре Земли могло осесть там давным-давно, медленно прокладывая себе путь сквозь каменистую мантию. Чтобы имитировать интенсивное давление внутри Земли, она использует так называемую ячейку с алмазной наковальней. «Мы берем два бриллианта, а затем отрезаем кончик, берем эту небольшую площадь поверхности, помещаем между ними небольшой образец, а затем сжимаем заднюю часть», — говорит она. Поскольку сила сосредоточена на такой небольшой площади поверхности, толщиной с человеческий волос, она усугубляется способом, сравнимым с давлением в глубине планеты.

    «Одним из самых захватывающих, но и разочаровывающих моментов в этих исследованиях является то, что мы не можем погрузиться на такую ​​глубину», — говорит Мао. «Есть теория, которая имеет смысл, она согласуется с экспериментальными данными, потому что мы можем попытаться имитировать то, что, по нашему мнению, представляют собой условия, хотя и микронного размера».

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.