Utrobe zemlje. Unutrašnja struktura Zemlje

Koliko često, u potrazi za odgovorima na naša pitanja o tome kako svijet funkcionira, gledamo u nebo, sunce, zvijezde, gledamo daleko, daleko stotine svjetlosnih godina u potrazi za novim galaksijama. Ali, ako pogledate ispod svojih nogu, onda se ispod vaših nogu nalazi čitav podzemni svijet od kojeg se sastoji naša planeta - Zemlja!

Utrobe zemlje to je isti taj tajanstveni svijet pod našim nogama, podzemni organizam naše Zemlje, na kojem živimo, gradimo kuće, postavljamo puteve, mostove i hiljadama godina razvijamo teritorije naše rodne planete.

Ovaj svijet su tajne dubine utrobe Zemlje!

Struktura zemlje

Naša planeta pripada zemaljskim planetama i, kao i druge planete, sastoji se od slojeva. Površina Zemlje sastoji se od čvrste ljuske zemljine kore, dublje se nalazi izuzetno viskozan omotač, a u centru se nalazi metalno jezgro koje se sastoji od dva dijela, vanjski je tekući, unutrašnji čvrst .

Zanimljivo je da su mnogi objekti Univerzuma toliko dobro proučeni da svaki školarac zna za njih, svemirske letjelice se šalju u svemir udaljene stotine hiljada kilometara, ali još uvijek ostaje nemoguć zadatak popeti se u najdublja utroba naše planete, pa šta je ispod površine Zemlje i dalje ostaje velika misterija.

Zemljina kora u naučnom smislu je najgornji i najtvrđi geološki dio ljuske naše planete.

Naučno istraživanje vam omogućava da ga temeljno proučite. To je olakšano ponovljenim bušenjem bušotina kako na kontinentima tako i na dnu oceana. Struktura zemlje i zemljine kore u različitim dijelovima planete razlikuju se i po sastavu i po karakteristikama. Gornja granica zemljine kore je vidljivi reljef, a donja granica je zona razdvajanja dva medija, koja je poznata i kao Mohorovićeva površina. Često se naziva jednostavno "M granica". Ovo ime dobila je zahvaljujući hrvatskom seizmologu Mohorovichichu A. Dugi niz godina promatrao je brzinu seizmičkih kretanja ovisno o dubini. Godine 1909. ustanovio je postojanje razlike između zemljine kore i usijanog plašta Zemlje. M granica leži na nivou na kojem se brzina seizmičkog talasa povećava sa 7,4 na 8,0 km/s.

Hemijski sastav Zemlje

Proučavajući ljuske naše planete, naučnici su došli do zanimljivih, pa čak i nevjerovatnih zaključaka. Strukturne karakteristike zemljine kore čine je sličnom istim područjima na Marsu i Veneri. Više od 90% njegovih sastavnih elemenata predstavlja kiseonik, silicijum, gvožđe, aluminijum, kalcijum, kalijum, magnezijum, natrijum. Kombinirajući se jedni s drugima u raznim kombinacijama, formiraju homogena fizička tijela - minerale. Mogu ući u sastav stijena u različitim koncentracijama. Struktura zemljine kore je veoma heterogena. Dakle, stijene u generaliziranom obliku su agregati manje-više konstantnog kemijskog sastava. To su nezavisna geološka tijela. Oni se shvataju kao jasno definisano područje zemljine kore, koje ima isto poreklo i starost unutar svojih granica.

Stijene po grupama

1. Magmatski. Ime govori za sebe. Nastaju iz ohlađene magme koja teče iz otvora drevnih vulkana. Struktura ovih stijena direktno ovisi o brzini skrućivanja lave. Što je veći, to su manji kristali supstance. Granit je, na primjer, nastao u debljini zemljine kore, a bazalt se pojavio kao rezultat postepenog izlivanja magme na njegovu površinu. Raznolikost takvih pasmina je prilično velika. S obzirom na strukturu zemljine kore, vidimo da se ona sastoji od magmatskih minerala sa 60%.

2. Sedimentni. Riječ je o stijenama koje su nastale postupnim taloženjem fragmenata raznih minerala na kopno i dno oceana. To mogu biti rastresite komponente (pijesak, šljunak), cementirani (pješčanik), ostaci mikroorganizama (ugalj, krečnjak), produkti kemijske reakcije (kalijeva sol). Oni čine do 75% ukupne zemljine kore na kontinentima.
Prema fiziološkom načinu formiranja, sedimentne stijene se dijele na:

  • Clastic. To su ostaci raznih stijena. Uništeni su pod uticajem prirodnih faktora (zemljotres, tajfun, cunami). To uključuje pijesak, šljunak, šljunak, drobljeni kamen, glinu.
  • Hemijski. Postupno nastaju iz vodenih otopina raznih mineralnih tvari (soli).
  • organski ili biogeni. Sastoje se od ostataka životinja ili biljaka. To su uljni škriljci, gas, nafta, ugalj, krečnjak, fosforiti, kreda.

3. Metamorfne stijene. Druge komponente se mogu pretvoriti u njih. To se dešava pod uticajem promene temperature, visokog pritiska, rastvora ili gasova. Na primjer, mermer se može dobiti od krečnjaka, gnajs od granita, a kvarcit od peska.

Minerali i stijene koje čovječanstvo aktivno koristi u svom životu nazivaju se minerali. Šta su oni?

To su prirodne mineralne formacije koje utiču na strukturu zemlje i zemljine kore. Mogu se koristiti u poljoprivredi i industriji kako u prirodnom obliku, tako iu procesu prerade.

Vrste korisnih minerala. Njihova klasifikacija

U zavisnosti od fizičkog stanja i agregacije, minerali se mogu podeliti u kategorije:

  1. Čvrsta (ruda, mermer, ugalj).
  2. Tečnost (mineralna voda, ulje).
  3. Gasovito (metan).

Karakteristike pojedinih vrsta minerala

Prema sastavu i karakteristikama aplikacije, razlikuju se:

  1. Zapaljivo (ugalj, nafta, gas).
  2. Ore. Uključuju radioaktivne (radijum, uranijum) i plemenite metale (srebro, zlato, platina). Postoje rude crnih (gvožđe, mangan, hrom) i obojenih metala (bakar, kalaj, cink, aluminijum).
  3. Nemetalni minerali igraju značajnu ulogu u takvom konceptu kao što je struktura zemljine kore. Njihova geografija je opsežna. To su nemetalne i nezapaljive stijene. To su građevinski materijali (pijesak, šljunak, glina) i hemikalije (sumpor, fosfati, kalijeve soli). Poseban odjeljak posvećen je dragom i ukrasnom kamenju.

Raspodjela minerala na našoj planeti direktno ovisi o vanjskim faktorima i geološkim obrascima.

Dakle, gorivni minerali se prvenstveno kopaju u naftno-gasonosnim i ugljenim basenima. Oni su sedimentnog porijekla i formiraju se na sedimentnim pokrivačima platformi. Nafta i ugalj rijetko se javljaju zajedno.

Rudni minerali najčešće odgovaraju podrumu, izbočinama i naboranim površinama platformskih ploča. Na takvim mjestima mogu stvoriti ogromne pojaseve.

Nukleus


Zemljina školjka, kao što znate, je višeslojna. Jezgro se nalazi u samom centru, a radijus mu je oko 3.500 km. Njegova temperatura je mnogo viša od Sunčeve i iznosi oko 10.000 K. Tačni podaci o hemijskom sastavu jezgra nisu dobijeni, ali se pretpostavlja da se sastoji od nikla i gvožđa.

Vanjsko jezgro je u rastopljenom stanju i ima još veću snagu od unutrašnjeg. Potonji je pod ogromnim pritiskom. Supstance od kojih se sastoji su u trajnom čvrstom stanju.

Mantle

Geosfera Zemlje okružuje jezgro i čini oko 83 posto cjelokupne ljuske naše planete. Donja granica plašta nalazi se na velikoj dubini od skoro 3000 km. Ova ljuska je konvencionalno podijeljena na manje plastičan i gust gornji dio (iz njega se formira magma) i donji kristalni, čija je širina 2000 kilometara.

Sastav i struktura zemljine kore

Da bismo govorili o tome koji elementi čine litosferu, potrebno je dati neke koncepte.

Zemljina kora je najudaljeniji omotač litosfere. Njegova gustina je manja od dva puta u poređenju sa prosečnom gustinom planete.

Zemljina kora je odvojena od plašta granicom M, koja je već spomenuta gore. Budući da procesi koji se odvijaju u oba područja međusobno utječu jedni na druge, njihova se simbioza obično naziva litosfera. To znači "kamena školjka". Njegova snaga se kreće od 50-200 kilometara.

Ispod litosfere je astenosfera, koja ima manje gustu i viskoznu konzistenciju. Njegova temperatura je oko 1200 stepeni. Jedinstvena karakteristika astenosfere je sposobnost kršenja njenih granica i prodiranja u litosferu. To je izvor vulkanizma. Ovdje su rastopljeni džepovi magme, koja se unosi u zemljinu koru i izlijeva na površinu. Proučavajući ove procese, naučnici su uspjeli doći do mnogih nevjerovatnih otkrića. Ovako je proučavana struktura zemljine kore. Litosfera je nastala prije mnogo hiljada godina, ali i sada se u njoj odvijaju aktivni procesi.

Strukturni elementi zemljine kore

U poređenju sa plaštom i jezgrom, litosfera je tvrd, tanak i vrlo krhak sloj. Sastoji se od kombinacije supstanci u kojoj je do danas pronađeno više od 90 hemijskih elemenata. Neravnomjerno su raspoređeni. 98 posto mase zemljine kore čini sedam komponenti. To su kiseonik, gvožđe, kalcijum, aluminijum, kalijum, natrijum i magnezijum. Najstarije stijene i minerali stari su preko 4,5 milijardi godina.

Proučavanjem unutrašnje strukture zemljine kore mogu se razlikovati različiti minerali.
Mineral je relativno homogena tvar koja se može nalaziti unutar i na površini litosfere. To su kvarc, gips, talk, itd. Stene se sastoje od jednog ili više minerala.

Procesi koji formiraju zemljinu koru

Struktura okeanske kore

Ovaj dio litosfere uglavnom se sastoji od bazaltnih stijena. Struktura okeanske kore nije proučena tako temeljito kao kontinentalna. Teorija tektonske ploče objašnjava da je okeanska kora relativno mlada, a njeni najnoviji dijelovi mogu se datirati u kasnu juru.
Njegova debljina se praktički ne mijenja s vremenom, jer je određena količinom taline koje se oslobađa iz plašta u zoni srednjeokeanskih grebena. Na njega značajno utiče dubina sedimentnih slojeva na dnu okeana. U najobimnijim dionicama kreće se od 5 do 10 kilometara. Ova vrsta zemaljske školjke pripada okeanskoj litosferi.

kontinentalne kore

Litosfera je u interakciji sa atmosferom, hidrosferom i biosferom. U procesu sinteze formiraju najsloženiju i najreaktivniju ljusku Zemlje. U tektonosferi se dešavaju procesi koji mijenjaju sastav i strukturu ovih školjki.
Litosfera na zemljinoj površini nije homogena. Ima nekoliko slojeva.

  1. Sedimentno. Uglavnom je formirana od stijena. Ovdje prevladavaju gline i škriljci, kao i karbonatne, vulkanske i pješčane stijene. U sedimentnim slojevima nalaze se minerali kao što su gas, nafta i ugalj. Svi su organskog porijekla.
  2. granitni sloj. Sastoji se od magmatskih i metamorfnih stijena, koje su po prirodi najbliže granitu. Ovaj sloj se ne nalazi svuda, najizraženiji je na kontinentima. Ovdje njegova dubina može biti desetine kilometara.
  3. Bazaltni sloj formiraju stijene bliske istoimenom mineralu. Gušće je od granita.

Dubina i promjena temperature zemljine kore

Površinski sloj se zagrijava sunčevom toplinom. Ovo je heliometrijska školjka. Doživljava sezonske fluktuacije temperature. Prosječna debljina sloja je oko 30 m.

Ispod je sloj koji je još tanji i krhkiji. Njegova temperatura je konstantna i približno jednaka prosječnoj godišnjoj temperaturi karakterističnoj za ovo područje planete. U zavisnosti od kontinentalne klime, dubina ovog sloja se povećava.
Još dublje u zemljinoj kori je drugi nivo. Ovo je geotermalni sloj. Struktura zemljine kore obezbeđuje njeno prisustvo, a njena temperatura je određena unutrašnjom toplotom Zemlje i raste sa dubinom.

Do povećanja temperature dolazi zbog raspadanja radioaktivnih tvari koje su dio stijena. Prije svega, to su radij i uranijum.

Geometrijski gradijent - veličina povećanja temperature u zavisnosti od stepena povećanja dubine slojeva. Ova postavka zavisi od različitih faktora. Na nju utiču struktura i tipovi zemljine kore, sastav stena, nivo i uslovi njihovog nastanka.

Toplota zemljine kore je važan izvor energije. Njegova studija je danas veoma aktuelna.

Astronomi proučavaju svemir, primaju informacije o planetama i zvijezdama, uprkos njihovoj velikoj udaljenosti. Istovremeno, na samoj Zemlji nema ništa manje misterija nego u Univerzumu. A danas naučnici ne znaju šta se nalazi unutar naše planete. Gledajući kako se lava izliva tokom vulkanske erupcije, moglo bi se pomisliti da je i Zemlja iznutra rastopljena. Ali nije.

Nukleus. Centralni dio globusa naziva se jezgro (Sl. 83). Njegov radijus je oko 3.500 km. Naučnici vjeruju da je vanjski dio jezgra u rastopljeno-tečnom stanju, a unutrašnji u čvrstom stanju. Temperatura u njemu dostiže +5.000 °C. Od jezgra do površine Zemlje temperatura i pritisak se postepeno smanjuju.

Mantle. Zemljino jezgro je prekriveno plaštom. Njegova debljina je oko 2.900 km. Plašt, kao i jezgro, nikada nije viđen. Ali pretpostavlja se da što je bliže centru Zemlje, to je veći pritisak u njoj, a temperatura - od nekoliko stotina do -2.500 ° C. Vjeruje se da je plašt čvrst, ali u isto vrijeme usijan.

Zemljina kora. Iznad plašta, naša planeta je prekrivena korom. Ovo je gornji čvrsti sloj Zemlje. U poređenju sa jezgrom i plaštem, zemljina kora je veoma tanka. Njegova debljina je samo 10-70 km. Ali ovo je zemaljski svod po kojem hodamo, rijeke teku, na njemu se grade gradovi.

Zemljinu koru formiraju različite supstance. Sastoji se od minerala i stijena. Neke od njih već znate (granit, pijesak, glina, treset, itd.). Minerali i stijene razlikuju se po boji, tvrdoći, strukturi, tački topljenja, rastvorljivosti u vodi i drugim svojstvima. Mnoge od njih čovjek naširoko koristi, na primjer, kao gorivo, u građevinarstvu, za proizvodnju metala. materijal sa sajta

Granit
Pijesak
Treset

Gornji sloj zemljine kore vidljiv je u naslagama na padinama planina, strmim obalama rijeka i kamenolomima (Sl. 84). A rudnici i bušotine, koje se koriste za vađenje minerala, poput nafte i gasa, pomažu da se zaviri u dubine kore.

Zapravo, ovo je prilično jednostavno pitanje, naravno, ako imate barem malo pojma o strukturi naše planete. Općenito, za one koji su propustili geografiju, neću samo odgovoriti, već i ukratko govoriti o tome kako naša Zemlja funkcionira. :)

Moć unutrašnjih slojeva Zemlje

Naša planeta, međutim, kao i većina drugih, daleko je od homogene, već je predstavljena u obliku „torte“ - slojeva koji se nalaze jedan iznad drugog. Prema podacima dobijenim proučavanjem unutrašnje strukture planete, naučnici su uspjeli izračunati približnu snagu svakog od njih:

  • jezgro - ukupni radijus tekućih i čvrstih dijelova je 3500 km;
  • plašt - debljina sloja ne veća od 2900 km;
  • kora - varira između 10-120 km.

Tako se ispostavlja da je najmoćniji - plašt - do 85% ukupne mase Zemlje.


Struktura planete Zemlje

Dakle, u njegovom centralnom dijelu nalazi se jezgro. Prema većini naučnika, predstavljen je iz dva dela: spoljašnjeg i unutrašnjeg. U isto vrijeme, unutrašnji dio je čvrst, što se ne može reći za vanjski sloj. Međutim, ovo je samo hipoteza zasnovana na dugoročnim istraživanjima i dubinskoj analizi. Ali nema sumnje da je glavna tvar jezgre, odnosno njegov unutrašnji dio, predstavljena željezom - do 38%. Što se tiče vanjskog sloja, formiran je od sporo rotirajućih tokova željeza i nikla. Uzgred, upravo je s ovom osobinom povezana takva pojava kao što je magnetsko polje planete.


Dalje, prema površini, nalazi se plašt - do 85% ukupne zapremine Zemlje, što, zapravo, čini ovaj dio najvećim. Ogromnu većinu predstavlja čvrsta materija, ali gornji dio - do 100 kilometara, je viskozan i prekriven korom - vanjskom, snažnom ljuskom. Ima sledeće slojeve:

  • bazalt;
  • granit;
  • sedimentne.

Osim toga, razlikuju oceansku koru prekrivenu vodom i onu koja je postala osnova kontinenata - kontinentalnu. Svaka vrsta ima određene karakteristike, ali glavna razlika je odsustvo granitnog sloja u okeanskom tipu.

Jezgro Zemlje je centralna, najdublja geosfera Zemlje. Njegov prosječni radijus je cca. 3,5 hiljada km. Podijeljen je na vanjsko jezgro i podjezgro (unutrašnje jezgro). Temperatura u centru Zemljinog jezgra, po svemu sudeći, dostiže 5000ºS, gustina je cca. 12,5 t / m 3, pritisak do 361 (giga) GPa (3,5 * 10 6 atm). Pretpostavlja se da je jezgro metalno (gvožđe-nikl). Spoljno jezgro je tečno, a podjezgro je čvrsto. To je zbog magnetnog polja Zemlje. Plašt je ljuska "čvrste" Zemlje, koja se nalazi između Zemljine kore i Zemljinog jezgra. Ona čini 83% Zemljine zapremine i 67% njene mase. Gornja granica ide na dubini od 5-10 do 70 km duž površine Mohorovichicha. Donja je na dubini od 2900 km duž granice sa Zemljinim jezgrom. Smatra se da je Zemljin omotač uglavnom sastavljen od olivina i podijeljen na gornji plašt debljine cca. 900 km i niže - cca. 2000 km. Zbog visokog pritiska - od 1 do 136 GPa, supstanca Zemljinog omotača je, očigledno, u čvrstom kristalnom stanju (s izuzetkom astenosfere). Temperatura u plaštu, očigledno, ne prelazi 2000-2500ºS. Procesi u Zemljinom omotaču povezani su sa tektonskim pokretima, magmatizmom, vulkanizmom itd.

U gornjem plaštu nalazi se sloj smanjene tvrdoće, čvrstoće i viskoznosti - astenosfera, koja leži ispod litosfere. Gornja granica na dubini od cca. 100 km ispod kontinenata i cca. 50 km ispod okeanskog dna; donja je na dubini od 250-350 km. Astenosfera igra važnu ulogu u nastanku endogenih procesa koji se odvijaju u zemljinoj kori (magmatizam, metamorfizam, itd.). Zbog svoje plastičnosti, astenosfera djeluje kao supstrat duž kojeg se mogu kretati litosferske ploče. Materija u astenosferi je verovatno amorfna.

Gornji čvrsti omotač Zemlje naziva se zemljina kora. Odozdo je omeđen Mohorovićevom površinom. Njegova debljina se kreće od 5 do 75 km. Po strukturi razlikuju: kontinentalnu (kontinentalnu) i okeansku koru.

kontinentalne kore ispod ravnica ima debljinu od 25-30 km, a ispod planina - do 75 km. U prosjeku je 33-35 km. Ispod planina dolazi do zadebljanja zemljine kore, odnosno njenih izbočina u dubinu - "korijena planina". Kora doseže posebno veliku debljinu ispod Pamira, Hindukuša - više od 60 km. Himalaje (oko 75 km) i Ande (75 km). Dakle, najviše planine imaju najdublje "korijene" u utrobi zemlje.

Tokom seizmičkog sondiranja kontinentalne kore razlikuju se tri glavna sloja:

  1. Gornji se zove sedimentni sloj. Ovo je najmanje gust sloj čija se debljina kreće od 2-3 km na platformama do 20-30 km u pokretnim područjima. Ovaj sloj predstavljaju sedimentne stijene, odnosno gline, pijesci, pješčanici, krečnjaci i laporci. Ima zemljani pokrivač.
  2. Drugi, najdeblji sloj kontinentalne kore naziva se granitni sloj. Ima veliku gustinu i sastoji se od kristalnih stijena, odnosno granita i gnajsa. Ovaj sloj na nekim mjestima izlazi na površinu. Na primjer, na poluostrvu Kola; u središnjim dijelovima planinskih lanaca Kavkaza, Tien Shana, Altaja, Alpa, Karpata, itd. U većini slučajeva, granitni sloj je prekriven sedimentnim stijenama čija debljina dostiže 10-20 km.
  3. Treći sloj kontinentalne kore naziva se bazaltni sloj. Sastoji se od najtežih stijena - bazalta, gabra itd., debljina mu je 15-25 km.

okeanska kora tanji od kopna i sastoji se od dva sloja - sedimentnog i bazaltnog. Debljina sedimentnog sloja varira i varira od nekoliko metara na srednjookeanskim grebenima do 3 km na ostatku okeanskog dna. Veći dio ovog sloja predstavljaju krečnjački muljevi nastali od ostataka živih organizama.

Debljina bazaltnog sloja varira od 3 do 12 km. Između ova dva glavna sloja izdvaja se sloj manje gustoće od bazalta: njegova debljina je od 1 do 2 km. Vjeruje se da je predstavljen lavama i vulkanskim tufovima.

Dakle, ukupna debljina okeanske kore iznosi 5-15 km, povećavajući se na 20 km u blizini kontinenata, ispod oceanskih ostrva i podmorskih grebena. U središnjem dijelu Tihog okeana, debljina kore je oko 5-8 km.

Glavnu ulogu u proučavanju unutrašnje strukture Zemlje imaju seizmičke metode zasnovane na proučavanju širenja u njenoj debljini elastičnih valova (i longitudinalnih i poprečnih) koji nastaju tijekom seizmičkih događaja - za vrijeme prirodnih potresa i kao posljedica od eksplozija.