Строение земной коры

Цель и задачи:

1. Сформировать знания о внутреннем строении Земли, о методе её изучения.
2. Показать отличия материковой коры от океанской коры.
3. Показать крупные литосферные плиты, складчатые области; объяснить существенные признаки понятия “плита”, прогнозировать изменение очертаний суши в результате движения литосферных плит.

Оборудование:

• физическая карта мира,
• карта “Строение земли и полезные ископаемые”,
• рисунок учебника,
• рисунок в атласе.

Ход урока

I. Человечеству давно хотелось узнать, что находиться в глубине Земли. Но выяснить это не так-то легко. Пока что людям удалось пробурить скважину глубиной всего 15 км. Поэтому учёным приходится исследовать глубины Земли с помощью различных приборов.

На сегодня удалось установить, что земной шар состоит из трёх частей:

— ядра в середине;

— мантии, занимающей 5/6 всего объема Земли;

— тонкой наружной земной коры.

1. Что находиться внутри Земли?

II. Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой (от греческого “литос” — камень, “сфера” — шар, оболочка), которая включает в себя земную кору и пластичную вязкую верхнюю часть мантии.

2. Что такое литосфера?

III. Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой, а самая верхняя часть литосферы – это земная кора.

3. Какое строение имеет земная кора?

4. Что такое литосферные плиты?

IV. Вся земная кора состоит из литосферных плит – отдельных каменных блоков, плотно прилегающих друг к другу. Они постоянно раскалывались и соединялись, как части огромной мозаики. Поэтому очертания материков и океанов менялись всегда и продолжают меняться сегодня.

Потоки расплавленного вещества мантии двигают литосферные плиты,

которые перемещаются со скоростью около 5 см в год. В местах подъема майтийного вещества плиты расходятся, а поднимающаяся магма застывает и заполняет пространство между ними. В местах опускания майтийного вещества края плит сминаются в складки, наползают и скользят относительно друг друга, засасываются в мантию и переплавляются. Это сопровождается землетрясениями и извержениями вулканов.

V. Различие в строении литосферы объясняют происхождением нашей планеты.

По некоторым представлениям, планета образовалась из единого газо-пылевого облака или туманности около 4,6 млрд. лет назад.

По другим представлением, Земля образовалась из рассеянного в околосолнечном пространстве газо-пылевого вещества, которое содержало все известные в природе химические элементы.

Большинство ученых объясняют различия в строении земной коры тем, что сначала на Земле образовалась кора океанического типа. Под влиянием процессов, происходящих внутри планеты, на её поверхности появились складки, т.е. горные участки, толщина коры увеличилась, образовались высоты материков.

К концу XX века наука обогатилась новыми данными о процессах происходящих в недрах планет; была создана теория литосферных плит.

Гипотеза происхождения литосферных плит.

Земная кора состоит из больших блоков-плит толщиной от 60 до 100 км. Границы между литосферными плитами проходят по срединно-океаническим хребтам или по глубоководным желобам. В литосфере ученые выделяют 7-9 громадных плит, которые перемещаются со скоростью от 1 до 6 см в год.

IV. Литосфера состоит из горных пород и минералов. Минералы – однородные по своим свойствам вещества, которые обычно образуют кристаллы строго определенной геометрической формы. Горная порода – это комплекс различных природных минералов. Горные породы по происхождению делят на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические породы образуются при охлаждении огненно-жидкой магмы. Среди них преобладают медленно застывшие на разной глубине расплавы и растворы магматического вещества.

Осадочные породы образуются при разрушении ранее образовавшихся горных пород на поверхности Земли под действием Солнца, ветра, воды, живых организмов и накоплении (оседании) их.

Метаморфические породы образуются в толще земной коры в результате изменения первоначальных условий их залегания. Причинами их преобразований могут быть изменения давления, температуры в недрах Земли.

6. Породы, слагающие земную кору.

VII. Земная кора находится в непрерывном движении, которое по-разному проявляется в разных её участках. Движение земной коры – это природное явление, происходящее в твердой оболочке Земли.

Горные районы испытывают поднятия, скорость которых больше скорости поднятия равнин.

7. Какие различают виды движений?

Осадочные горные породы, образующиеся к океанах, морях, озёрах залегают горизонтальными слоями: сверху находятся более молодые горные породы, снизу – более древние. Однако в результате движения земной коры такая закономерность очень часто нарушается. Мягкие осадочные горные породы сминаются в складки, твердые трескаются с образованием разломов. По линиям разломов одни участки земной коры поднимаются, образуя выступы –

горсты, другие опускаются, в результате чего возникают впадины – грабены.

8. Что такое горные грабены?

VIII. Все процессы и явления связанные с движением магмы в земной коре и на её поверхности называются вулканизмом. Явления вулканизма распространены в районах взаимодействия литосферных плит – на их стыках.

В областях распространения действующих и потухших вулканов подземные воды нагреваются магмой и могут выходить на поверхность в виде горячих источников. Такие периодически фонтанирующие источники называются гейзерами.

Земля под ногами всегда была для человека символом твердости, незыблемости. Но иногда даже земная кора приходит в движение: происходит

землетрясение. Место, где происходит разрыв и смещение горных пород, называется очагом землетрясения. Участок земной поверхности под очагом землетрясения называется эпицентром землетрясении. Большинство землетрясений приурочено к определенным районам нашей планеты, которые называются сейсмическими поясами.

9. С чем связано образование вулканов, землетрясений?

IX. Поверхность материков и дна океанов имеет множество неровностей. Они все различаются по высоте, размерам, очертаниям, происхождению. Каждая неровность поверхности – есть форма рельефа. На суше и под водой равнинный рельеф преобладает над горным.

Рельеф – это результат взаимодействия внутренних и внешних сил Земли.

10. Что такое рельеф?

X. К наиболее крупным формам рельефа материков относят обширные равнины и горные массивы.

Равнины – это часть земной поверхности с различием относительных высот не более 200 метров.

Рельеф равнины суши закономерно переходит в рельеф приобретенных морских равнин. Их поверхность рассечена трещинами, холмиста, разделена подводными хребтами, плато, возвышенностями, а также одиноко стоящими горами. К этой части приурочены самые протяженные и самые глубокие шрамы на лике литосферы – глубокие желоба. (Тихий океан).

Горы – это выпуклая форма поверхности с хорошо выраженной вершиной, подошвой, склонами.

Высокие части гор именуются – вершинами, а остроконечные вершины – пиками.

Горный рельеф обычен и на дне океанов. Важнейшим открытием последних десятилетий являются

срединно-океанические хребты.

11. Как делятся горы, равнины?

XI. Основная причина разнообразия рельефа - взаимодействие

Внутренние и внешние процессы действуют одновременно. Изменение рельефа происходит непрерывно и достаточно интенсивно.

Выступы материков соответствуют материковой земной коре, а в областях распространения океанической коры лежат впадины, заполненные водой океанов. Обширные равнины соответствуют древним участкам литосферных плит – платформам. Горные складчатые области, глубоководные желоба на дне океана расположены на границах плит литосферы.

12. Что такое платформы, складчатые области?

Заполнение таблицы

“Взаимосвязь внутренних и внешних процессов, формирующих земную кору”.

Вид процесса	Проявление в рельефе	Сущность процесса
I. Внутренние: 1. Тектонические 2. Землетрясение 3. Вулканизм	Образование гор, равнин, желобов, срединных хребтов. Образование трещин, сдвигов, оползней. Образование вулканов, лавовых покровов.	Сочетание вертикальных и горизонтальных движений литосферы, появление складок и разломов. Толчки и колебания на поверхности, вызванные разрывами и смещениями в литосфере. Излияние магмы на поверхность Земли.
II. Внешние: 1. Выветривание 2. Действие ветра 3. Действие воды	Образование осыпей “каменных рек”. Образование песчаных гряд, барханов, дюн. Образование оврагов, балок, дельт рек, морей, оползней.	Разрушение горных пород. Перенос ветром рыхлых отложений. Перенос ила, размыв пород водой.

Закрепление.

В СО заполнить таблицу “Взаимосвязь внутренних и внешних процессов”.

Домашнее задание.

7 класс: страница 41-52.

6 класс: параграф 16-22.

Приложение

Тектоника — это… Что такое Тектоника?

ТЕКТОНИКА — (греч.). 1) производство, по правилам искусства, изображений из дерева, камня, металла, глины и проч. 2) искусство украшать различн. вещи резьбой, ваяльной работой. 3) архитектура земной коры; те формы земного рельефа, которые произошли не от… …   Словарь иностранных слов русского языка

ТЕКТОНИКА — ТЕКТОНИКА, тектоники, мн. нет, жен. (геол.). 1. Отдел геологии, изучающий строение земной коры и происходящие в ней процессы. 2. Самое строение земной коры и происходящие в ней процессы. Тектоника Урала. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков.… …   Толковый словарь Ушакова

Тектоника — – соотношение несущих и несомых частей сооружения, выраженное в пластических формах. Тектоника – художественное выражение закономерностей, присущих конструктивной системе здания …   Словарь строителя

ТЕКТОНИКА — [от греческого tektonike строительное (искусство)] (геотектоника), наука о строении, движении, деформации земной коры; раздел геологии. Выделяют тектонику историческую, общую и региональную. Оформилась как самостоятельная наука в 20 в …   Современная энциклопедия

ТЕКТОНИКА — в архитектуре, то же, что архитектоника …   Современная энциклопедия

ТЕКТОНИКА — в архитектуре см. Архитектоника …   Большой Энциклопедический словарь

ТЕКТОНИКА — (от греч. tektonikos относящийся к строительству) (геотектоника) отрасль геологии, изучающая развитие структуры земной коры и ее изменения под влиянием тектонических движений и деформаций, связанных с развитием Земли в целом. Представления,… …   Большой Энциклопедический словарь

Тектоника — 1) раздел геологии, изучающий движение земной коры, формы залегания горных пород (тектонические структуры), создаваемые этими движениями, и историю их развития …   Геологические термины

ТЕКТОНИКА — ТЕКТОНИКА, деформация земной КОРЫ и геологические структуры, вызванные этой деформацией, включая такие как СКЛАДКИ, СБРОСЫ и горообразование. Теория ТЕКТОНИКИ ПЛИТ первоначально ограничивалась изучением главных структурных особенностей земной… …   Научно-технический энциклопедический словарь

ТЕКТОНИКА — ТЕКТОНИКА, и, жен. (спец.). 1. Строение земной коры. 2. Раздел геологии, изучающий структуру земной коры в связи с её движениями и деформациями. 3. В архитектуре: то же, что архитектоника. | прил. тектонический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова.… …   Толковый словарь Ожегова

Геологическая история и геологическое строение территории России

география 8 класс геологическое строение территории россии строение земной коры наиболее крупные черты рельефа страны определяются особенностями геологического строения и тектонических структур территории россии как и всей евразии сформировалась результате постепенного сближения и столкновение отдельных крупных литосферных плит и их осколков строение литосферных плит неоднородно в их пределах есть относительно устойчивые участке платформы и подвижная складчатый опоясан от строения литосферных плит зависит размещение крупнейших форм рельефа суши равнин и гор равнины расположенным на платформах тектонические структуры и время их образования показаны на тектонических картах без которых невозможно объяснить закономерности размещения основных форм рельефа в продав подвешенных складчатых поясов образовались горы эти пояса возникали в разное время краевых частях литосферных плит при их столкновении друг с другом иногда складчатые пояса находится во внутренних частях литосферные плиты таков например уральский хребет это говорит о том что когда то здесь проходила граница двух плит которые позже превратились в единую более крупную плиту вот плиты на территории россии это русская плита восточно-европейская платформа западно-сибирская плита сибирская платформа на которой находится анабарский щит печорская платформа и балтийский щит на севере геологическая история земли начинается со времени образования земной коры самые древние горные породы свидетельствует о том что возраст литосферы более трех с половиной миллиардов лет промежуток времени отвечающие наиболее продолжительному этапом развития земной коры и органического мира принято называть геологической эрой вся история земли поделена на 5r армейскую древнейшая протерозой скую эра ранней жизни палеозой скую эра древние жизни мезозойскую эру средний жизни и кайнозойскую эру новой жизни это подразделяются на геологические периоды название периода в чаще всего происходят от местности где впервые были найдены соответствующие отложения геологическое летоисчисление или геохронологии это раздел геологии занимающийся изучением возраста продолжительности и последовательности формирования горных пород слагающих земную кору строение земли континентальная кора океаническая кора сам океан непосредственно верхняя мантия нижней мантии внешнее ядро и внутреннее ядро науки изучающие земную кору разнообразные разнообразие современного рельефа это результат длительного геологического развития и воздействия современных рельеф образующих факторов включая деятельность человека геология занимается изучением строения и истории развития земли современная геология делиться на 5 отраслей историческая геология изучает закономерности строения земной коры течение геологического времени бела тектоника это учение о строении земной коры и формирование тектонических структур складки трещины сдвиги сбросы и так далее палеонтология наука о вымерших организмов и развития органического мира земли минералогия и петрография изучают минералы и другие природные химические соединения если залегания горных пород не нарушена смятие складками разрывами то каждый слой моложе того на котором он залегает а самый верхний слой образовался позднее всех кроме того определять относительный возраст горных пород можно по остаткам вымерших организмов определять абсолютный возраст горных пород достаточно точно научились лишь 20 веке для этих целей используют процесс распада радиоактивных элементов содержащихся в породе геохронологическая таблица содержит сведения о последовательной смене р и периодов развития земли их продолжительность иногда таблицы указывают важнейшие геологические события этапы развития жизни а также наиболее типичные данного периода полезные ископаемые таблица построена от древнейших этапов развития земли к современному поэтому изучать его нужно снизу вверх с помощью где охрана логической таблице можно получить сведения о продолжительности и геологических событиях в разные раз период развития земли геологические карты содержит подробную информацию о том какие горные породы встречаются с тех или иных районах земного шара такие полезные ископаемые залегают в их недрах но вот пожалуйста геологическое летоисчисление история развития земли здесь показаны р какие складчатости когда возникали когда какие животные проживали и так далее геологическая карта позволит вам получить представление о распространении горных пород различного возраста на территории россии обратите внимание что самая древняя порода выходят на поверхность карелии и забайкалье курс географии материков и океанов луша познакомили с карты строений земной поверхности то есть тектонической карты изучается католическую коту россии вы сможете получить подробную информацию о размещении и возрасте различных тектонических структур в пределах нашей страны ну вот давайте немножечко посмотрим восточно-европейская платформа уральские горы которые образовались на стыке западносибирской плиты и восточноевропейской и так западно-сибирская плита сибирская ли там и отличное складчатости анализ тектоническая карта россии позволяет сделать следующие выводы области с равнинным рельефом приурочена к платформам устойчивым участком земной коры где складка образовательная процесса уже давно закончились наиболее древний из подбор восточно-европейская и сибирская основании платформ лежит жесткий фундамент сложены магматической my и сильно мета marchesi rowan ими породами докембрийского возраста гранита мединой сами кварцитами кристаллическими сланцами фундамент обычно покрыт чехлом горизонтально залегающих осадочных пород и только на сибирской платформе это средне сибирское плоскогорье значительные площади заняты вулканическими породами сибирскими тропами выходы фундамента сложенного кристаллическими породами на поверхность называют щитами нашей стране известный балтийский щит на русской платформе вот он и а мне специальном дела его кружком балтийский щит и алданский щит на сибирской проц платформе вот тоже он придет кружком горные области отличаются более сложным геологическим строением горы образуются наиболее подвижных участках земной коры день результате тектонических процессов горные породы сминаются вкладке развиваются разломами и сбросами эти тектонические структуры возникли в различное время в эпохе палеозойской мезозойской и кайнозойской складчатости самые молодые горы нашей страны расположены на дальнем востоке а именно на курильских островах и камчатке они входят в состав обширного тихоокеанского вулканического пояса или его еще называют тихоокеанское огненное кольцо они отличаются значительно сейсмичностью частыми сильными землетрясениями и наличием действующих вулканов информация геологический си тектонических карт необходимо не только геологам и географом мы строителем а также представителям других профессий для успешной работы с этими достаточно сложными картами надо прежде всего внимательно изучить их легенды а я желаю вам удачи всего доброго и до свидания

Как человек изучает строение и развитие Земли

Наиболее прямой способ узнать строение земной коры и ее историю состоит в непосредственном изучении горных пород, в наблюдении над их составом и над тем, как они лежат в земной коре. Горные породы имеют разное происхождение. О том, как они образовались, часто могут нам рассказать сами породы, если их надлежащим образом сравнить с теми породами, которые образуются сейчас, на наших глазах и происхождение которых поэтому ясно.

Например, среди горных пород, залегающих в земной коре, можно обнаружить пласты конгломерата. Это — плотно слежавшееся в виде пласта или слоя скопление галек. Гальки встречаются разного размера — от совсем мелких до огромных валунов — в несколько метров диаметром. Они имеют обычно яйцевидную форму, и поверхность их сглажена.

Если мы будет искать, где такие гальки образуются и накапливаются сейчас, то поиски приведут нас к берегу моря, на пляж. Морские волны отрывают от прибрежных скал глыбы и, перебрасывая их туда и сюда, постепенно оглаживают и окатывают. Сходство этих двух пород — древней и современной — так велико, что едва ли можно сомневаться в том, что и древний галечник образовался на берегу древнего моря, под ударами его волн.

Среди древних осадочных пород, слагающих земную кору, широко распространены известняки, а среди них есть такие, которые состоят из обломков кораллов. Древние кораллы, хотя и отличаются некоторыми своими особенностями от современных, но в общем устроены так же. Поэтому можно думать, что и они в прежние геологические эпохи жили в условиях, сходных с условиями жизни современных кораллов, т. е. на небольшой глубине (до 30 м) в очень теплой и чистой морской воде с нормальным содержанием солей. Таким образом, в эпоху образования древних коралловых известняков там, где мы их сейчас находим, существовало открытое, но мелкое тропическое море.

Аналогичные сравнения поведут нас от пласта угля, залегающего в земной коре, к современному болоту, на дне которого накапливается торф, постепенно превращающийся в уголь. А болота образуются во влажном климате; следовательно, мы сумеем сделать некоторые выводы о тех климатических условиях, в которых образовался и древний уголь.

Такое объяснение древних осадочных горных пород с помощью сравнения их с породами, образующимися сейчас, называется методом актуализма, т. е. методом действительности, поскольку современная действительность используется для понимания древних геологических эпох. Этот метод был введен в науку в середине прошлого столетия знаменитым английским геологом Чарльзом Ляйелем. Новое учение пришло на смену старым идеям катастрофизма, утверждавшим, что древние эпохи отделены от современности рядом катастроф, уничтоживших всякое сходство между прежней поверхностью Земли и настоящей.

Метод (или принцип) актуализма нередко подвергался критике, но до сих пор остается наиболее могучим средством для установления тех географических условий, которые существовали на поверхности Земли в былые времена. Наука о древней географии называется палеогеографией, и принцип актуализма является основным методом этой науки. Из предыдущих примеров видно, что для палеогеографических заключений большой интерес представляют ископаемые организмы, сохраняющиеся в виде окаменелостей в горных породах.

Действительно, если в породе мы находим кораллы или раковины, сходные с теми, которые сейчас живут в море, мы делаем вывод, что порода образовалась на дне древнего моря. Если же на слоях глин или песчаников отпечатались листья и стволы растений, следует заключить, что эти породы накопились где-то на суше, может быть на дне озера, в которое с берега попадали растения. По окаменелостям можно судить и о глубине древнего моря. Например, кораллы, как указывалось, живут на малой глубине — не глубже 30 м. Поэтому коралловые известняки свидетельствуют о мелком море. О том же говорят окаменелые водоросли. А пласты угля среди морских слоев указывают на полное обмеление моря, на превращение части его в болотистую лагуну, едва заполненную водой.

Некоторые особенности минералогического состава осадочных пород также указывают на глубину моря или на древний климат. Так, широко распространенный в некоторых песчаниках минерал глауконит образуется, судя по наблюдениям над современными морскими осадками, на глубине около 100 м. Пласты соли или гипса свидетельствуют о жарком сухом климате, так как они образуются при выпаривании озер или морских лагун под действием солнечных лучей. В современных условиях такое выпаривание происходит, например, в озерах Южного Заволжья или в Кара-Богаз-Голе — заливе Каспийского моря.

Уже отмечалось, что, изучая расположение в земной коре тех или иных пород определенного геологического возраста, можно восстановить, каковы были географические условия там или здесь в минувшее время, где была суша, а где — море, где были жаркие, и сухие страны, а где климат был умеренным и влажным. В результате можно составить карты древних морей и материков — так называемые палеогеографические карты. Мы уже знаем, что, сопоставляя такие карты одной и той же территории для разных геологических эпох, можно восстановить историю колебаний земной поверхности, ее медленных поднятий и опусканий в былые времена.

Поскольку в непосредственной близости от суши, поверхность которой размывается, отлагаются более грубозернистые осадки — галечники, грубые пески, а с удалением от суши пески становятся тоньше, сменяются глинами и дальше — известняками, можно использовать изменение характера осадочных пород определенного возраста от места к месту на некоторой территории, чтобы уточнить положение древнего берега. Особенности состава и строения осадочных горных пород, указывающие на условия, в которых они образовались (например, на глубину морского бассейна, где они отложились, или на дальность их образования от берега), называются «фацией» данной осадочной породы (по-латыни фациес — лицо).

Для восстановления истории медленных колебаний земной коры важны также измерения толщины или, как говорят геологи, мощности осадочных пород определенного возраста. В земной коре нередко наблюдаются осадочные породы, которые хотя и образовались на заведомо очень малой глубине, но имеют очень большую толщину. Например, в течение каменноугольного периода в Донецком бассейне накопились глины, песчаники и известняки с прослоями угля. Все вместе они образуют так называемую угленосную свиту. Нет сомнений, что все породы, входящие в эту свиту, образовались на весьма малой глубине от уровня моря. Даже самая глубоководная среди них порода — известняк — содержит много окаменелых водорослей. Водоросли же не могут жить без солнечного света и притока кислорода. Они не могли существовать глубже 30 м под поверхностью воды. А угли накапливались, первоначально в виде торфа, уже близ самой поверхности моря. Между тем толщина всей угленосной свиты измеряется несколькими километрами. Как же такая огромная толща пород могла накопиться в мелком море? Как будто в нем не должно было быть места для столь «мощного» накопления осадков.

Действительно, такого места не было бы, если бы земная кора оставалась в покое. В этом случае море заполнилось бы осадками в несколько десятков метров толщиной и после этого накопление прекратилось бы. Но в действительности, пока накапливались первые метры осадков, земная кора под морским бассейном медленно прогибалась, и поэтому, несмотря на отложение пород, глубина моря сохранялась приблизительно прежней. И так продолжалось все время, пока образовывалась угленосная свита. При этом было такое соответствие между скоростью прогибания земной коры и скоростью накопления осадков, что в течение всего этого времени глубина моря оставалась приблизительно одной и той же. Таким образом, измеряя толщину осадочных свит одного и того же геологического возраста в разных местах, мы может установить, где земная кора в то время прогибалась больше, где меньше.

Некоторые магматические породы тоже могут быть сопоставлены с современными, например вулканические лавы. Древние лавы, застывшие десятки и сотни миллионов лет назад, немногим отличаются от тех лав, которые извергаются вулканами сейчас. Поэтому, наблюдая в земной коре слои древних лав, мы можем узнать, где, когда и как в геологическом прошлом извергались вулканы.

Труднее обстоит дело с теми магматическими породами, которые застыли на глубине и стали видимыми на поверхности только благодаря тому, что вышележащие породы были омыты. В некоторой мере здесь приходят на помощь наблюдения над искусственными расплавами. Если приготовить силикатный расплав, близкий по составу к магматической горной породе, и наблюдать его медленное охлаждение, то можно увидать, как при застывании расплав кристаллизуется. Сходным образом при медленном застывании магматического расплава под землей в нем образуются кристаллы, столь типичные для интрузивной магматической горной породы. Вообще для изучения условий образования магматических горных пород, представляющих собой результат кристаллизации глубинных расплавов, лабораторные исследования играют большую роль, хотя при них природные условия, конечно, полностью не воспроизводятся.

Ранее говорилось, что слои горных пород во многих местах оказываются смятыми в складки. На первый взгляд непонятно, каким образом могли изогнуться столь твердые горные породы, как плотные песчаники или известняки. И в этом случае на помощь приходят опыты в лаборатории: они показывают, что даже самый твердый камень может быть деформирован и согнут, если давление к нему будет прикладываться в течение долгого времени. Это то свойство тел, которое называется ползучестью. Если по куску смолы ударить, то кусок расколется. Но если положить на поверхность смолы небольшой груз и оставить его лежать на много часов, то кусок смолы будет деформироваться, сминаться, но не расколется. Силы, которые сминают слои горных пород, действуют медленно, исподволь, в течение длительного геологического времени, и постепенно изгибают слои в складки. Когда же они действуют резко, быстро, толчками, они вызывают раскалывание горных пород, образование в них трещин.

Для того чтобы расшифровать историю развития Земли, мало знать только ее современное строение. Надо знать также, какие события совершались на поверхности земной коры и в ее недрах в былые геологические времена, какова была их последовательность и продолжительность. А для этого надо выяснить, когда образовались те или иные горные породы или минералы, каков их возраст, надо установить хронологию горных пород и минералов, являющихся свидетелями и указателями различных геологических событий.

Геологи различают относительную и абсолютную хронологию горных пород. Относительная хронология позволяет установить, какие породы образовались раньше, какие позже, а какие возникли в одно и то же время.

Наиболее простой способ выяснения относительного возраста пород — наблюдение над их взаимным расположением в земной коре. Осадочные горные породы накапливаются в виде слоев, лежащих друг на друге. Совершенно ясно, что до накопления верхнего слоя должен был уже существовать более нижний слой. Поэтому последовательность слоев снизу вверх является одновременно и хронологической последовательностью. Этот простой метод определения относительного возраста слоев горных пород, однако, весьма ограничен. В некоторых случаях благодаря последующим деформациям слои оказываются в перевернутом положении: более молодые слои лежат внизу, а более древние — вверху. Кроме того, этим способом можно установить относительную древность только тех слоев, которые залегают вместе в одном видимом «разрезе» земной коры. Если мы захотим сравнить возраст слоев, расположенных в разных, далеко отстоящих друг от друга районах, то наша попытка, очевидно, будет обречена на неудачу.

Основной метод относительной геологической хронологии — палеонтологический метод — основан на изучении содержащихся в осадочных горных породах окаменелых остатков или отпечатков древних организмов.

Трудами многих ученых уже давно установлено, что органический мир на Земле испытал длительную и сложную эволюцию раньше, чем он приблизился к современному облику. Было время, когда на Земле жизни вообще не было, а в первое время (в течение, вероятно, не менее миллиарда лет) после ее возникновения жизнь оставалась чрезвычайно примитивной. На Земле тогда жили лишь простейшие одноклеточные организмы. Остатков их почти нет, так как они не содержали твердых частей, которые могли бы сохраниться. Постепенно жизнь усложнялась. На смену простым организмам приходили более совершенные.

В течение долгого времени среди населения нашей планеты господствовали морские ракообразные, достигавшие огромных размеров. Затем появились первые рыбы. Первые крупные животные на суше принадлежали к земноводным, а к числу одних из первых растительных организмов на суше относились папоротники. Затем появились рептилии. Материки покрылись лесами из гигантских древовидных папоротников. Наступил исключительно интересный этап в развитии жизни на Земле, когда и в море и на суше господствовали огромные рептилии динозавры или «страшные ящеры». Некоторые из них были колоссальных размеров — до 35 м в длину и до 10 м в вышину. В то время существовали летающие рептилии с размахом крыльев до 7 м. Растительность также менялась: появились хвойные растения. Позже гигантские ящеры вымерли, их место постепенно заняли млекопитающие и птицы. Однако первые млекопитающие сильно отличались от современных. Например, первобытные лошади были очень маленького размера (встречались «лошади» размером с кошку) и имели по пяти пальцев на каждой ноге. Последним в цепи эволюции млекопитающих появился человек; он — еще совсем молодой обитатель нашей планеты.

Таким образом, каждой эпохе в истории Земли соответствуют определенные виды организмов. Благодаря этому по окаменелостям, находимым в породах, можно определить в какую эпоху эта порода образовалась.

По характеру живших на Земле организмов геологи разделили историю Земли на ряд эр: археозойскую, или эру древнейшей жизни; протерозойскую, или эру первобытной жизни; палеозойскую, или эру древней жизни; мезозойскую, или среднюю эру; кайнозойскую, или эру новой жизни. Недавно советский академик Н. С. Шатский выделил вторую половину протерозойской эры в качестве самостоятельной рифейской эры. Каждая эра разделена на периоды. В палеозойской эре выделяют периоды кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский; в мезозойской эре — периоды триасовый, юрский и меловой; в кайнозойской — палеогеновый, неогеновый и четвертичный (или антропогеновый, т. е. человеческий). Мы живем в четвертичном периоде. Каждый период делится на еще более дробные подразделения времени.

Не каждый вид ископаемых организмов годится для определения относительного возраста пород. Некоторые виды сохранялись почти без изменений в течение нескольких геологических периодов. Ясно, что они не подходят для точного определения возраста пород. Зато другие виды изменялись очень быстро и сохраняли свой облик неизменным в течение лишь короткого отрезка геологического времени. Такие организмы наиболее подходят для целей относительной «геохронологии»; они называются «руководящими ископаемыми». К их числу, например, относится группа головоногих моллюсков, известных под общим названием аммониты. Это — прекрасные руководящие ископаемые для конца палеозойской и всей мезозойской эры. Они изменялись в течение времени настолько быстро и радикально, что но ним можно очень точно датировать возраст горных пород.

С помощью окаменелостей можно установить относительный возраст осадочных пород не только в соседних районах, но и в районах, расположенных на очень большом расстоянии друг от друга. Например, по одинаковым окаменелостям можно найти породы, образовавшиеся одновременно в Европе, Северной Америке, Австралии.

Геолог изучает распределение горных пород разного состава и разного возраста в процессе геологической съемки, когда он составляет геологическую карту. На последней как раз и изображается расположение на поверхности Земли горных пород разного возраста. Но по такой карте можно судить о расположении горных пород и на некоторой глубине под поверхностью. Из подробных карт крупного масштаба для отдельных районов составляются обзорные геологические карты мелкого масштаба для обширных территорий. Примером прекрасных обзорных геологических карт являются геологические карты Советского Союза в масштабах 1 : 2 500 000 и 1 : 5 000 000, составленные под редакцией академика Д. В. Наливкина. Эти карты неоднократно демонстрировались на Международных геологических конгрессах и заслужили очень высокую оценку. Еще в конце прошлого столетия на одном из первых геологических конгрессов для составления международных геологических карт были приняты условные обозначения, разработанные в нашей стране академиком А. П. Карпинским. В настоящее время составлением геологических карт в СССР руководит Государственный Геологический комитет. Геологические карты — основные документы, по которым определяются места поисков различных полезных ископаемых.

Палеонтологический метод имеет, однако, и существенные недостатки. Они проявляются там, где в породах мало ископаемых органических остатков или где последние не имеют «руководящего» характера. Например, в осадках, образовавшихся на суше (в долинах рек, в озерах), руководящих ископаемых значительно меньше, чем в морских породах; поэтому возраст континентальных отложений определяется обычно значительно труднее и менее точно, чем морских.

Главная ограниченность палеонтологического метода состоит в том, что с его помощью можно разделить историю Земли на эры и периоды, выяснить последовательность различных геологических процессов, но невозможно установить, какова продолжительность (в годах) отдельных периодов или отдельных геологических событий. Другими словами, по окаменелостям невозможно определить «абсолютный возраст» горных пород.

В течение долгого времени геологи вообще не имели метода абсолютной геохронологии. Такой метод появился только с открытием радиоактивности — на рубеже XIX и XX веков. Он основан на естественных превращениях радиоактивных элементов. Эти превращения происходят всегда с постоянной скоростью и поэтому могут быть использованы в качестве природных «песочных часов».

Самый старый, так называемый свинцовый метод определения абсолютного геологического возраста, основан на радиоактивном распаде урана. При этом уран с выделением альфа-частиц, т. е. гелия, превращается в свинец. Скорость этого превращения не зависит ни от каких существующих на Земле или в ее недрах условий, — она постоянна. Зная эту скорость распада и определив количество урана, содержащегося в каком-либо минерале, и получившегося из него свинца, можно высчитать, когда минерал образовался. Точно так же торий с постоянной скоростью превращается в свинец. Обычно в минералах содержатся и уран и торий, и задача состоит в определении отношения между ураном и торием, с одной стороны, и свинцом, с другой. Поскольку одновременно образуется гелий, можно использовать и его отношение к урану и торию. Однако гелий далеко не весь сохраняется внутри минералов: будучи газом, он частично улетучивается, и это искажает результат.

Хотя радиоактивные элементы содержатся буквально во всех минералах, свинцовый метод наиболее пригоден для минералов, отличающихся повышенным содержанием урана и тория.

Используется также аргоновый метод, основанный на том, что изотоп калия с атомным весом 40 в результате радиоактивного превращения с постоянной скоростью переходит в газ аргон с тем же атомным весом. Можно определить абсолютный возраст минерала и стронциевым методом, основанным на превращении рубидия в стронций.

Применение радиоактивных методов определения абсолютного возраста минералов привело к дальнейшему развитию наших представлений об истории Земли, хотя и эти методы имеют свои ограничения. Оки позволяют судить о возрасте отдельных минералов, химический состав которых благоприятен для соответствующих определений. Если минералы, составляющие ту или иную породу, образовались одновременно, то по их возрасту можно судить о возрасте всей породы.

Таково обычно положение с горными породами магматического происхождения: они образуются в результате почти одновременной кристаллизации всех составляющих их минералов.

Совершенно иное положение с осадочными породами: песок, например, состоит из обломков минералов, каждый из которых может иметь свой собственный возраст, отличный от возраста песка в целом. Действительно, песчаник образовался путем скопления частиц, оторванных размывом от разных других более древних пород различного возраста. Чтобы определить возраст песчаника как породы, надо найти такой минерал, который образовался во времени накопления песка. В некоторых случаях такие минералы находятся, в других их нет.

Таким образом, методы абсолютной геохронологии наиболее пригодны для определения возраста магматических пород, тогда как методы относительной геохронологии, напротив, наиболее пригодны для осадочных пород, поскольку остатки организмов встречаются только в них. Отсюда возникают трудности при сопоставлении величин абсолютного возраста со шкалой относительной геохронологии.

Эти трудности, однако, наука быстро преодолевает, и сейчас можно отметить большой прогресс в разработке шкалы геологического времени, в которой абсолютный возраст сопоставлен с геологическими эрами и периодами, выделенными палеонтологическими методами.

Самые древние известные породы найдены у нас в Карелии. Их возраст около 3,5 млрд. лет. Но ясно, что вся земная кора в целом и тем более весь земной шар значительно древнее. По-видимому, возраст всей Земли достигает, а может быть, и превышает, 4,5 млрд. лет. Жизнь зародилась на Земле несколько миллиардов лет назад. Только 400 млн. лет назад появились первые наземные организмы. «Страшные ящеры» жили на Земле 80—200 миллионов лет назад, а млекопитающие появились всего 70 миллионов лет назад. Человек — самый молодой обитатель нашей планеты. Его «возраст» не превышает одного миллиона лет. Если считать среднюю для всей истории продолжительность жизни одного человеческого поколения равной 30 годам, то общее число человеческих поколений окажется удивительно малым: около 30 тысяч.

Методы изучения земной коры, основанные на непосредственном наблюдении горных пород, называются геологическими. Ими пользуются все геологи. Для этого они наблюдают расположение горных пород на поверхности земли, во врезанных в эту поверхность оврагах, долинах и ущельях, собирают образцы горных пород и содержащиеся в них окаменелости и изучают их. Они пользуются также буровыми скважинами, чтобы узнать, какие породы находятся на глубине, недоступной для взгляда с поверхности, и как они там залегают.

Существуют и другие методы научного проникновения в тайны строения земной коры — геофизические. Это — методы косвенные: они позволяют узнать те или иные физические свойства горных пород, не доставая их с глубины. Но они не позволяют получить в руки образец изучаемой горной породы и выяснить ее химический состав. В этом, конечно, недостаток геофизических методов по сравнению с геологическими. Но, с другой стороны, огромным преимуществом геофизических методов является то, что они могут проникнуть туда, куда глаз геолога достать никак не может. Даже в тех поверхностных слоях земной коры, куда достигают скважины, геофизические методы помогают узнать, что делается между скважинами.

Представим себе, что пробурена буровая скважина глубиной в 2 км. На глубине 1500 м обнаружен пласт породы, которая по некоторым своим физическим свойствам более или менее резко отличается от других пород. Например, электропроводность этого слоя больше, чем слоев, лежащих ниже и выше. Это можно установить, используя так называемый каротаж скважины, т. е. физические изменения в скважине с помощью приборов, которые в нее опускаются. Геофизические методы позволят затем проследить тот же электропроводящий слой на широкой площади далеко от скважины и установить, где он поднимается ближе к поверхности, где опускается глубже. Так как мощная пачка слоев изгибается обычно одинаково, то вместе с тем мы устанавливаем картину «залегания» не только одного слоя, но целой мощной свиты их. Наш электропроводящий слой становится как бы маркирующим слоем. Своим поведением он. указывает на поведение многих других слоев, залегающих параллельно с ним.

Если геофизические методы очень полезны даже при исследовании в поверхностных слоях коры, то как только мы спускаемся глубже самых глубоких скважин, эти методы получают исключительное господство. Глубокие части земной коры, а также вся огромная внутренняя часть нашей планеты известны нам только по результатам применения геофизических методов. Самая глубокая скважина немногим превышает семь километров. Это всего-навсего одна девятисотая доля земного радиуса. Наши знания остановились бы на этой глубине, если бы не существовало геофизических методов проникновения на большие глубины.

Один из самых эффективных геофизических методов исследования земных недр — сейсмический метод. Он заключается в изучении путей распространения и скорости упругих колебаний, вызванных в Земле искусственными взрывами или естественными землетрясениями. Если на поверхности земли или, лучше, на некоторой глубине под поверхностью взорвать заряд взрывчатого вещества, то от места взрыва по окружающим горным породам во все стороны побегут упругие волны, подобные звуковым. Скорость их движения различна в разных породах и зависит от их упругости и плотности. Поэтому если место взрыва окружено разными горными породами, с разными упругостью и плотностью, то в различных направлениях волны будут двигаться с разной скоростью. Если вокруг места взрыва расположить приборы, которые отметят время, когда к ним подошла упругая волна, и знать точно время взрыва, то можно установить различие в скоростях распространения движения упругих волн в разных направлениях. А это в свою очередь позволит установить, что в разных направлениях от места взрыва в земной коре лежат породы, различные по своей упругости и плотности. Правда, какие это породы — песчаники, известняки или граниты, — сейсмический метод «не скажет», но, определив в лаборатории упругость и плотность различных горных пород, мы сможем выбрать из них такие, которые наилучшим образом будут подходить к полученным результатам.

Прибор, который отмечает приход упругих колебаний от взрыва, называется сейсмографом. Упругая волна вызывает дрожание корпуса этого прибора. В конструкции прибора имеется тяжелый груз, который в силу инерции не участвует в этом дрожании и остается почти неподвижным. Записывая колебания корпуса сейсмографа относительно почти неподвижного груза, можно изучить подходящие к прибору колебания почвы, а время их прихода отмечается с помощью присоединения к сейсмографу точных часов. Момент взрыва сообщается на пункты расположения сейсмографов по радио.

Важное значение в сейсмическом методе изучения строения земной коры имеет явление отражения и преломления упругих колебаний на границах между слоями различных пород. Если порода с одними механическими свойствами (упругостью и плотностью) подстилается породой с другими механическими свойствами и граница между ними достаточно резкая, то упругие колебания отразятся от этой границы совершенно так же, как световой луч отражается от гладкой поверхности зеркала. Отраженные упругие колебания могут быть зарегистрированы сейсмографами, и это позволит определить глубину отражающей поверхности.

Глубина, на которую можно проникнуть в недра Земли с помощью сейсмического метода, зависит от силы взрыва и чувствительности сейсмографов. Разработанный академиком Г. А. Гамбурцевым метод глубинного сейсмического зондирования позволяет, используя сравнительно небольшие взрывы (несколько десятков килограммов обычной взрывчатки) и высокочувствительные сейсмографы, получать сведения об упругих свойствах горных пород, находящихся на глубине до 100 км и даже несколько больше.

Однако используя землетрясения, энергия которых во много раз больше энергии искусственных взрывов, можно проследить прохождение упругих волн сквозь весь земной шар, сквозь самые глубокие его части. Этим методом мы и пользуемся, чтобы узнать то, что возможно, о глубинном строении земного шара в целом. Этот же метод продолжают широко использовать и для изучения строения земной коры, несмотря на наличие метода глубинного сейсмического зондирования, поскольку наблюдения за волнами, вызванными землетрясениями, гораздо дешевле и намного проще, чем искусственное сейсмическое зондирование.

Неудобство метода, основанного на изучении сотрясений, вызванных естественными землетрясениями, состоит в том, что землетрясения случаются не всюду и время их возникновения заранее неизвестно. Оно может быть определено, когда землетрясение уже случится. Несмотря на недостатки сейсмического метода, наши знания о строении глубоких частей земного шара до сих пор основываются главным образом на обработке тех сейсмограмм (записи упругих сотрясений), которые получаются на многих сотнях сейсмических станций, разбросанных по всему земному шару и наблюдающих за естественными землетрясениями. Так как для того, чтобы сделать правильные выводы, надо иметь записи одного и того же землетрясения, сделанные сейсмографами на многих станциях, то в соответствии с международным соглашением все сейсмические станции посылают свои «сейсмические бюллетени» в Международное сейсмологическое бюро в Страсбурге (Франция), которое публикует для всеобщего сведения сводные сейсмические бюллетени.

Другой важный геофизический метод изучения недр — гравиметрический — основан на изучении распределения силы тяжести на поверхности Земли. Известно, что период качания маятника зависит от его длины и от силы тяжести (g). Перенося один и тот же маятник по поверхности Земли с места на место, можно заметить, что период его колебаний не будет всюду одинаковым: в одних местах он будет качаться быстрее, в других медленнее. Разница будет очень мала, но современными точными способами наблюдений ее все же вполне возможно подметить.

Разница в скорости качания маятника указывает на различие размера силы тяжести в разных местах на поверхности Земли. Частично это различие вызвано географическим положением точки наблюдения. Благодаря вращению Земли, на ее поверхности всегда действует центробежная сила, уменьшающая силу притяжения. Ясно, что центробежная сила должна быть наибольшей на экваторе, где точки, лежащие на поверхности Земли, должны за сутки пробежать наибольший путь и где, следовательно, скорость их движения максимальна. Величину центробежной силы можно рассчитать. На экваторе она равна одной двухсот восьмидесяти восьмой доле силы тяжести, на других широтах она меньше, а на полюсе равна нулю. Следовательно, человек, весящий на полюсе 70 кг, на экваторе весит на четверть килограмма меньше. Влияние географического положения пункта наблюдения может быть высчитано и исключено из наблюденного результата. На величину силы тяжести влияет также высота точки наблюдения над уровнем моря, поскольку с удалением от центра Земли величина силы притяжения должна ослабевать. Это влияние также может быть вычислено. Оказывается, что на высоте 10 км тот же 70-килограммовый человек весил бы на 230 г меньше, чем на поверхности моря.

Если учесть оба указанные влияния, связанные с центробежной силой и с высотой места над уровнем моря, то все же окажется, что во многих местах на поверхности земли величина силы тяжести отличается от нормальной. Это отличие наблюденной силы тяжести от нормальной называется аномалией силы тяжести. В каждом случае она связана с тем, что под поверхностью земли в разных местах залегают породы, плотность которых отличается от средней плотности — больше или меньше ее. Таким образом, массы, которые действуют на маятник, в разных местах несколько различны.

Отсюда следует, что наблюдения над скоростью качания маятника позволяют судить о различиях в плотности пород, лежащих в земной коре в разных местах. Здесь снова гравиметрический метод не дает возможности сразу узнать, какие именно это породы, но, зная плотности распространенных пород, мы во многих случаях можем догадаться, наличие каких пород следует предполагать на глубине.

Неудобство гравиметрического метода в том, что он указывает на среднюю плотность всех пород, находящихся под данным пунктом наблюдений, и дает очень мало сведений о том, на какой глубине залегают породы той или иной плотности. Поэтому этот метод особенно хорош, когда он применяется совместно с сейсмическим. Два метода — сейсмический и гравиметрический — друг друга как бы дополняют.

Маятниковые приборы для измерения силы тяжести трудны в обращении. Значительно чаще используются сейчас для той же цели гравиметры. Основная часть этих приборов — кварцевая или металлическая пружина, к которой подвешен груз; сила тяжести измеряется по растяжению пружины. Пружина может быть заменена нитью, а конструкция прибора может быть такой, что сила тяжести вызывает с помощью наклонно двигающегося груза закручивание нити. По степени закручивания и определяется величина силы тяжести.

Магнитометрический и электрометрический методы состоят в изучении расположения в земных недрах пород с различными магнитными и электрическими свойствами. Эти методы также нередко применяются в комбинации с предыдущими. Комплекс геофизических методов, примененных совместно в одном месте, позволяет выяснить совокупность различных физических свойств горных пород, залегающих на глубине, а это в свою очередь, конечно, позволяет точнее решить вопрос, с какими именно породами мы имеем дело.

Для решения ряда вопросов внутреннего строения Земли используются также методы, которые могут быть названы астрономическими. Например, колебания в положении полюсов, происходящие под влиянием притяжения со стороны Луны, Солнца и ближайших планет, позволяют судить о твердости вещества земного шара. Той же цели служат наблюдения над так называемыми твердыми приливами в земной коре. Притяжение Луны и Солнца вызывает приливы не только в океанах, но и в твердой земной коре: пока Земля совершает оборот вокруг своей оси, две выпуклые волны, направленные одна к притягивающему небесному телу, другая — в противоположную сторону, разделенные двумя вогнутыми волнами, бегут в шпротном направлении по поверхности материков. В связи с твердыми приливами Москва, например, дважды в сутки со всеми своими домами и со всем своим населением поднимается и опускается приблизительно на 30 см. Размер твердых приливов указывает на величину жесткости твердого тела Земли.

Источник: В.В. Белоусов. Земля, ее строение и развитие. Издательство Академии наук СССР. Москва. 1963

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Геохронологическая шкала. Геохронология и стратиграфия — Что такое Геохронологическая шкала. Геохронология и стратиграфия?

Геохронологическая шкала — это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования.

ИА Neftegaz.RU. Геохронологическая шкала — это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования.

Стратиграфия (stratum — настил) — раздел геологии:

• изучающий последовательность формирования геологических тел и их первоначальные пространственные взаимоотношения,
• используется возможность прослеживания пластов осадочных горных пород и изучение их фациальных изменений в бассейнах прошлых геологических эпох,
• определяющий относительный геологический возраст слоистых осадочных и вулканогенных горных пород, 
• анализирующий расчленение толщ пород и корреляцию различных геологических образований
  

Основное значение для установления одновозрастности изученных отложений имеет состав ископаемых организмов, находимых в осадочных толщах, отражающих необратимое развитие органического мира Земли
В археологии стратиграфия — взаимное расположение культурных слоев относительно друг друга и перекрывающих их природных пород.  
Установление этого расположения имеет критическую важность для датирования находок (стратиграфический метод датирования, планиграфия).

Геохронология — учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, составляющих земную кору. 
Возникновение стратиграфии связано со становлением геологии как науки, что послужило основой создания геологических карт и геохронологической шкалы. 

Геохронологическая шкала
Эон		Эра	Период
Фанерозой		Кайнозой	Четвертичный
			Неоген
			Палеоген
		Мезозой	Мел
			Юра
			Триас
		Палеозой	Пермь
			Карбон
			Девон
			Силур
			Ордовик
			Кембрий
Докембрий	Протерозой	Неопротерозой	Эдиакарий
			Криогений
			Тоний
		Мезопротерозой	Стений
			Эктазий
			Калимий
		Палеопротерозой	Статерий
			Ороризий
			Риасий
			Сидерий
	Архей	Неоархей
		Мезоархей
		Палеоархей
		Эоархей
	Катархей

Геохронологическая шкала активнее всего применяется в геологии и палеонтологии, также находит применение в палеоэкологии, палеогеографии, палеопочвоведении и др.  
Установлено, что возраст нашей планеты оценивается в 4,5-4,6 млрд лет.

 

История создания геохронологической шкалы берет свое начало со 2^й половины 19 века.

Тогда на II-VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК) в 1881-1900 гг. были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений.
Названия периодам чаще всего давались по географическому признаку: так, Девонский период получил имя собственное от графства Девоншир в Англии, Пермь от одноименного города в России и тд.
Главная цель, преследуемая при создании шкалы — определение относительного геологического возраста пород.

В шкале история Земли подразделяется на 2 главных этапа: Докембрий и Фанерозой

Докембрий включает в себя Архей и Протерозой, Фанерозой состоит из Палеозоя, Мезозоя и Кайнозоя

Архей знаменателен появлением бактерий-анаэробов и формированием бескислородной атмосферы

В протерозое, самом длительном периоде в истории Земли, оформился озоновый слой и современный уровень мирового океана, появились многоклеточные, начинает образовываться почвенный слой

Палеозой считается эрой древней жизни.  
Помимо впечатляющих эволюционных изменений растительного и животного мира, а также трендов климатических изменений, Палеозой примечателен формированием многих полезных ископаемых: гипсов, ангидритов, солей (каменных и калийных), фосфоритов, меди, кобальта, железа, золота, нефтеносных горизонтов и др.
Мезозой рассматривается как эра тектонической, климатической и эволюционной активности. 
Это также самый теплый период в Фанерозое. 
Залежи полезных ископаемых чаще всего датируются Юрским и Меловым периодом, причем ископаемые Мела встречаются чаще

Кайнозой начался 66 миллионов лет назад и продолжается до сих пор. 

Этот этап характеризуется наибольшим биоразнообразием и относительной упорядоченностью и успокоенностью геотектоники.

система	отдел	ярус	Возраст, млн лет назад
Пермь	Нижний	Ассельский
Карбон	Верхний	Гжельский	303,7—298,9
		Касимовский	307,2—303,4
	Средний	Московский	311,7—307,2
		Башкирский	323,0—311,7
	Нижний	Серпуховский	330,9—323,0
		Визейский	346,7—330,9
		Турнейский	358,9—346,7

Турнейский ярус (С1t, Tournaisian Stage) — стратиграфическое подразделение, 1^й ярус нижнего отдела каменноугольной системы.  
Ему предшествует фаменский ярус верхнего девона, за ним следует визейский ярус карбона. Назван в честь бельгийского города Турне.
В типовом разрезе представлен морскими отложениями: известняками и сланцами, с остатками кораллов, брахиопод и гониатитов.
Во многих районах отложения яруса содержат уголь. 
Нижняя граница яруса в Северной Франции и Бельгии была проведена по границе между известняками и нижележащими песчано-сланцевыми отложениями фаменского яруса.
В 1842 г. турнейский ярус был обособлен бельгийским палеонтологом Лораном Де Конинком, как «фазу со Spirifer tornacensis».
Турнейский век отвечает эвстатическому циклу седиментации.
Туронский ярус ( от древнего названия французского города Тур) залегает на глубине порядка 800 м.
Туронский ярус — это 2^й снизу ярус верхнего отдела мелового периода, которые получили названия населенных пунктов и замков. Туронский период продолжался от 93,9 до 89,8±0,3 млн лет назад.
Газ туронской залежи самый молодой по возрасту залегания.
Особенность этих залежей заключается в неоднородности и изменчивости по литологическому составу, а также в низкой проницаемости коллекторов.
Основная сложность при их освоении — работа при температурах, близких к отрицательным.
Добыча газа туронской залежи в России началась в 2011 г. Вендские отложения  — эдиакарий (от венды — славянских племен, обитавших к югу от Балтийского моря.
Это самое верхнее подразделение геохронологической шкалы докембрия — протерозоя. 
В шкале следует за рифеем и предшествует кембрию. 
Впервые выделена Б. Соколовым в 1952 г. в Прибалтике, как позднейший докембрийский комплекс осадочных пород терригенного состава на западе Восточно-Европейской платформы (кратона).
Вендский период продолжался 600 — 535 млн. лет назад.
Продолжительность — 65 млн лет.
С отложениями Венда связаны  Лено-Тунгусская нефтегазоносная провинция (НГП) на Сибирской платформе, Восточно-Европейская, Баренцево-Печорская, Китайско-Корейская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская платформы.

Насколько глубоки могут быть сверхглубокие скважины и что искали внутри Земли СССР и США?

• Марк Пайзинг
• BBC Future

12 мая 2019

Автор фото, Getty Images

В годы холодной войны СССР и США соревновались во многих областях — в том числе и в том, кто пробурит самую глубокую скважину. Зачем они это делали и чего достигли?

Леса и озера, снег и мгла Кольского полуострова, лежащего за Полярным кругом, делают этот не самый приветливый уголок России подходящим местом для сказки. Страшной сказки.

Про это невольно думаешь, когда среди великолепной природы наталкиваешься на развалины заброшенного советского научно-исследовательского центра.

Внутри руин постепенно разваливающегося здания обнаруживается тяжеленная на вид, ржавая металлическая крышка, словно вросшая в бетонный пол и для надежности закрепленная толстыми и такими же заржавевшими болтами.

Некоторые считают, что под ней — вход в ад.

Но на самом деле это Кольская сверхглубокая скважина — согласно Книге рекордов Гиннесса, самое глубокое вторжение человека в земную кору, самая глубокая горная выработка в мире, самая глубокая дырка, которую пробурил в своей планете человек. В данном случае — советский человек.

Ее бурили долго, на протяжении 20 лет. Начали 24 мая 1970 года, и к 1990 году глубина скважины достигла 12 262 метров.

Это действительно очень глубоко. Так глубоко, что ходит легенда: если опустить в скважину микрофон (такой, чтобы выдержал температуру в 200 градусов по Цельсию), то можно услышать стоны и крики грешников в аду.

С другой стороны, для нашей планеты это совсем не глубоко — буровая установка за 20 лет преодолела земную кору лишь на треть. До мантии было еще очень далеко, когда все работы были свернуты из-за хаоса эпохи распада Советского Союза.

Но СССР был не одинок в попытке досверлиться как можно глубже, а если получится — и до мантии. В годы холодной войны сверхдержавы (Советский Союз и США) соперничали и в этом.

А теперь пришла очередь Японии.

«Бурение началось в годы существования железного занавеса», — говорит Ули Хармс из Международной программы континентального научного бурения, который в то время был молодым ученым, работавшим в немецком проекте, конкуренте Кольской скважины.

«И, конечно, мы соревновались друг с другом. Нас мотивировало и то, что русские не делились ни с кем своими данными».

«Когда они начали бурение, они утверждали, что нашли свободную воду — но большинство ученых им тогда не поверило. Среди ученых Запада существовало общее мнение, что кора на глубине 5 км настолько плотная, что вода не может проникнуть сквозь нее».

А что говорят сейчас японцы? «Главная цель нового проекта — получить реальные образцы мантии, ее современного состояния», — говорит Шон Токзко, программный менеджер Японского агентства мореземлеведческой науки и техники.

«В таких странах, как Оман, мантия лежит ближе к поверхности, но там это мантия, которой миллионы лет. Есть же разница между живым динозавром и костями динозавра, превратившимися в окаменелости, правда?»

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Кольская сверхглубокая скважина расположена в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярный

Если представить себе Землю в виде луковицы, то ее внешняя твердая оболочка, земная кора — как тонкая луковичная шелуха, ее толщина всего лишь 40 км.

За ней лежит (в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности) мантия, занимающая около 80% объема Земли. И в самом центре планеты находится ядро.

Как и космическая гонка, соревнование за то, кто глубже проникнет в земную толщу, демонстрировало инженерную мощь, обладание продвинутыми технологиями и вообще «всё наилучшее».

Ученые стремились проникнуть туда, где до них никто никогда не был. Этот научный эксперимент позволял рассчитывать на результаты, которые могли перевернуть наши представления о Земле.

Образцы породы, которые вытаскивали на поверхность из этих сверхглубоких скважин, потенциально были столь же важны, как и то, что астронавты НАСА привезли с Луны.

Разница лишь в том, что здесь победителями были не американцы. В общем, сказать по правде, не победил никто.

США начали бурить первыми. В конце 1950-х организация с чудесным названием American Miscellaneous Society («Американское общество всякого-разного») выступила с первым серьезным планом добраться до мантии.

«Общество» было сформировано на базе неформальной группы джентльменов, собиравшихся для того, чтобы выпить вместе. Кроме того, эти джентльмены были ведущими американскими учеными.

Их план по бурению земной коры вплоть до самой мантии получил название «Проект Мохол» (Project Mohole) в честь хорватского ученого Андрии Мохоровичича, который ввел в оборот термин «разрыв Мохоровичича» (в разных источниках — «поверхность Мохоровичича», «граница Мохо», граница земной коры и мантии).

(Слово «Мохол» составное: первая его часть «мо» — это дань Мохоровичичу, вторая, «hole», — «дыра», «скважина» по-английски. — Прим. переводчика).

Вместо того, чтобы бурить глубокую-глубокую скважину, американская экспедиция (за работой которой наблюдал и писал репортажи знаменитый писатель Джон Стейнбек) решила произвести бурение дна Тихого океана в районе острова Гуадалупе (Мексика), где глубина составляла около 3,5 км.

Объяснение простое: земная кора на океанском дне тоньше. Проблема только в том, что участки с самой тонкой корой расположены там, где океан самый глубокий.

Автор фото, Rakot13/CC BY-SA 3.0

Подпись к фото,

Дыра от бурения Кольской сверхглубокой скважины и поныне существует, но она надежно закрыта, закручена на совесть

Советский Союз начал бурение за Полярным кругом в 1970-м (начало работ было приурочено к 100-летию со дня рождения Ленина. — Прим. переводчика).

А в 1990-м в Баварии заработал немецкий проект — «Немецкая программа континентального глубокого бурения» (KTB). Немцы добрались до глубины 9 км.

Так же, как и с полетами на Луну, проблема состояла в том, что такого раньше просто не делали — всю технологию приходилось выстраивать с нуля.

Когда в 1961 году в рамках «Проекта Мохол» началось глубоководное бурение океанского дна, до подобной добычи нефти и газа еще было очень далеко — технологии, которые сегодня лежат в основе этого процесса, еще просто не были изобретены (например, динамическое позиционирование, позволяющее судну оставаться все время на месте — прямо над скважиной).

Инженерам «Проекта Мохол» тогда приходилось много импровизировать. Они придумали и установили систему гребных винтов вдоль бортов бурового судна, чтобы удерживать его в нужной позиции.

Что касается наибольших трудностей, с которыми пришлось столкнуться немецким инженерам, то это была необходимость бурить скважину настолько вертикально, насколько это возможно.

То решение, к которому они пришли, теперь считается стандартной технологией в нефтяной и газовой промышленности по всему миру.

«Из опыта русских было понятно, что вы должны бурить как можно более вертикально, потому что иначе вы обречены на неполадки буровой установки», — говорит Ули Хармс.

Было решено разработать системы вертикального бурения. Сейчас они считаются промышленным стандартом, но изначально были придуманы KTB — и работали вплоть до глубины в 7,5 км.

Затем, на протяжении последних полутора-двух километров, скважина отклонилась от вертикальной линии почти на 200 м.

Автор фото, Alexander Tumanov/TASS/Getty Images

Подпись к фото,

Октябрь 1986 года. На бурении Кольской сверхглубокой

«Мы попробовали использовать некоторые русские технологии в конце 80-х — начале 90-х, когда Россия стала более открытой страной и хотела сотрудничать с Западом, — добавляет Хармс. — К сожалению, тогда было невозможно вовремя получить необходимое оборудование».

Все эти экспедиции закончились до той или иной степени разочарованиями, фальстартами и закупорками.

Потом были высокие температуры, с которыми оборудование не справлялось на большой глубине, потом были расходы, потом была политика — всё это сказывалось на осуществлении мечты ученых бурить все глубже и глубже, чтобы побить рекорд глубины скважины.

За два года до того, как Нил Армстронг ступил на поверхность Луны, американский Конгресс отменил финансирование «Проекта Мохоул», поскольку расходы на бурение вышли из-под контроля.

Те образцы базальта, которые «Проект» сумел поднять на поверхность, обошлись бюджету примерно в 40 млн долларов в переводе на деньги сегодняшнего дня.

Но и кольское бурение продлилось ненамного дольше. Оно было окончательно остановлено в 1992 году, когда бур достиг слоев с температурой 180 градусов по Цельсию. Это было вдвое выше, чем ожидалось найти на этой глубине. Дальнейшее бурение не представлялось возможным.

Учитывая то, что к тому времени СССР уже развалился, деньги на подобные проекты найти было невозможно.

Еще через три года научно-исследовательский центр был закрыт навсегда. Теперь его посещают только особо любопытные туристы и искатели приключений — вид у него, мягко говоря, заброшенный.

И немецкая скважина разделила судьбу остальных проектов сверхглубокого бурения. Огромная установка еще стоит — на потеху туристам. Объект превращен в нечто вроде колеса обозрения или художественной галереи.

Когда голландский художник Лотте Хиван спустила микрофон, защищенный тепловым экраном, в немецкую скважину, он донес на поверхность какой-то далекий грохот — звуки, которые даже ученые не в состоянии объяснить.

Эти звуки, как говорит Лотте, заставили ее почувствовать себя очень маленькой: «этот огромный шар, на котором мы живем, впервые в жизни показал мне, что он тоже живой, и звук этот невозможно забыть».

«Некоторые считают, что такие звуки могут доноситься из ада. Другие говорят, что это дышит планета», — добавляет она.

«У нас был план пробурить скважину глубже, чем советская, — рассказывает Хармс. — Но нам не удалось достигнуть глубины в 10 км за время, для этого отведенное».

К тому же в том месте, где мы бурили, [под землей] было гораздо жарче, чем там, где это делали русские. И стало ясно, что если мы пойдем еще глубже, для нас это будет куда трудней».

«К тому времени это тоже было начало 90-х, начало процесса унификации Германии, на который требовались большие деньги. Поэтому расходы на наш проект просто нельзя было оправдать».

Невозможно отделаться от ощущения, что подземная гонка «Кто первым доберется до мантии» — своего рода новая версия знаменитого романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли». Хотя ученые и не рассчитывали найти спрятанные под землей пещеры с динозаврами, они все равно говорили о своих проектах как об «экспедициях».

«Мы смотрели на это как на экспедицию, потому что для подготовки и осуществления проекта требовалось время, — рассказывает Хармс. — Ну и потому что вы действительно отправлялись в неизведанный мир, где никто никогда раньше не был. Для современного человека это очень необычно».

«Там, на глубине, вы все время находите что-то, что удивляет вас — особенно если добуриться до действительно очень глубоких слоев земной коры».

«Говоря о KTB или о Кольской сверхглубокой скважине, надо признать, что теории, стоящей за целями проекта, уже исполнилось 30-40 лет к тому времени, как началось бурение».

«Эти проекты можно сравнить с полетами на другие планеты, — говорит Деймон Тигл, профессор геохимии Национального океанографического центра в Саутгемптонском университете, принимающий участие в современном японском проекте. — Они — чисто научные инициативы, и вы никогда до конца не знаете, что в итоге найдете».

«При работе над скважиной №1256 [пробуренной в рамках проектов Deep Sea Drilling Project (DSDP, «Проект глубоководного морского бурения») и Ocean Drilling Program (ODP, «Программа океанского бурения»)], мы были первыми, кто увидел нетронутую океанскую кору. Это было захватывающе. Всегда сталкиваешься с чем-то неожиданным».

Автор фото, Rakot13/CC BY-SA 3.0

Подпись к фото,

Начиная с 1990-х, научно-исследовательский комплекс Кольской сверхглубокой постепенно приходил в упадок и теперь просто заброшен и разрушается

Сегодня одним из наиболее важных проектов Международной программы океанографических открытий (IODP) можно назвать «M2M-MoHole to Mantle» («M2M — «Мохол к мантии»). Как и в старом «Проекте Мохол», ученые планируют пробурить океанское дно, где земная кора толщиной всего около 6 км.

Цель проекта ультраглубокого бурения, на который выделен 1 млрд долларов, — впервые в истории человечества достичь мантии и достать ее образцы.

Полученные данные могут изменить представления об устройстве нашей планеты, позволить по-новому взглянуть на сложные процессы, которые происходят в глубине Земли (Японии, постоянно страдающей от разрушительных стихийных бедствий, это особенно важно, так как поможет более точно прогнозировать приближающиеся землетрясения, цунами и вулканические извержения. — Прим. переводчика).

«Чтобы сделать это, потребуется полная поддержка со стороны японского государства», — подчеркивает Тигл, участвующий в проекте.

Имея в виду этот будущий проект, еще в 2005 году японцы построили специальный исследовательский корабль «Тикю» («Земля»), буровое судно четвертого поколения.

«Тикю» с тех пор принял участие во множестве самых разных исследований. Он использует систему GPS и шесть управляемых компьютером сопел, которые могут менять позицию огромного судна с шагом всего лишь 50 см.

«Сверхглубокие скважины помогли нам узнать много нового о толстой континентальной земной коре, — говорит программный менеджер Японского агентства мореземлеведческой науки и техники Шон Токзко. — Теперь мы пытаемся побольше узнать о границе между корой и мантией».

«На данном этапе необходимо сделать правильный выбор — где бурить. Есть три района-кандидата — у берегов Коста-Рики, Гавайев или Бахи (Мексика)».

В каждом из трех случаев это определенный компромисс между глубиной океана, расстоянием до места бурения и необходимостью иметь базу на берегу, которая будет поддерживать эту круглосуточную морскую операцию стоимостью в миллиард долларов.

«Инфраструктуру можно построить, но на это требуются и время, и деньги», — добавляет Токзко.

«По большому счету главная проблема — в расходах, — говорит Хармс. — Такие экспедиции невероятно дорогостоящи, и поэтому их трудно повторить».

«Они могут обходиться в сотни миллионов евро — и из этой суммы только очень малый процент идет на научные исследования как таковые. Остальное — на развитие технологий и на сами операции. Нам нужны заинтересованные политики, которые смогут разъяснять ценность этих экспедиций».

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Строение Земли. Земная кора и литосфера

Наука, изучающая внутреннее строение, состав и историю развития Земли, называется геологией. В переводе с греческого «геология» означает «наука о Земле». Но если сказать точнее, то геология изучает не всю Землю, а только земную кору – самый верхний слой нашей планеты. До более глубоких слоев человек пока еще не добрался и все знания о них строятся на основе данных, полученных косвенным путем. Например – при помощи сейсмического метода исследования (сейсморазведки), который основан на регистрации искусственно созданных упругих волн. Распространяясь в какой-либо среде, например – в недрах планеты, упругие волны изменяются и по этим изменениям можно делать выводы о среде, через которую проходили волны. Но ни один косвенный метод, насколько бы точным и информативным он ни был, не может заменить непосредственного изучения вещества или предмета. Но получить образцы веществ из глубоких недр Земли человечество пока еще не в силах. На сегодняшний день самым глубоким вторжением человека в земную кору является Кольская экспериментальная сверхглубокая скважина, находящаяся в Мурманской области близ города Заполярный. Глубина скважины составляет 12 262 метра (более 12 километров!). Бурили такую глубокую скважину более 20 лет, правда с небольшими перерывами.

Полярный радиус Земли равен 6 356 863 м, а экваториальный радиус – 6 378 245 м. Вспомните, что Земля имеет форму эллипсоида. Полярный радиус – малая полуось этого эллипсоида, а экваториальный – большая. Средний же радиус Земли считается равным 6 371 302 м. Если мы разделим это число на глубину Кольской скважины, то получим примерно 520. То есть на сегодняшний день человек смог проникнуть в недра Земли только на одну пятьсотдвадцатую или на 0,2 %.

Вот интересный факт, показывающий как опытным путем опровергаются умозаключения, сделанные на основе косвенных данных. При изучении образцов пород, полученных из Кольской скважины, не было установлено границы раздела между гранитным и базальтовым слоями земной коры, хотя по косвенным данным она должна была быть.

В чем заключается главная особенность нашей планеты как физического тела?

В том, что Земля неоднородна. Ее состав, а значит – и физические свойства, изменяются от поверхности к центру. Причем изменяются весьма существенно – от твердой земной коры до раскаленной массы ядра.

Планета Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад из газов и пыли, оставшихся от образования Солнца. Собственно из этих «остатков» образовались все планеты Солнечной системы. Большая часть Земли находилась в жидком расплавленном состоянии, но постепенно планета остыла и образовала твердую кору.

Обратите внимание! Считается, что от поверхности к центру Земли возрастает не только температура недр, но и плотность образующего их вещества.

С внутренним строением Земли мы ознакомились в общих чертах, когда говорили о географической оболочке. Теперь давайте углубим это знакомство. На ядре Земли останавливаться не будем, поскольку о нем было сказано достаточно. Поговорим подробнее о мантии и земной коре.

Мантия Земли, расположенная между земной корой и ядром, занимает более 80 % объема планеты. Как и внутреннее ядро Земли мантия состоит из раскаленного, но твердого расплава. Удивительно – как при температурах от 500–900 °C (у границы мантии с корой) до 4000 °C и выше (у границы мантии с ядром) вещества могут находиться в твердом агрегатном состоянии? И почему внутренняя часть ядра, наиболее глубокая и наиболее горячая часть планеты, твердая, а не жидкая? Такой «парадокс» объясняется высокой плотностью вещества. Земная кора, несмотря на свою относительно малую толщину, очень крепка и оказывает сильное давление на низлежащие слои.

Мантию Земли разделяют на нижнюю и верхнюю. В верхней мантии, около границы с земной корой, есть слой астеносферы, в котором вещество находится в вязком, пластичном состоянии. Название «астеносфера» переводится с греческого как «податливая сфера».

Литосфера и астеносфера

Обратите внимание! Астеносфера расположена вблизи земной коры, но не граничит с ней. От коры астеносферу отделяет твердый слой мантии.

Верхний твердый слой мантии, расположенный над астеносферой, вместе с земной корой составляют литосферу. «Литос» в переводе с греческого означает «камень». Литосфера – это твердая оболочка Земли.

Сверху литосфера ограничена атмосферой, а снизу – астеносферой.

Различают два типа литосферы: океаническую литосферу и материковую литосферу.

Океаническая литосфера связана с немного плотнее континентальной литосферы, а материковая литосфера, гораздо толще океанической (точно так же и земная кора толще на материках).

Толщина океанической литосферы от 50 до 100 км, а толщина материковой литосферы доходит до 200 км и выше.

Литосфера представляет собой не единое целое, а совокупность отдельных плит огромного размера, которые называются литосферными плитами.

Существует 13 крупнейших литосферных плит, которые покрывают более 90 % поверхности нашей планеты и несколько десятков мелких. Плиты не спаяны между собой, а соединены своими неровными краями. Условно это соединение плит можно сравнить с зубчатым соединением столярных деталей.

Благодаря отсутствию жесткого соединения, литосферные плиты находятся в постоянном и медленном движении. Движение плит происходит под воздействием конвекции мантийного вещества, то есть под воздействием потоков, вызванных разностью температур внутренних и наружных слоев мантии. Породы нагретые вблизи от ядра, где температура мантии максимально высока, расширяются, плотность их уменьшается и благодаря этому они всплывают вверх, а на их место опускаются более холодные и, следовательно, более тяжелые породы из верхних слоев мантии.

Как по-вашему, откуда берется тепло в недрах Земли?

Тепло выделяется при распаде радиоактивных элементов, при различных химических реакциях, а также при перераспределении вещества в недрах (известно же, что при трении выделяется тепло).

Обратите внимание! Понятие «литосферная плита» нельзя путать с геологическим понятием «плита»!

Для того, чтобы дать определение геологическому понятию «плита» нужно сначала узнать, что такое платформа.

Платформой в геологии называют крупный участок континентальной земной коры, характеризующийся относительно спокойным тектоническим режимом. Слова «относительно спокойный тектонический режим» означают, что этот участок коры уже сформировался и в течение длительного времени остается неизменным. Обратите внимание и на слова «континентальной земной коры» – участки земной коры, покрытые океанами, называть «платформами» нельзя, это будет неправильно.

В платформе выделяют два слоя, которые геологи называют структурными этажами. Нижний, более древний этаж называется фундаментом. Он состоит из горных пород, изменившихся в результате геологических процессов. Такие породы называют магматическими, поскольку они представляют собой конечные продукты магматической деятельности, возникшие в результате затвердевания природного расплава – магмы или лавы.

Верхний, более молодой этаж платформы называется платформенным чехлом. Чехол образован не изменявшимися в результате геологических процессов осадочными горными породами. Эти породы просто не могли изменяться в результате геологических процессов, поскольку они начали оседать на поверхность фундамента уже после того, как геологические процессы были завершены. Осадочные горные породы образуются в результате выветривания и разрушения горных пород фундамента, выпадения осадка из воды и жизнедеятельности организмов.

Так вот, те участки платформ, на которых имеется платформенный чехол (то есть «двухэтажные» участки), называются в геологии плитами. Крупные «одноэтажные» участки, где чехол отсутствует и фундамент выходит на поверхность, называют щитами.

Океанские участки земной коры также называются плитами.

Раздел геологии, изучающий движение земной коры, называется тектоникой, а движение литосферных плит – тектонической активностью. Результаты тектонической активности проявляются на границах плит. Плиты могут сталкиваться, надвигаться друг на друга, частично разрушаться или разрываться.

Образование материков

Тектоническая активность привела к образованию гор и океанических впадин на поверхности Земли. Да и вообще вид современной поверхности Земли является результатом тектонической активности. Считается, что современные материки образовались от 200 до 150 миллионов лет назад, в результате раскола единого «материка», который называют Пангеей.

Обратите внимание! Не путайте части света с материками! Материком или континентом называют обширное (одно из крупнейших) пространство суши, окруженное океаном. Материков шесть: Австралия, Антарктида, Африка, Евразия, Северная Америка и Южная Америка. Частью света называют исторически выделенное пространство суши, включающее материки или их части вместе с прилегающими островами. Материк – понятие географическое, а часть света – культурно-историческое, в этом заключается разница между двумя понятиями. Частей света тоже шесть, но материк Евразия разделен на две части суши – Европу и Азию, части суши Африка, Австралия и Антарктика соответствуют одноименным материкам, а материки Северная Америка и Южная Америка объединены в одну часть света, называемую Америкой. Некоторые географы выделяют и седьмую часть света – Океанию, обширное скопление островов и атоллов в центральной и западной частях Тихого океана, но эта точка зрения не получила всеобщего признания. Океанию принято рассматривать вместе с Австралией (Австралия и Океания).

Тектоническая активность вызывает землетрясения и извержения вулканов. Землетрясениями называются подземные толчки и колебания земной поверхности. Место их возникновения называется очагом землетрясения. Очаги землетрясений могут располагаться на различной глубине. Большинство из них находится в земной коре, и только малая часть – в верхней части мантии. Центральная точка очага землетрясения, в которой начинается движение пород, называется гипоцентром. Участок земной поверхности, расположенный над очагом землетрясения, называется эпицентром землетрясения. Упругие (сейсмические) волны, вызванные землетрясением, распространяются во все стороны от очага на значительное расстояние. Постепенно они ослабевают и в конце концов исчезают. Площадь земной поверхности, пострадавшая от землетрясения, во много раз больше площади эпицентра.

Землетрясения регистрируются специальным прибором – сейсмографом. Сейсмограф имеет груз, установленный на пружинной подвеске, который при землетрясении остается неподвижным. Остальная часть прибора (корпус) приходит в движение и смещается относительно груза. Это смещение регистрируется на движущейся бумажной ленте прикрепленным к грузу пером или фиксируется электронным запоминающим устройством.

Сила землетрясений определяется по 12-балльной шкале. Чем выше балл, тем сильнее разрушения, вызванные землетрясением. Однобалльное землетрясение человек не ощущает, только сейсмографы его регистрируют. При девятибальном землетрясении происходит разрушение каменных домов. Двенадцатибалльное землетрясение уничтожает все наземные и подземные сооружения, а также изменяет рельеф местности.

Совокупность явлений, обусловленных проникновением магмы из глубин Земли на ее поверхность, называется вулканизмом. Магма (в переводе с греческого это слово означает «густая мазь») представляет собой раскаленный жидкий расплав, образующийся в земной коре или в верхней части мантии. На больших глубинах, под высоким давлением, магма находится в состоянии, близком к твердому. При возникновении трещин в земной коре магма переходит в жидкое состояние так как давление уменьшается и выходит на поверхность.

На поверхности Земли магма застывает и превращается в лаву. Выходу магмы на поверхность способствуют взрывы газов, которые она выделяет. Эти взрывы разрушают земную кору. Первоначальная трещина, вызвавшая понижение давления в недрах, может возникнуть глубоко в земной коре, а дальше магма сама проложит себе дорогу. В магме содержатся практически все химические элементы таблицы Менделеева, а также различные летучие компоненты (оксиды углерода, сероводород, водород и др.) и водяные пары.

Геологические образования на поверхности земной коры в месте выхода магмы называются вулканами.

Канал, по которому магма выходит на поверхность, называется жерлом вулкана, а воронкообразное углубление на вершине – кратером вулкана. На дне кратера находится одно или несколько жерл.

В результате многократного выхода магмы на поверхность, которое называется извержением вулкана, вокруг места выхода формируется гора из продуктов извержения – так называемый конус вулкана, который может иметь различную форму. По форме конуса вулканы подразделяются на щитовидные, конические, слоистые, купольные, смешанные. Самыми распространенными на нашей планете являются конические вулканы.

Магма может извергаться не из узкого жерла, а из разломов земной коры. Растекшаяся по большой территории магма при застывании образует лавовые покровы – лавовые плато. Самым большим из лавовых плато считается Колумбийское плато, находящееся в северо-западной части США. Его площадь составляет примерно 50 000 км2.

Вулканы подразделяются на действующие и потухшие. Действующими считаются те вулканы, которые извергались на памяти человечества, а потухшими – те, об извержении которых не сохранилось никаких данных. Правда, это разделение является условным, поскольку потухшие вулканы могут «проснуться» и начать извергаться. Самый известный пример «проснувшегося» вулкана – вулкан Везувий на Апеннинском полуострове в Европе, который считался потухшим, но в 79 году неожиданно начал извергаться. Это извержение было настолько мощным, что вулканический пепел долетел до Египта и Сирии. В результате извержения были уничтожены три древнеримских города – Помпеи, Геркуланум и Стабии.

Последнее извержение Везувия произошло в 1944 году. Оно вызвало обширные разрушения в окрестностях вулкана, но не повлекло за собой столь многочисленных человеческих жертв, как извержение 79 года.

В прошлом (имеется в виду геологическое прошлое Земли задолго до появления человека) вулканизм был более активным, нежели в наше время. На нашей планете есть районы, в которых землетрясения и извержения вулканов происходят часто. Это так называемые зоны землетрясений и вулканизма. Наибольшее количество действующих наземных вулканов – 328 из 540 находящихся на планете – расположены на островах и побережье Тихого океана. Там же чаще всего наблюдаются землетрясения. Область по периметру Тихого океана называется Тихоокеанским вулканическим огненным кольцом. Здесь произошло около 90 % всех мировых землетрясений.

Как вы думаете, почему землетрясения «соседствуют» с извержениями вулканов?

Конечно же из-за одинаковой природы этих явлений. И землетрясения, и извержения вулканов вызываются движениями литосферных плит и находятся в областях их соприкосновения.

Современные вулканические процессы распространены вдоль молодых складчатых и тектонических подвижных областей и крупных разломов. Крупная тектоническая структура линейной формы, образованная вулканическими зонами, называется вулканическим поясом или поясом вулканизма и землетрясений.

Различают следующие вулканические пояса, которые также называются складчатыми поясами:

1. Тихоокеанский пояс или Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо начинается на полуострове Камчатка, затем проходит через систему Курильских, Японских, Филиппинских островвов, Новую Гвинею, Соломоновы, Ново-Гебридские, Ново-Зеландские острова, через море Росса, вулканические антарктические острова, через архипелаг Огненная Земля, через Анды, Центральную Америку, вдоль Кордильер и замыкается на вулканах Алеутских островов.
2. Средиземноморский (Альпийско-Гималайский)пояс включает вулканы Апеннинского полуострова, острова Сицилии, Липарских полуострова, Эгейского моря, полуострова Малой Азии, Кавказа, Иранского нагорья и Зондских полуострова.
3. Атлантический пояс включает ряд островов Срединно-Атлантического хребта: Ян-Майен, Исландия, Азорские, Вознесения, Святой Елены, Мадейра, Канарские, Зеленого Мыса, Тристан-да-Кунья и др.
4. Индийский пояс расположен вдоль срединно-океанических хребтов Индийского океана и охватывает Коморские острова, а также острова Мадагаскар, Маврикий, Реюньон, Кергелен, Крозе, Сен-Поль, Амстердам и Принс-Эдуард.
5. Восточно-Африканский пояс проходит вдоль Великих Африканских разломов на востоке африканского материка, а также по дну океана близ острова Мадагаскар.

Земная кора неоднородна, она имеет слоистый характер. Слои земной коры образованы горными породами, состоящими из различных минералов. Минералы – это однородные по составу и структуре вещества, образующие горные породы.

По происхождению горные породы разделяются на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. Мы уже говорили немного о магматических и осадочных горных породах. Теперь поговорим более подробно.

Магматические горные породы, как следует из их названия, образуются при застывании магмы. Если магма застывает внутри земной коры, то образуются глубинные или интрузивные магматические породы, такие как гранит, диорит, перидотит. Если же магма застывает на поверхности Земли, то возникают вулканические или эффузивные магматические породы, такие как базальт, пемза, риолит.

Обратите внимание! Даже если магма имела один и тот же состав, при ее застывании в различных условиях образуются разные по структуре породы. Это прежде всего обусловлено тем, что на поверхности Земли охлаждение магмы происходит быстро, а внутри – медленно.

Осадочные горные породы накапливаются на поверхности Земли вследствие осаждения различных веществ под воздействием силы тяжести. В основном осадочные породы образуются в крупнейших углублениях земной поверхности – на дне океанов. На поверхности суши осадочные породы представлены в небольшом объеме. По составу и происхождению осадочные породы подразделяются на обломочные (механогенные), биогенные (органогенные) и хемогенные.

Обломочные породы состоят из продуктов механического разрушения других пород. Самым распространенным представителем этого типа осадочных пород явялется песок.

Биогенные породы состоят из остатков отмерших организмов. К ним относятся известняки и торф. Хемогенные породы образуются в результате химического осаждения веществ из водных растворов или при испарении воды. Примером хемогенных пород могут служить гипс, ангидрит, каменная и калийная соли, фосфорит, сера.

Метаморфические или видоизмененные горные породы возникают в толще земной коры в результате изменения осадочных и магматических горных пород. Изменение пород происходит вследствие действия высокой температуры, большого давления и различных химических веществ. Широко известный мрамор относится к метаморфическим горным породам. Образуется мрамор из осадочной горной породы известняка. И рыхлый известняк, и твердый мрамор, образованы одним и тем же веществом – карбонатом кальция CaCO3. Но кристаллическая структура мрамора и известняка разная.

Под влиянием температуры, воздуха, воды, а также в результате жизнедеятельности различных организмов горные породы могут разрушаться или изменяться. Этот процесс называется выветриванием. Выветривание делится на физическое (или механическое), химическое и биологическое выветривание. Основной причиной физического выветривания являются колебания температур, как суточные, так и сезонные. Неоднократное чередование нагревания и охлаждения ослабляет связи между молекулами вещества, что приводит к разрушению пород. Вода, проникающая в трещины и углубления пород, при замерзании увеличивается в объеме и раздвигает стенки трещин и углублений, действуя подобно рычагу.

Обратите внимание! При физическом выветривании породы не изменяют свой химический состав.

Физическое выветривание наиболее характерно для полярных, горных и пустынных районов, то есть для районов с холодным или жарким сухим климатом.

Химическое выветривание представляет химическое изменение горных пород под воздействием воды и воздуха. Из компонентов воздуха в химическом выветривании главным образом участвуют углекислый газ и кислород. При химическом выветривании из более сложных веществ образуются более простые. Химическое выветривание всегда ослабляет горные породы,
Биологическое выветривание осуществляется в результате жизнедеятельности живых организмов. Горные породы могут разрушаться механически – растущими корнями растений или при рытье нор животными, и химически – под воздействием веществ, содержащихся в помете или выделяемых микроорганизмами.

Процессы химического выветривания (в том числе и биологического химического выветривания) требуют воды и тепла. Поэтому они распространены в теплом и влажном климате.

Обратите внимание! Процесс выветривания – это сложный процесс, в котором одновременно участвуют и физические, и химические, и биологические факторы. Когда говорят о физическом или химическом выветривании, то имеют в виду фактор, преобладающий в данном конкретном случае.

Рельеф земной поверхности весьма разнообразен, но все это разнообразие сводится к двум основным формам рельефа – горам и равнинам.

Горой называют поднятие земной коры, значительно возвышающееся над общим уровнем местности и имеет ярко выраженные части – вершину, склоны и подошву (основание).

Одиночные горы встречаются довольно редко. Преимущественно одиночные горы представлены вулканами или остатками каких-то разрушенных древних гор. Гораздо чаще горы объединяются в большие группы и образуют так называемые горные страны, которые протягиваются в длину на несколько тысяч километров. Горные страны состоят из горных хребтов – линейно вытянутых групп гор. Понижение между горными хребтами называется горной долиной. Долины могут быть как продольными, так и поперечными.

По высоте горы подразделяются на низкие (до 1000 м), средние (от 1000 до 2000 м) и высокие (выше 2000 м). Высоту гор принято выражать в виде абсолютной высоты над уровнем моря, то есть относительно условного, принятого за ноль уровня свободной поверхности Мирового океана. В России абсолютные высоты точек земной поверхности отсчитывают от среднемноголетнего уровня Балтийского моря, определенного от нуля футштока в Кронштадте.

Для низких и средних гор характерна сглаженность рельефа – относительно пологие склоны, покрытые почвой и растительностью, и округлые вершины. Высокие горы отличаются крутизной скалистых склонов и остроконечностью вершин.

Давайте вспомним, что на физических картах горы окрашиваются оттенками оранжевого (коричневого) цвета по принципу «чем выше гора, тем темнее окраска».

Нагорьями называют обширные участки земной поверхности, представляющие собой сочетание плоскогорий, горных хребтов и массивов, и в целом расположенные на высоко поднятом пьедестале (свыше 1000 м). Иногда на нагорьях могут встречаться плоские котловины и долины. Нагорья формируются в тектонически подвижных областях.

Равнинами называют обширные участки земной поверхности с незначительными (до 200 м) колебаниями относительных высот.

По характеру поверхности равнины подразделяются на плоские, с ровной поверхностью, и холмистые, имеющие возвышенности и понижения. Холмистые равнины встречаются гораздо чаще, чем плоские.

По высоте (абсолютной) равнины подразделяются на низменности (высота до 200 м), возвышенности (высота от 200 до 500 м) и плоскогорья (высота более 500 м).

Пример низменности – Западно-Сибирская низменность.

Пример возвышенности – Восточно-Европейская равнина.

Пример плоскогорья – Среднесибирская равнина.

Возвышенная равнина с ровной или относительно ровной поверхностью, ограниченная отчетливо выраженными уступами от соседних равнинных пространств, называется плато.
Понижения суши, расположенные ниже уровня океана, и замкнутые со всех или почти со всех сторон, называются впадинами. Впадины на физических картах окрашиваются темно-зеленым цветом.

Пример впадины – Байкальский рифт (впадина озера Байкал).

Рельеф дна Мирового океана, скрытый под толщей воды, столь же разнообразен, как и рельеф суши.

Вдоль побережья материков тянется шельф или мелководная материковая отмель, глубина которой не превышает 200 м. Шельф представляет собой подводную слабо наклоненную равниной. Он покрыт осадочными обломочными породами, которые приносят с суши реки. На внешней границе шельф круто перегибается, переходя в материковый склон, довольно крутой уступ, изрезанный во многих местах глубокими долинами. Глубина материкового склона составляет от 200 до 3000 м. Линия перегиба шельфа называется бровкой шельфа. Ширина шельфа колеблется от нескольких до 1500 километров. Шельф занимает около 8 % дна Мирового океана, а материковый склон – около 12 %.

Материковый склон переходит в океаническое дно, которое называется ложем океана, которое занимает примерно 75 % океанского дна.

Острова являются подводными горами, вершины которых поднимаются над водой. Помимо гор в Мировом океане существуют и глубоководные впадины, имеющие значительные глубины (свыше 6000 м). Самая глубокая точка Марианской впадины (или Марианского желоба), расположенной на западе Тихого океана, имеет глубину 10994 м ниже уровня моря.

Тектоника плит | Национальное географическое общество

Тектоника плит — это научная теория, объясняющая, как основные формы суши создаются в результате подземных движений Земли. Теория, утвердившаяся в 1960-х годах, трансформировала науки о Земле, объяснив многие явления, включая события горообразования, вулканы и землетрясения.

В тектонике плит самый внешний слой Земли, или литосфера, состоящий из коры и верхней мантии, разбит на большие скалистые плиты.Эти плиты лежат на частично расплавленном слое горной породы, называемом астеносферой. Из-за конвекции астеносферы и литосферы плиты перемещаются относительно друг друга с разной скоростью, от двух до 15 сантиметров (от одного до шести дюймов) в год. Это взаимодействие тектонических плит отвечает за множество различных геологических образований, таких как горный хребет Гималаи в Азии, Восточноафриканский рифт и разлом Сан-Андреас в Калифорнии, США.

Идея о перемещении континентов во времени была выдвинута еще до 20 века.Однако немецкий ученый Альфред Вегенер изменил научные дебаты. Вегенер опубликовал две статьи о концепции, называемой дрейфом континентов, в 1912 году. Он предположил, что 200 миллионов лет назад суперконтинент, который он назвал Пангеей, начал распадаться на части, и его части удалялись друг от друга. Континенты, которые мы видим сегодня, являются фрагментами этого суперконтинента. Чтобы подтвердить свою теорию, Вегенер указал на совпадающие горные породы и похожие окаменелости в Бразилии и Западной Африке. Вдобавок Южная Америка и Африка выглядели так, как будто они могли сложиться вместе, как кусочки пазла.

Несмотря на то, что сначала эта теория была отвергнута, в 1950-х и 1960-х годах теория набрала обороты, когда появились новые данные, подтверждающие идею дрейфа континентов. Карты дна океана показали массивную подводную горную цепь, которая почти опоясывала всю Землю. Американский геолог Гарри Гесс предположил, что эти хребты возникли в результате подъема расплавленной породы из астеносферы. Когда она вышла на поверхность, горная порода остыла, образовав новую корку и растянув морское дно от гребня конвейерным движением.Миллионы лет спустя кора исчезнет в океанских желобах в местах, называемых зонами субдукции, и вернется на Землю. Магнитные данные со дна океана и относительно молодой возраст океанической коры подтвердили гипотезу Гесса о расширении морского дна.

С теорией тектоники плит возник один назойливый вопрос: большинство вулканов находится над зонами субдукции, но некоторые образуются далеко от этих границ плит. Как это можно объяснить? Окончательный ответ на этот вопрос дал в 1963 году канадский геолог Джон Тузо Уилсон.Он предположил, что цепи вулканических островов, подобные Гавайским островам, создаются фиксированными «горячими точками» в мантии. В этих местах магма продвигается вверх через движущуюся плиту морского дна. По мере того, как плита движется над горячей точкой, формируются один вулканический остров за другим. Объяснение Уилсона еще раз подтвердило тектонику плит. Сегодня эта теория принята почти повсеместно.

3.3 Внутренняя структура Земли — Физическая география и стихийные бедствия

Чтобы понять детали тектоники плит, нужно сначала понять слои Земли.Человечество не имеет достаточной информации из первых рук относительно того, что находится ниже; большая часть того, что мы знаем, собрано из моделей, сейсмических волн и предположений, основанных на метеоритном материале. В целом Землю можно разделить на слои в зависимости от химического состава и физических характеристик. (2 Тектоника плит — Введение в геологию, без даты)

«Врезка Земли и атмосферы» Геологической службы США находится под лицензией общественного достояния.

Химические слои

Земля имеет три основных подразделения в зависимости от их химического состава, что означает химический состав.Действительно, существует бесчисленное множество вариаций в составе по всей Земле, но происходят только два значительных изменения, приводящие к трем различным химическим слоям.

«Diagram of Earth» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.

Корка

Самый внешний химический слой и слой, на котором в настоящее время проживают люди, известен как кора . Кора бывает двух типов: континентальная кора , которая имеет относительно низкую плотность и имеет состав, похожий на гранит, и океаническая кора , которая имеет относительно высокую плотность (особенно когда она холодная и старая) и имеет состав похож на базальт.В нижней части коры породы становятся более пластичными и менее хрупкими из-за дополнительного тепла. Следовательно, землетрясения обычно происходят в верхних слоях земной коры.

В основании земной коры происходит существенное изменение сейсмической скорости, называемое разрывом Mohorovičić Discontinuity или Moho для краткости, обнаруженным Андрией Мохоровичем (произносится как мо-хо-ро-ви-чич) в 1909 году путем изучения сейсмические волновые тропы в его родной Хорватии. Это вызвано резким изменением состава между мантией и корой.Мохо находится на глубине около 5 км под океанами. Под континентами средний показатель составляет около 30-40 км, за исключением значительного горообразования, известного как орогенез , где эта толщина примерно удвоена.

Мантия

Мантия — слой ниже коры и выше ядра. Это наиболее значительный по объему слой, простирающийся от подошвы коры до глубины около 2900 км. Большая часть того, что мы знаем о мантии, исходит от сейсмических волн, хотя некоторая прямая информация может быть получена из частей дна океана, которые выходят на поверхность, известных как офиолиты.Кроме того, внутри магмы находятся ксенолиты, которые представляют собой небольшие глыбы нижней породы, выносимые на поверхность в результате извержений. Эти ксенолиты состоят из перидотита породы, который в масштабе магматических пород является ультраосновным. Мы предполагаем, что большая часть мантии состоит из перидотита.

Ядро

Ядро Земли, которое имеет как жидкие, так и твердые компоненты, в основном состоит из железа, никеля и кислорода. Впервые обнаруженный в 1906 году путем изучения сейсмических данных, потребовалось объединение моделирования, астрономических наблюдений и сейсмических данных, чтобы прийти к идее, что ядро ​​в основном состоит из металлического железа.Метеориты содержат гораздо больше железа, чем обычные поверхностные породы, и если бы Землю сформировал метеоритный материал, то ядро ​​образовалось бы в виде плотного материала (включая железо и никель), который опустился бы к центру Земли под его весом, когда образовалась планета, нагреваясь. Земля интенсивно.

Физические уровни

Землю также можно разбить на пять отдельных физических слоев в зависимости от того, как каждый слой реагирует на стресс. Хотя есть некоторое совпадение в химических и физических обозначениях слоев, а именно на границе ядро-мантия, между двумя системами есть существенные различия.(2 Тектоника плит — Введение в геологию, без даты)

«Субдукция» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

Литосфера

Литосфера , слово «litho» означает «скала», является самым внешним физическим слоем Земли. Включая кору, он имеет как океаническую, так и континентальную составляющую. Океаническая Литосфера , имеющая толщину от нуля (при формировании новых плит на срединно-океаническом хребте) до 140 км, тонкая и жесткая. Континентальная литосфера пластичнее (особенно с глубиной) и в целом толще, от 40 до 280 км. Самое главное, литосфера не сплошная. Он разбит на несколько сегментов, которые геологи называют плитами. Граница плиты — это место, где две плиты встречаются и перемещаются друг относительно друга. Именно на границах плит и вблизи них можно увидеть реальное действие тектоники плит, включая горообразование, землетрясения и вулканизм.

Астеносфера

Астеносфера , где «астено» означает слабый, — это слой под литосферой.Самым отличительным свойством астеносферы является движение. В то время как он остается твердым, в геологических временных масштабах он будет течь и двигаться, потому что он механически слаб. В этом слое, частично вызванное конвекцией интенсивного внутреннего тепла, движение позволяет литосферным плитам двигаться. Поскольку определенные типы сейсмических волн проходят через астеносферу, мы знаем, что она является твердой, по крайней мере, на коротких временных масштабах прохождения сейсмических волн. Глубина и распространение астеносферы зависят от тепла и могут быть очень мелкими в срединно-океанических хребтах и ​​очень глубокими во внутренних частях плит и под горами.

Мезосфера

Мезосфера , или нижняя мантия , как ее иногда называют, более жесткая и неподвижная, чем астеносфера, хотя и горячая. Это можно объяснить повышенным давлением с глубиной. На глубине примерно от 410 до 660 км мантия находится в переходном состоянии, так как минералы с одинаковым составом меняются в различные формы, что продиктовано условиями повышения давления. Это показывают изменения скорости сейсмических волн, и эта зона также может быть физическим препятствием для движения.Ниже этой зоны мантия однородна и однородна, так как никаких существенных изменений не происходит до тех пор, пока не будет достигнуто ядро.

Внешний слой ядро ​​ — единственный слой жидкости, обнаруженный на Земле. Он начинается с глубины 2890 км (1795 миль) и простирается до 5150 км (3200 миль). Инге Леманн, датский геофизик, в 1936 году на основе анализа сейсмических данных первой доказала наличие твердого внутреннего ядра внутри жидкого внешнего ядра. Твердое внутреннее ядро ​​имеет толщину около 1220 км (758 миль), а внешнее ядро ​​- около 2300 км (1429 миль).

Кажется противоречивым, что самая горячая часть Земли существенна, поскольку высокие температуры обычно приводят к плавлению или кипению. Твердое внутреннее ядро ​​ можно объяснить, понимая, что огромное давление препятствует плавлению, хотя по мере того, как Земля охлаждается теплом, текущим наружу, внутреннее ядро ​​со временем становится немного больше. Поскольку жидкое железо и никель во внешнем ядре движутся и конвектируются, они становятся наиболее вероятным источником магнитного поля Земли.Это критически важно для поддержания атмосферы и условий на Земле, которые делают ее пригодной для жизни. Отсутствие конвекции внешнего ядра и магнитного поля Земли может лишить атмосферу большинства газов, необходимых для жизни, и высушить планету, как это случилось с Марсом.

«Структура Земли» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.

Фундаментальным объединяющим принципом геологии и горного цикла является теория Тектоника плит .Тектоника плит описывает, как слои Земли перемещаются относительно друг друга. В частности, внешний слой делится на тектонические или литосферные плиты. Когда тектонические плиты плавают в подвижном слое под астеносферой, они сталкиваются, скользят мимо друг друга и разделяются. На границах этих плит создаются важные формы рельефа, и породы, составляющие тектонические плиты, движутся через цикл горных пород.

Ниже приводится сводка слоев Земли на основе химического состава (или химического состава слоев).Земля состоит из трех основных геологических слоев, основанных на химическом составе — кора, мантия и ядро. Самый внешний слой — это кора и состоит в основном из кремния, кислорода, алюминия, железа и магния. Есть два типа коры: континентальная и океаническая. Континентальная кора имеет толщину около 50 километров (30 миль), представляет большую часть континентов и состоит из вулканических и осадочных пород низкой плотности. Океаническая кора имеет толщину примерно 10 километров (6 миль), составляет большую часть дна океана и покрывает около 70 процентов планеты. Океаническая кора — это высокоплотные изверженные породы базальтового типа. Движущиеся тектонические плиты состоят из коры, а некоторые из следующих слоев земли называются мантией и . Кора и эта часть верхней мантии жесткие и называются литосферой и составляют тектонические плиты.

Континенты

Самым старым континентальным скалам миллиарды лет, так что у континентов было много времени, чтобы с ними столкнуться. Конструктивные силы вызывают рост физических объектов на поверхности Земли, известных как формы рельефа. Деформация земной коры — когда кора сжимается, разрывается или скользит мимо другой коры — приводит к образованию холмов, долин и других форм рельефа. Горы поднимаются, когда континенты сталкиваются, когда одна плита океанской коры погружается под другую, или плита континентальной коры образует цепочку вулканов. Осадки откладываются, чтобы сформировать формы рельефа, такие как дельты. Извержения вулканов также могут быть разрушительными силами, разносящими рельеф на части.Деструктивная сила выветривания и эрозии изменяет рельеф. Вода, ветер, лед и гравитация — основные силы эрозии.

Океанические бассейны

Все океанические бассейны моложе 180 миллионов лет. Хотя океанические бассейны начинаются там, где океан встречается с сушей, континент простирается вниз до морского дна, поэтому окраина континента состоит из континентальной коры.

Само дно океана не плоское. Наиболее отличительной особенностью является горный хребет, который проходит через большую часть океанического бассейна, известный как срединно-океанический хребет.Океанские впадины — это самые глубокие места океана, многие из которых находятся на краю Тихого океана. Цепи вулканов также встречаются в центре океанов, например, вокруг Гавайев. На дне океана встречаются плоские равнины, покрытые грязью.

«Elevation» — это NOAA под лицензией Public Domain.

изостази | геология | Britannica

Рассмотрим теорию изостазии как объяснение форм рельефа и геологического цикла

Теория изостазии.

Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи

isostasy , идеальный теоретический баланс всех больших частей литосферы Земли, как если бы они плавали в более плотном нижележащем слое, астеносфере, части верхней мантии, состоящей из из слабой пластичной породы, которая находится на глубине примерно 110 км (70 миль) от поверхности. Изостази контролирует региональные возвышения континентов и дна океана в соответствии с плотностью подстилающих их пород.Предполагается, что воображаемые колонны одинаковой площади поперечного сечения, поднимающиеся от астеносферы к поверхности, имеют одинаковый вес повсюду на Земле, даже несмотря на то, что их составные части и высота их верхних поверхностей значительно различаются. Это означает, что избыток массы, рассматриваемый как материал над уровнем моря, как в горной системе, происходит из-за дефицита массы или корней с низкой плотностью ниже уровня моря. Следовательно, высокие горы имеют корни с низкой плотностью, которые уходят глубоко в нижележащую мантию.Концепция изостазии сыграла важную роль в развитии теории тектоники плит.

В 1735 году экспедиции над Андами, возглавляемые Пьером Бугером, французским фотометристом и первым, кто измерил горизонтальное гравитационное притяжение гор, отметили, что Анды не могут представлять собой выступ скалы, лежащий на твердой платформе. Если это так, то отвес следует отклонить от истинной вертикали на величину, пропорциональную гравитационному притяжению горного хребта.Прогиб был меньше ожидаемого. Примерно столетие спустя аналогичные расхождения были обнаружены сэром Джорджем Эверестом, генеральным инспектором Индии, в исследованиях к югу от Гималаев, что указывает на отсутствие компенсирующей массы под видимыми горными цепями.

Подробнее по этой теме

тектоника плит: Изостази

Вегенер указал, что концепция isostasy (идеальный теоретический баланс всех больших частей литосферы Земли. ..

В теории изостазии масса над уровнем моря поддерживается ниже уровня моря, и, таким образом, существует определенная глубина, на которой общий вес на единицу площади вокруг Земли одинаков; это известно как глубина компенсации. Глубина компенсации была принята равной 113 км (70 миль) в соответствии с концепцией Хейфорда-Боуи, названной в честь американских геодезистов Джона Филмора Хейфорда и Уильяма Боуи. Однако из-за изменения тектонических условий идеальная изостазия достигается, но редко достигается, а некоторые регионы, такие как океанические желоба и высокие плато, изостатически не компенсируются.

Гипотеза Эйри утверждает, что земная кора представляет собой более твердую оболочку, плавающую на более жидком субстрате с большей плотностью. Сэр Джордж Бидделл Эйри, английский математик и астроном, предположил, что кора имеет равномерную плотность на всем протяжении. Однако толщина корового слоя неоднородна, и поэтому эта теория предполагает, что более толстые части коры погружаются глубже в субстрат, в то время как более тонкие части подпитываются им. Согласно этой гипотезе, горы имеют корни под поверхностью, которые намного больше, чем их выражение на поверхности.Это аналог айсберга, плавающего на воде, в котором большая часть айсберга находится под водой.

Гипотеза Пратта, разработанная Джоном Генри Праттом, английским математиком и англиканским миссионером, предполагает, что земная кора имеет одинаковую толщину ниже уровня моря, а ее основание повсюду поддерживает равный вес на единицу площади на глубине компенсации. По сути, это говорит о том, что области Земли с меньшей плотностью, такие как горные хребты, выступают над уровнем моря выше, чем области с большей плотностью.Объяснение этому состояло в том, что горы возникли в результате расширения вверх локально нагретого материала земной коры, который после охлаждения имел больший объем, но меньшую плотность.

Гипотеза Хейсканена, разработанная финским геодезистом Вейкко Алексантери Хейсканеном, является промежуточной или компромиссной гипотезой между гипотезами Эйри и Пратта. Эта гипотеза утверждает, что примерно две трети топографии компенсируется образованием корней (модель Эйри) и одна треть земной корой над границей между корой и субстратом (модель Пратта).

9.4 Изостази — Физическая геология

Теория утверждает, что мантия способна конвектировать из-за своей пластичности, и это свойство также допускает другой очень важный земной процесс, известный как изостазия . Буквальное значение слова изостазия — «равная неподвижность», но значение, лежащее в основе этого принципа, заключается в том, что земная кора плавает на мантии, как плот, плывущий по воде, а не , покоящийся на мантии, как плот сидит на земле.

Взаимосвязь между корой и мантией проиллюстрирована на рис. 9.16. Справа — пример неизостатической связи между плотом и твердым бетоном. Можно нагружать плот большим количеством людей, и он все равно не утонет в бетоне. Слева изостатическая связь между двумя разными плотами и бассейном, полным арахисового масла. С одним человеком на борту плот плывет высоко в арахисовом масле, но с тремя людьми он опускается опасно низко.Здесь мы используем арахисовое масло, а не воду, потому что его вязкость более точно отражает взаимосвязь между коркой и мантией. Хотя его плотность примерно такая же, как у воды, арахисовое масло гораздо более вязкое (жесткое), поэтому, хотя плот на трех человек будет погружаться в арахисовое масло, он будет делать это довольно медленно.

Рисунок 9.16 Иллюстрация неизостатической взаимосвязи между плотом и твердой землей (справа) и изостатической взаимосвязи между плотом и арахисовым маслом (слева).[SE]

Отношение земной коры к мантии аналогично отношению плотов к арахисовому маслу. Плот с одним человеком плывет удобно высоко. Даже с тремя людьми на нем плот менее плотный, чем арахисовое масло, поэтому он плавает, но для этих трех человек он плавает слишком низко. Кора со средней плотностью около 2,6 грамма на кубический сантиметр (г / см3) менее плотная, чем мантия (средняя плотность около 3,4 г / см3 у поверхности, но больше, чем на глубине), и поэтому плавает на «пластиковой» мантии. Когда к коре добавляется больше веса в процессе горообразования, она медленно опускается глубже в мантию, и мантийный материал, который там был, отодвигается (рис. 9.17, слева). Когда этот вес снимается за счет эрозии в течение десятков миллионов лет, кора отталкивается, и мантийная порода течет обратно (рис. 9.17, справа).

Рис. 9.17 Иллюстрация изостатической взаимосвязи между корой и мантией. После периода горообразования к части коры добавилась масса, и утолщенная кора продвинулась вниз в мантию (слева).В течение следующих десятков миллионов лет горная цепь размывается, и кора восстанавливается (справа). Зеленые стрелки обозначают медленный мантийный поток. [SE]

Кора и мантия аналогично реагируют на оледенение. Толстые скопления ледникового льда добавляют вес коре, и по мере того как нижележащая мантия сжимается в стороны, кора опускается. Этот процесс проиллюстрирован для современного ледникового покрова Гренландии на рис. 9.18. Толщина ледяного щита Гренландии в этом месте составляет более 2500 м, а кора под самой толстой частью опустилась до такой степени, что она находится ниже уровня моря на обширной территории. Когда лед в конце концов тает, кора и мантия будут медленно восстанавливаться, но полное восстановление, вероятно, займет более 10 000 лет.

Рисунок 9.18a Поперечное сечение коры в северной части Гренландии (Толщина льда основана на данных НАСА и Центра дистанционного зондирования ледяного покрова, но толщина коры меньше, чем должна быть, иллюстрацию.) Максимальная толщина льда более 2500 м. Красные стрелки показывают давление на мантию, направленное вниз из-за массы льда.Рис. 9.18b. Изображение ситуации после полного таяния ледникового покрова, процесса, который может произойти в течение 2000 лет, если люди и их правительства будут продолжать игнорировать изменение климата. Изостатический отскок мантии не сможет угнаться за такой скоростью таяния, поэтому в течение нескольких тысяч лет центральная часть Гренландии будет оставаться близко к уровню моря, а в некоторых областях даже ниже уровня моря. этот полный отскок мантии под Гренландией займет более 10 000 лет.

Вам может быть интересно, как это возможно, что мантия Земли достаточно жесткая, чтобы сломаться во время землетрясения, и все же она конвектирует и течет как очень вязкая жидкость. Объяснение заключается в том, что мантия ведет себя как неньютоновская жидкость, а это означает, что она по-разному реагирует на напряжения в зависимости от того, как быстро они прикладываются. Хорошим примером этого является поведение материала, известного как Silly Putty, который может отскочить и сломаться, если вы резко потянете за него, но будет деформироваться жидким образом, если давление будет прикладываться медленно.На этой фотографии Silly Putty была помещена над отверстием в стеклянной столешнице и под действием силы тяжести медленно перетекла в отверстие. Мантия будет течь, когда она будет находиться под медленным, но постоянным напряжением растущего (или тающего) ледяного покрова.

[https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Silly_putty_dripping.jpg]

Рис. 9.19. Текущие скорости изостатического подъема после ледникового периода (зеленые, синие и пурпурные оттенки) и опускания (желтый и оранжевый). Опускание происходит там, где мантия медленно возвращается к областям, которые испытывают послеледниковый подъем. [Из: Paulson, A., S. Zhong, and J. Wahr. Вывод вязкости мантии по данным GRACE и относительного уровня моря, Geophys. J. Int. (2007) 171, 497–508. Доступ по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Hudson_Bay#/media/File:PGR_Paulson2007_Rate_of_Lithospifer_Uplift_due_to_PGR.png]

Значительные части Канады все еще восстанавливаются в результате потери ледникового льда за последние 12 тыс. Лет назад, и, как показано на рис. 9.19, другие части мира также испытывают изостатический отскок. Наибольшая скорость подъема наблюдается на большой территории к западу от Гудзонова залива, где ледяной щит Лаурентиды был самым толстым (более 3000 м).Лед окончательно покинул этот регион около 8000 лет назад, и в настоящее время кора восстанавливается со скоростью почти 2 см / год. Сильный изостатический отскок также имеет место в северной Европе, где Фенно-Скандийский ледяной щит был самым толстым, и в восточной части Антарктиды, где также произошла значительная потеря льда в голоцене.

Есть также обширные области проседания, окружающие бывшие ледяные покровы Лаурентиды и Фенно-Скандинавии. Во время оледенения мантийная порода ускользнула из областей под основными ледяными щитами, и теперь этот материал медленно течет обратно, как показано на рисунке 9.18b.

Упражнение 9.4 Плотность горных пород и изостазия

Плотность (также известная как «удельный вес») ряда распространенных минералов приведена в таблице ниже. Также приведены приблизительные пропорции этих минералов в континентальной коре (типичным примером является гранит), океанической коре (в основном базальт) и мантии (в основном в породе, известной как перидотит). Предполагая, что у вас есть 1000 см3 каждого типа породы, оцените соответствующую плотность породы. Для каждого типа породы вам нужно будет умножить объем различных минералов в породе на их плотность, а затем сложить эти числа, чтобы получить общий вес 1000 см3 этой породы.Плотность — это число, деленное на 1000. Первый сделан для тебя.

Если континентальная кора (представленная гранитом) и океаническая кора (представленная базальтом) похожи на плоты, плавающие по мантии, что это говорит вам о том, насколько высоко или низко они должны плавать?

Эта концепция проиллюстрирована ниже. Пунктирная линия предназначена для справки и показывает точки на одинаковом расстоянии от центра Земли.

Структура Земли

Эта основная идея исследуется через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Студентам особенно трудно понять, что находится под поверхностью Земли, потому что это выходит за рамки их непосредственного опыта наблюдений.Хотя студенты будут видеть изображения извергающихся вулканов и знать о землетрясениях, идея о том, что скалы и континенты постоянно перемещаются как часть огромных, но относительно тонких тектонические плиты очень сложны, поскольку они создают существенное несоответствие с тем, что мы можем видеть. Это несоответствие становится еще более серьезным с проблемой времени, учитывая, что периоды времени, связанные с движением тектонических плит, огромны; намного больше всего, с чем студенты сталкивались раньше. Это полностью контрастирует с чрезвычайно коротким (с геологической точки зрения) временем, которое у них было на их представления о землетрясениях и извержениях вулканов.

Эти идеи также связаны с идеей фокуса. Геологическое время.

Студенты видят:

• почва может простираться на несколько километров под поверхностью Земли
• лава в вулканах исходит из центра Земли, она выталкивается на поверхность
• формы рельефа, такие как горы, моря и континенты Не менять. Они всегда были там, где сейчас
• под Землей есть центральные огни, магниты и подземные моря
• кора плавает в море жидких горных пород, т.е.е. Земля содержит только расплавленную породу, за исключением твердой коры.

Исследования: Блейк (2005), Даль (2006), Филипс (1991)

Студенты часто считают, что землетрясения происходят, когда солнце нагревает поверхность Земли, заставляя ее расширяться и трескаться, в то время как другие считают, что землетрясения возникают.

Помимо веры в то, что лава исходит из центра Земли, другие представления о вулканах включают:

• вулканы не встречаются в холодном климате, только в теплых областях; на них нет снега
• вулканы становятся активными и извергаются, когда они становятся слишком заполненными лавой.

Исследования: Dove (1998), Bezzi & Happs (1994)

Когда учеников просят нарисовать эскиз того, что лежит у них под ногами, они часто рисуют схему, аналогичную показанному ниже примеру, на которой изображены грязь, кости и т. Д. корни и скалы под поверхностью с возможностью некоторых слоев, включая лаву.

Исследование: Skamp (2004)

Научная точка зрения

Это примерно 6400 км от поверхности Земли до ее центра.Для удобства расстояния ниже выражены в процентах от этого числа, а также даны напрямую. Свидетельства землетрясений, вулканов и вулканических пород (которые иногда содержат фрагменты того, что считается материалом верхней мантии) предполагают, что Земля состоит из четырех основных слоев.

кора , которая твердая, может иметь толщину до 6 км в некоторых океанических областях и обычно около 35 км (около 0,5%) в континентальных областях. Почва там, где она есть, образует очень тонкий слой толщиной не более метров. Мощность коры редко превышает 50 км.

мантия состоит из горного материала, который более плотный, чем кора, имеет толщину около 2900 км (0,5 — 46%) и преимущественно твердый, хотя локализованное плавление может происходить из-за высокого давления. Он может показать пластическое течение так же, как лед «течет» в ледниках. Последствиями этого потока являются движения тектонических плит и, как следствие, землетрясения и извержения вулканов.

Внешнее ядро ​​ простирается от 2900 до 5150 км (46% — 81%) ниже поверхности.Он жидкий и состоит преимущественно из железа, материала, намного более плотного, чем горные породы в мантии и коре, с небольшим количеством других элементов. Магнитное поле Земли является результатом конвекционных токов в этом внешнем железном ядре.

Плотный внутреннее ядро ​​ простирается от 5150 до 6370 км (оставшиеся 19%) ниже поверхности Земли. Он прочный и сделан из почти чистого железа.

Расплавленная порода, являющаяся частью вулканических извержений, вытекает из нижней коры и верхней части мантии.Обычно он возникает на глубине не более 100 км (1,5%) от поверхности Земли. Материал сердцевины никогда не достигает поверхности.

Кора и верхний слой мантии до глубины около 100 км (1,5%) называются литосферой. Литосфера литосфера твердая и жесткая. Этот слой состоит из 14 основных и ряда второстепенных тектонических плит. Эти твердые плиты несут как континенты, так и океаны и движутся по верхней части мантии. Высокая температура и очень высокое давление означают, что породы в этой верхней части мантии могут течь медленно, но, как и лед в ледниках, было бы неправильно говорить, что они жидкие.

См. Веб-сайты, перечисленные в Дополнительные ресурсы для расширения вашего понимания.

Критические идеи преподавания

• Тектоника плит — очень хороший пример «большой» научной идеи, которая полезна, поскольку объясняет так много связанных с Землей явлений.
• Поверхность Земли состоит из ряда огромных плит толщиной до 100 км, которые движутся со скоростью от 2 до 15 см в год.
• Вулканы и землетрясения в значительной степени являются следствием движения плит и часто происходят на краях этих плит.
• Земные ученые предположили, что Земля состоит из слоев. Эта модель основана на данных о землетрясениях, вулканах, типах горных пород и магнитном поле Земли.

Изучите взаимосвязь между представлениями о строении Земли в Карты развития концепции — изменения поверхности Земли и тектоники плит.

Понимание многослойной природы Земли играет центральную роль в понимании тектоники плит и науки о Земле.Геологические процессы, такие как движение континентов, образование гор, распространение землетрясений и вулканов по всему миру, а также аспекты эволюции (включая создание уникальной флоры и фауны Австралии и распространение окаменелостей) — все это зависит от понимания тектоники плит — очень медленное движение твердых континентальных плит через пластичный нижний слой.

Эта тема также позволяет студентам изучить, как ученые строят понимание и объяснения вещей, которые они не могут непосредственно наблюдать. «Как они могут знать?» Может быть важной темой для изучения в этом контексте.

Хотя информация на следующем веб-сайте не подходит для учащихся этого уровня, она включена сюда как ресурс для учителей, поскольку дает хорошее объяснение того, как ученые Земли используют ударные волны от землетрясений для получения информации о размерах и размерах землетрясений. свойства основных слоев Земли.

Исследование: Flick & Lederman (2006)

Учебная деятельность

Поскольку учащиеся обычно наблюдают только небольшие изменения на поверхности Земли, просмотр видео и анимированных веб-сайтов, показывающих драматические преобразования земли, вряд ли изменит существующие взгляды учащихся.Студенты должны познакомиться с идеей, что небольшие геологические изменения в масштабе времени человека приведут к очень значительным изменениям в масштабе геологического времени.

Предварительные взгляды студентов должны быть выявлены, а затем их понимание должно быть направлено и развито посредством обсуждения и практических занятий. Должна быть предоставлена ​​возможность создавать модели, рисовать диаграммы и манипулировать моделями, чтобы помочь студентам объяснить свои идеи. Построение диаграмм и моделей также помогает учащимся рассматривать невидимые внутренние части Земли как часть всей земной системы, в отличие от их обычной точки зрения, как наблюдателя, находящегося на очень небольшом участке поверхности Земли.

Расскажите о существующих идеях учащихся

После предварительного обсуждения размеров Земли и того, что может быть внутри, попросите учащихся в небольших группах нарисовать на больших листах бумаги круг, чтобы изобразить поперечное сечение Земли. Попросите их представить себе туннель, идущий к центру Земли из-под их ног, и попросите их описать все, с чем им придется столкнуться на пути к центру. Приведенные ниже вопросы следует обсудить, но не получить на них ответов до того, как ученики завершат свои плакаты с объектами, с которыми, по их мнению, они могут столкнуться.

Можно задать следующие вопросы:

• Насколько глубокая почва?
• Где первые скалы?
• Где бы вы нашли лаву?
• Откуда берется лава?
• Каково это в центре?

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Затем учащиеся могут показать классу свои плакаты и обсудить их общие аспекты. Возможно, некоторые студенты слышали такие термины, как кора, мантия и ядро.Плакаты можно сохранить для дальнейшего размышления о том, как идеи учащихся могут измениться после изучения этой темы.

Испытайте некоторые существующие идеи

Учитель может нарисовать круг радиусом 1 м, чтобы представить Землю (масштаб 1 м = 64000 км), и попросить учеников предсказать и нарисовать, используя этот масштаб, следующее:

• Самая глубокая скважина Земли дыра на Кольском полуострове, Россия, 1994 (около 2 мм)
• источник вулканической лавы (около 16 мм)
• средняя глубина почвы (намного тоньше волоса)

После этого можно обсудить предсказания ученика и сделать правильный выбор. глубины показаны и противопоставлены прогнозам.Позже студенты, которые исследовали слои Земли, могут отметить следующие особенности, используя ту же шкалу:

• кора (около 5 мм от поверхности)
• мантия (между 5 мм и 450 мм от поверхности)
• внешнее ядро (между 450 мм и 810 мм от поверхности)
• внутреннее ядро ​​(внутренний круг с радиусом около 190 мм)

Студенты сами решают часть ответов

Студенты могут исследовать, насколько хорошо звуковые волны проходят через металлическую ограду по сравнению с рельсами из других материалов.Они могли экспериментировать со звуковыми волнами, создаваемыми постукиванием карандаша по столешницам из разных материалов. Подобно тому, как движение звуковых волн в каждом из этих объектов может многое рассказать нам о материалах, из которых они построены, волны землетрясений, проходящие через Землю, также предоставляют доказательства существования геологических структур, которые невозможно увидеть. Поощряйте студентов исследовать, как ученые развивают идеи о недрах Земли, учитывая, что их нельзя рассматривать напрямую.Учащиеся также могут исследовать причины землетрясений и извержений вулканов и то, что они говорят нам о внутренней структуре Земли, и представлять свои выводы с помощью графических органайзеров, таких как диаграммы Венна или концептуальные карты (см. Графические организаторы).

Свидетельства геологических структур см. На следующих веб-сайтах:

Практика использования и построения предполагаемой полезности научных моделей

Еще в 1912 году Альфред Вегенер предложил спорную теорию движения континентов в своей книге «Происхождение континентов». и океаны ».Он был убежден, что идентичные ископаемые останки с разных континентов подтверждают, что многие континенты когда-то были соединены вместе и с тех пор разделились, чтобы медленно дрейфовать по поверхности Земли. Его первоначальное предложение высмеивалось большей частью научного сообщества Земли более 50 лет; только в 1960-х годах была установлена ​​причина этого континентального движения, и эта теория получила широкое признание.

Студенты могли исследовать предложение Вегенера о дрейфе континентов и исследовать типы свидетельств, которые Вегенер использовал в поддержку своего первоначального предложения.Они могут создать плакат или презентацию в формате PowerPoint, в которой кратко рассказывается история первоначального осмеяния теории Вегенера и ее окончательного принятия научным сообществом. Студенты могут составить список множества различных наблюдаемых явлений, которые объясняются движением континентов.

Информацию о жизни Вегенера и его теории дрейфа континентов можно найти на следующих сайтах:

Исследование: Хельман (1998)

Содействовать размышлению и прояснению существующих идей

Студенты могут изучить популярную историю, такую ​​как «Жюль Верн». Путешествие к центру Земли »или одна из многих адаптаций к фильму, вдохновленных книгой.Студентов можно попросить определить научные неточности в рассказе. Затем учащиеся могут описать собственное воображаемое путешествие внутрь Земли, используя свои знания точных наук. Небольшие группы студентов могут стать экспертами в различных зонах и выступать в качестве гидов во время тура, который может быть построен в масштабе вдоль коридора, например. если 1 мм = 1 км, длина пути составляет 6,4 метра. Другой полезный рассказ может быть «Волшебный школьный автобус внутри Земли», Коул (1987).

Аналогичное мероприятие, а также другие мероприятия, которые могут быть адаптированы для этого уровня, описаны на веб-сайте Департамента наук о Земле и атмосфере Университета Пердью:

Уточнение и обобщение идей для / путем общения с другими

Студенты могут быть поддержаны провести аналогии для структуры Земли, а затем обсудить сильные стороны и (что важно) ограничения каждого из них.Всем классом ученики могли обсудить примеры, подобные приведенным ниже. Возможные сходства и различия включены, но студентов следует поощрять развивать свои собственные и обсуждать их.

Аналогия	Сходства	Различия
Земля похожа на персик.	Земля круглая. По сравнению с общим диаметром Земли горы и моря подобны пушистой кожуре персика.	Гладкая кожица персика на отличается от реального верхнего слоя Земли, который разорван на части. Мякоть персика не обладает текучестью (пластичностью) мантии. Твердый камень в центре персика отличается от жидкого внешнего ядра Земли и ее твердого внутреннего ядра.
Земля похожа на сваренное вкрутую яйцо, у которого вся скорлупа разбита.	Земля имеет слои.Между этими слоями есть четкие границы. Тонкая скорлупа, белок и желток яйца напоминают основные слои земной коры, мантии и ядра почти в масштабе.	Кусочки яичной скорлупы не двигаются, тогда как континентальные плиты продолжают медленно перемещаться по поверхности. Яйцо имеет одну внутреннюю часть (желток), тогда как Земля имеет твердое внутреннее ядро ​​и жидкое внешнее ядро.
Земля похожа на лук.	Земля состоит из нескольких слоев.	У луковицы много слоев, а у Земли только четыре. Слои Земли состоят из разных материалов, а все слои лука — из одного материала. Слои Земли относительно намного толще, чем кольца лука.

Практикуйтесь в использовании и построении воспринимаемой полезности научных моделей

Студенты могут использовать стену классной комнаты для создания коллажа, чтобы развить свои идеи о тектонике плит.Когда учащиеся находят различные явления, которые можно объяснить движением тарелок, они добавляют в коллаж фотографии, диаграммы, изображения и текст (интерактивная доска может быть здесь очень полезна).

Поощрять размышления о том, как изменились идеи студентов

Студентов можно попросить еще раз взглянуть на свои оригинальные рисунки структуры Земли и подумать о том, как изменились их взгляды. Попросите их перерисовать свои диаграммы в свете того, что они теперь знают. Каждая группа может повторно выступить перед классом и попросить разъяснений у других учеников.

Дополнительные ресурсы

Интерактивные обучающие объекты, связанные с наукой, можно найти на Страница ресурсов для учителей FUSE.

Чтобы получить доступ к интерактивному объекту обучения ниже, учителя должны войти в FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:

• Tectonics Investigator — этот учебный объект иллюстрирует и объясняет внутреннюю структуру Земли с помощью анимации и научных данных.
  Идентификатор учебного ресурса: 98CFY7

• Тектонические границы — этот учебный объект позволяет студентам применять различные тектонические силы к границам плит и сравнивать эффекты, когда плиты сталкиваются, разделяются или скользят мимо друг друга.
  Идентификатор учебного ресурса: SM9XAT

• Телешоу «Чудеса света»: Землетрясение — Учащиеся могут написать сценарий о землетрясениях для телешоу. Они помогают исследователю сортировать факты и изображения и использовать модельную структуру, образцы текста и изображений для построения объяснения.
  Идентификатор учебного ресурса: LDHMS4

Веб-сайты

Для получения информации о слоях Земли и соответствующих свидетельствах, подтверждающих их существование, посетите следующие сайты:

Isostasy — обзор | Темы ScienceDirect

7.4.1 Математическая основа

Комбинированное решение подхода 2 гравиметрической изостазии и модели изгиба может быть решено для определения SHC возмущающего потенциала (см. Уравнение 7.9):

(7.77) tnmTBSCI = −4πG (R − D ˜0) Δρ (R − D˜0R) n + 1βn ∗ 2n + 1CnK¯nm + (vnmTB + vnmS + vnmC + vnmI).

Давайте выполним сферический гармонический синтез с обеих сторон уравнения. (7,77); тогда соотношение между возмущающим потенциалом, создаваемым массами и структурой земной коры, и изгибной жесткостью становится:

(7.78) TTBSCI (R, θ, λ) = VTBSCI (R, θ, λ) −4πG (R − D˜0) Δρ∑n = 0∞ (R − D˜0R) n + 1βn ∗ 2n + 1 (n2 (n + 1) 2R4gΘ˜ + Δρ) −1∑m = −nnK¯nmYnm (θ, λ) = VTBSCI / Iso (R, θ, λ),

, где

(7.79) Θ˜ = {DRigif изгиб желательна жесткость ETe312 (1 − ν2), если желательна упругая толщина.

Ур. (7.79) указывает, какое количество желательно; жесткость при изгибе или толщину упругости можно оценить напрямую, если заданы ( T _e ), модуль Юнга ( E ) и коэффициент Пуассона (υ).

Ур.(7.78) — это основное уравнение, связывающее гравитационный потенциал масс земной коры с механическими свойствами литосферы. Параметр Θ˜ можно просто рассматривать как литосферную жесткость DRig, которую можно получить непосредственно из уравнения. (7,79). Кроме того, Θ˜ можно рассматривать как функцию от E , T _e и v, и T _e можно оценить из уравнения, когда даны E и v . Как формула(7.78) показывает, что ˜ не зависит от степени и порядка сферического гармонического ряда. Это означает, что Θ˜ можно оценить по каждой степени и порядку, но нет гарантии, что оценочные значения для ˜ будут такими же. Следовательно, разные значения Θ˜ будут получены в каждой точке со сферическими координатами (R, θ, λ), что не может быть реалистичным. Следовательно, лучший способ определить это — использовать полное разложение сферической гармоники или, другими словами, пространственную форму, а не использовать SHC или спектральную форму.

Ур. (7.78) дает изостатически уменьшенный возмущающий потенциал. Однако реальный возмущающий потенциал содержит все частоты гравитационного поля, в том числе исходящие от масс земной коры. Следовательно, та часть возмущающего потенциала, связанного с сублитосферой, должна быть удалена, если целью является оценка механических свойств литосферы; в противном случае оценки будут содержать отклонения от сублитосферных масс. Стюарт и Уоттс (1997) отметили, что SHC гравитационного поля, ограниченного степенью и порядком 15, исходят в основном из сублитосферы.Это означает, что эта часть сигнала должна быть удалена из реального гравитационного потенциала, чтобы исключить потенциал масс земной коры. В этом случае требуется гравитационная модель для удаления этих низкоуровневых SHC. Следует отметить, что степень и порядок 15 относятся к случаю, когда Земля считается слоем из двух тел. Другими словами, литосфера рассматривается как сферическая оболочка. Другими словами, глубина литосферы постоянна. Однако мы должны отметить, что глубина литосферы в некоторых местах больше или меньше, а это означает, что сублитосферные вклады в гравитационное поле находятся в даже более низких или более высоких степенях и порядках, чем 15.И наоборот, на некоторых участках литосфера тонкая, и из реальных данных следует удалить градусы выше 15. Таким образом, лучше переписать уравнение. (7.78) в следующем виде:

(7.80) T (R, θ, λ) −∑n = 0NLitho∑m = −nntnmYnm (θ, λ) = VTBSCI / Iso (R, θ, λ).

NLitho — это степень, с которой приходит гравитационный сигнал от сублитосферы, например 15, согласно Стюарту и Уоттсу (1997).

Чтобы найти оптимальное значение для Θ˜, необходимо выполнить прямое вычисление.Это означает, что следует учитывать интервал от 0 до максимального числа для жесткости или упругой толщины и делить его на меньшие заданные интервалы. После этого все значения вставляются в формулу. (7.80), чтобы увидеть, какой из них приближает правую часть к левой (левую). Это значение будет выбрано как оптимальное значение для упругой толщины или жесткости при изгибе.

Далее мы объясним, как уравнение. (7.80) и принцип выбранного оптимального значения упругой толщины или жесткости разработаны для некоторых выбранных данных спутниковой гравиметрии.

Слои Земли: кора, мантия и ядро, сейсмические неоднородности

Слои Земли (Внутреннее строение Земли)

Слои Земли ( Kelvinsong , из Wikimedia Commons)

• Внутренняя часть Земли состоит из нескольких концентрических слоев, из которых кора, мантия, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро ​​имеют важное значение благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам.
• Кора представляет собой силикатное твердое тело, мантия представляет собой вязкую расплавленную породу, внешнее ядро ​​представляет собой вязкую жидкость, а внутреннее ядро ​​представляет собой плотное твердое тело.

Посмотрите видео для лучшего и быстрого понимания

• Механически слои Земли можно разделить на литосферу, астеносферу, мезосферную мантию (часть мантии Земли ниже литосферы и астеносферы), внешнее ядро ​​ и внутреннее ядро ​​.
• Химически Землю можно разделить на кору , верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро ​​.

Корка

• Кора — это самый внешний слой Земли, составляющий 0,5–1,0% объема Земли и менее 1% массы Земли .
• Плотность увеличивается с глубиной, а средняя плотность составляет около 2,7 г / см ³ (средняя плотность земли 5,51 г / см³).
• Толщина коры колеблется в диапазоне 5-30 км для океанической коры и 50-70 км для континентальной коры .
• Толщина континентальной коры может превышать 70 км в районах крупных горных систем. В районе Гималаев его толщина достигает 70-100 км.
• Температура земной коры увеличивается с глубиной, достигая значений, как правило, в диапазоне от примерно 200 ° C до 400 ° C на границе с подстилающей мантией.
• Температура увеличивается на 30 ° C на каждый километр в верхней части земной коры.
• Внешнее покрытие земной коры состоит из осадочного материала, и ниже лежат кристаллические, магматические и метаморфические породы, которые имеют кислую природу.
• Нижний слой земной коры состоит из базальтовых и ультраосновных пород.
• Континенты состоят из более легких силикатов — оксид кремния + алюминий (также называемый сиал ), в то время как океаны имеют более тяжелые силикаты — кремнезем + магний (также называемый sima ) [Suess, 1831–1914 — эта классификация устарело (устарело)].
• Континентальная кора состоит из более легких ( кислых, ), , силиката натрия, калия, алюминия , таких как гранит .
• С другой стороны, океаническая кора состоит из плотных ( основных ) силиката железа и магния магматических пород, таких как базальта .

В геологии термин «кислый» относится к магматическим породам, которые относительно богаты элементами, образующими полевой шпат и кварц.

Он контрастирует с основными породами, относительно более богатыми магнием и железом.

Felsic — это горные породы, обогащенные более легкими элементами, такими как кремний, кислород, алюминий, натрий и калий.

Наиболее распространенные элементы земной коры

	Элемент	Приблизительно, мас.%
1	Кислород (O)	46.6
2	Кремний (Si)	27,7
3	Алюминий (Al)	8,1
4	Железо (Fe)	5,0
5	Кальций (Ca)	3.6
6	Натрий (Na)	2,8
7	Калий (К)	2,6
8	Магний (Mg)	1,5

ОС CIA

Самые многочисленные элементы Земли

Наиболее распространенные элементы земной коры ==> OS CIA

Самые многочисленные элементы Земли ==> iOS

Разрыв Мохоровича (Мохо)

• Разрыв Мохоровичича (Мохо) образует границу между корой и астеносферой (верховья мантии), где есть разрыв в скорости сейсмических волн.
• Это происходит на средней глубине около 8 километров под океанскими бассейнами и 30 километров под поверхностью континентов.
• Считается, что причиной образования Мохо является изменение состава горных пород от пород, содержащих полевой шпат , (вверху) до пород, не содержащих полевых шпатов (внизу).

Литосфера

• Литосфера — это жесткая внешняя часть Земли с толщиной от 10 до 200 км.
• Включает кору и верхнюю часть мантии .
• Литосфера разделена на тектонических плит (литосферных плит), и движение этих тектонических плит вызывает крупномасштабные изменения в геологической структуре Земли (складчатость, разломы).
• Источником тепла, который движет тектоникой плит, является изначальное тепло , оставшееся от образования планеты, а также радиоактивный распад урана, тория и калия в земной коре и мантии .

Мантия

• Он составляет около 83% объема Земли и занимает 67% массы Земли .
• Он простирается от разрыва Мохо до глубины 2 900 км.
• Плотность верхней мантии колеблется от 2,9 г / см ³ до 3,3 г / см ³ .
• Нижняя мантия простирается за пределы астеносферы . Он находится в твердом состоянии.
• Плотность составляет от 3,3 г / см ³ до 5,7 г / см ³ в нижней мантии.
• Мантия сложена силикатными породами, богатыми железом и магнием относительно вышележащей коры.
• Что касается составляющих элементов, мантия состоит из 45% кислорода, 21% кремния, и 23% магния (OSM) .
• В мантии температуры колеблются от примерно 200 ° C на верхней границе с корой до примерно 4000 ° C на границе ядро-мантия.
• Из-за разницы температур существует конвективная циркуляция материала в мантии (хотя она и является твердой, высокие температуры внутри мантии делают силикатный материал достаточно пластичным).
• Конвекция мантии выражается на поверхности через движения тектонических плит.
• Условия высокого давления должны снизить сейсмичность мантии. Однако в зонах субдукции землетрясения наблюдаются на глубине до 670 км (420 миль).

Астеносфера

• Верхняя часть мантии называется астеносферой (астено означает слабая).
• Он расположен чуть ниже литосферы и простирается до 80-200 км .
• Это очень вязкий, механически слабый и пластичный , и его плотность выше, чем у корки.
• Эти свойства астеносферы способствуют тектоническому движению плит и изостатическим корректировкам (приподнятая часть в одной части области земной коры уравновешивается пониженной частью в другой).
• Это главный источник магмы , который выходит на поверхность во время извержений вулканов.

Внешнее ядро ​​

• Внешнее ядро, окружающее внутреннее ядро, находится на глубине от 2900 км до 5100 км ниже поверхности Земли.
• Внешний сердечник состоит из железа , смешанного с никелем ( nife ) и небольшими количествами более легких элементов.
• Внешнее ядро ​​ не находится под давлением, достаточным для того, чтобы быть твердым , поэтому оно жидкое, даже несмотря на то, что оно имеет состав, подобный внутреннему ядру.
• Плотность внешней жилы составляет от 9,9 г / см ³ до 12,2 г / см ³ .
• Температура внешнего ядра колеблется от 4400 ° C во внешних областях до 6000 ° C вблизи внутреннего ядра.
• Теория динамо предполагает, что конвекция во внешнем ядре в сочетании с эффектом Кориолиса приводит к возникновению магнитного поля Земли .

Внутреннее ядро ​​

• Внутреннее ядро ​​простирается от центра Земли до 5100 км ниже поверхности земли.
• Обычно считается, что внутреннее ядро ​​состоит в основном из железа (80%) и некоторого количества никеля ( nife ).
• Поскольку этот слой может передавать поперечные волны (поперечные сейсмические волны), он является твердым.(Когда P-волны попадают на границу внешнего ядра и внутреннего ядра, они вызывают S-волны)
• Внутреннее ядро ​​Земли вращается немного быстрее относительно вращения поверхности.
• Твердый внутренний сердечник слишком горячий, чтобы удерживать постоянное магнитное поле.
• Плотность внутреннего сердечника составляет от 12,6 г / см ³ до 13 г / см ³ .
• Ядро (внутреннее ядро ​​и внешнее ядро) составляет примерно 16% объема Земли, но 33% массы Земли .
• Ученые определили, что температура около центра Земли составляет 6000 ֯ C, что на 1000 C выше, чем считалось ранее.
• При температуре 6000 ° C это железное ядро ​​горячее, как поверхность Солнца, но давление дробления , вызванное гравитацией, не дает ему стать жидким .

Помните: когда давление окружающей среды увеличивается, температура плавления твердого вещества увеличивается, и наоборот. Единственное исключение — Ice. В случае льда повышение давления окружающей среды снизит его температуру плавления.

Сейсмические неоднородности

• Сейсмические неоднородности — это области на земле, в которых сейсмические волны ведут себя по-разному по сравнению с окружающими регионами из-за заметного изменения физических или химических свойств.
• Разрыв Мохоровича (Мохо): отделяет кору от мантии.
• Астеносфера: высоковязкая, механически слабая и пластичная часть мантии.
• Гутенберг Разрыв: находится между мантией и внешним ядром.

Предыдущий пост Сейсмические волны, Теневая зона продольных и поперечных волн

Следующее сообщение Магнитное поле Земли, теория динамо, магнитосфера

Обновления информационного бюллетеня

Подпишитесь на нашу рассылку и никогда не пропустите важные обновления !!

.