Žemės viduriai. Vidinė Žemės sandara

Kaip dažnai, ieškodami atsakymų į klausimus apie tai, kaip veikia pasaulis, mes žiūrime į dangų, saulę, žvaigždes, žiūrime toli, toli šimtus šviesmečių ieškodami naujų galaktikų. Bet jei pažvelgsite po kojomis, tada po jūsų kojomis yra visas požeminis pasaulis, iš kurio susideda mūsų planeta - Žemė!

Žemės viduriai tai tas pats paslaptingas pasaulis po mūsų kojomis, mūsų Žemės požeminis organizmas, kuriame gyvename, statome namus, tiesiame kelius, tiltus ir daug tūkstančių metų vystome savo gimtosios planetos teritorijas.

Šis pasaulis yra slaptos Žemės gelmės!

Žemės struktūra

Mūsų planeta priklauso sausumos planetoms ir, kaip ir kitos planetos, susideda iš sluoksnių. Žemės paviršių sudaro kietas žemės plutos apvalkalas, giliau išsidėsčiusi itin klampi mantija, o centre yra metalinė šerdis, kurią sudaro dvi dalys, išorinė skysta, vidinė kieta. .

Įdomu tai, kad daugelis Visatos objektų yra taip gerai ištirti, kad apie juos žino kiekvienas moksleivis, erdvėlaiviai siunčiami į kosmosą tolimiems šimtams tūkstančių kilometrų, tačiau įkopti į giliausius mūsų planetos gelmes vis tiek lieka neįmanoma užduotis, tad ką. yra po Žemės paviršiumi vis dar išlieka didelė paslaptis.

Žemės pluta moksline prasme yra aukščiausia ir kiečiausia geologinė mūsų planetos apvalkalo dalis.

Moksliniai tyrimai leidžia jį nuodugniai ištirti. Tai palengvina pakartotinis gręžinių gręžimas tiek žemynuose, tiek vandenyno dugne. Žemės ir žemės plutos struktūra skirtingose ​​planetos dalyse skiriasi tiek sudėtimi, tiek savybėmis. Viršutinė žemės plutos riba yra matomas reljefas, o apatinė riba yra dviejų terpių atsiskyrimo zona, kuri taip pat žinoma kaip Mohorovichic paviršius. Ji dažnai vadinama tiesiog „M riba“. Tokį vardą ji gavo dėka kroatų seismologo Mohorovichicho A. Daug metų jis stebėjo seisminių judesių greitį, priklausantį nuo gylio lygio. 1909 m. jis nustatė skirtumą tarp žemės plutos ir įkaitusios Žemės mantijos. M riba yra tame lygyje, kur seisminės bangos greitis padidėja nuo 7,4 iki 8,0 km/s.

Žemės cheminė sudėtis

Tyrinėdami mūsų planetos lukštus, mokslininkai padarė įdomių ir net nuostabių išvadų. Dėl struktūrinių žemės plutos ypatybių ji panaši į tas pačias Marso ir Veneros sritis. Daugiau nei 90% jo sudedamųjų dalių sudaro deguonis, silicis, geležis, aliuminis, kalcis, kalis, magnis, natris. Derindamiesi tarpusavyje įvairiais deriniais, jie sudaro vienalyčius fizinius kūnus – mineralus. Jie gali patekti į uolienų sudėtį skirtingomis koncentracijomis. Žemės plutos struktūra yra labai nevienalytė. Taigi, apibendrintos formos uolienos yra daugiau ar mažiau pastovios cheminės sudėties agregatai. Tai nepriklausomi geologiniai organai. Jie suprantami kaip aiškiai apibrėžta žemės plutos sritis, kurios ribose yra ta pati kilmė ir amžius.

Uolos pagal grupes

1. Magmatinė. Pavadinimas kalba pats už save. Jie atsiranda iš atvėsusios magmos, tekančios iš senovinių ugnikalnių angų. Šių uolienų struktūra tiesiogiai priklauso nuo lavos kietėjimo greičio. Kuo jis didesnis, tuo mažesni medžiagos kristalai. Pavyzdžiui, granitas susidarė žemės plutos storyje, o bazaltas atsirado dėl laipsniško magmos išsiliejimo ant jo paviršiaus. Tokių veislių įvairovė yra gana didelė. Atsižvelgiant į žemės plutos struktūrą, matome, kad ją 60% sudaro magminiai mineralai.

2. Nuosėdinės. Tai uolienos, susidariusios dėl laipsniško įvairių mineralų fragmentų nusėdimo ant sausumos ir vandenyno dugno. Tai gali būti birūs komponentai (smėlis, akmenukai), sucementuoti (smiltainis), mikroorganizmų likučiai (anglis, kalkakmenis), cheminės reakcijos produktai (kalio druska). Jie sudaro iki 75% visos žemės plutos žemynuose.
Pagal fiziologinį susidarymo būdą nuosėdinės uolienos skirstomos į:

• Klasikinis. Tai įvairių uolienų liekanos. Jie buvo sunaikinti veikiami gamtos veiksnių (žemės drebėjimas, taifūnas, cunamis). Tai smėlis, akmenukai, žvyras, skalda, molis.
• Cheminis. Jos palaipsniui susidaro iš įvairių mineralinių medžiagų (druskų) vandeninių tirpalų.
• organinis arba biogeninis. Susideda iš gyvūnų ar augalų liekanų. Tai naftingieji skalūnai, dujos, nafta, anglys, kalkakmenis, fosforitai, kreida.

3. Metamorfinės uolienos. Jomis gali virsti kiti komponentai. Tai atsitinka kintant temperatūrai, aukštam slėgiui, tirpalams ar dujoms. Pavyzdžiui, iš kalkakmenio galima gauti marmurą, iš granito – gneisą, iš smėlio – kvarcitą.

Mineralai ir uolienos, kuriuos žmonija aktyviai naudoja savo gyvenime, vadinami mineralais. Kas jie tokie?

Tai natūralūs mineraliniai dariniai, turintys įtakos žemės ir žemės plutos sandarai. Jie gali būti naudojami žemės ūkyje ir pramonėje tiek natūraliu pavidalu, tiek perdirbami.

Naudingų mineralų rūšys. Jų klasifikacija

Priklausomai nuo fizinės būklės ir agregacijos, mineralai gali būti suskirstyti į kategorijas:

1. Kietas (rūda, marmuras, anglis).
2. Skystis (mineralinis vanduo, aliejus).
3. Dujinis (metanas).

Atskirų mineralų rūšių charakteristikos

Atsižvelgiant į programos sudėtį ir ypatybes, yra:

1. Degiosios (anglys, nafta, dujos).
2. Rūda. Tai radioaktyvieji (radis, uranas) ir taurieji metalai (sidabras, auksas, platina). Yra juodųjų (geležies, mangano, chromo) ir spalvotųjų metalų (vario, alavo, cinko, aliuminio) rūdos.
3. Nemetaliniai mineralai vaidina svarbų vaidmenį tokioje sąvokoje kaip žemės plutos struktūra. Jų geografija plati. Tai nemetalinės ir nedegios uolienos. Tai statybinės medžiagos (smėlis, žvyras, molis) ir cheminės medžiagos (siera, fosfatai, kalio druskos). Atskiras skyrius skirtas brangiesiems ir dekoratyviniams akmenims.

Mineralų pasiskirstymas mūsų planetoje tiesiogiai priklauso nuo išorinių veiksnių ir geologinių modelių.

Taigi kuro mineralai daugiausia kasami naftos ir dujų telkiniuose bei anglies baseinuose. Jie yra nuosėdinės kilmės ir susidaro ant platformų nuosėdinių dangų. Nafta ir anglis retai pasitaiko kartu.

Rūdos mineralai dažniausiai atitinka platformų plokščių rūsį, briaunas ir sulankstytus plotus. Tokiose vietose jie gali sukurti didžiulius diržus.

Šerdis

Žemės apvalkalas, kaip žinote, yra daugiasluoksnis. Šerdis yra pačiame centre, o jo spindulys yra apie 3500 km. Jo temperatūra yra daug aukštesnė nei Saulės ir yra apie 10 000 K. Tikslių duomenų apie branduolio cheminę sudėtį negauta, bet manoma, kad jis susideda iš nikelio ir geležies.

Išorinė šerdis yra išlydyta ir turi dar daugiau galios nei vidinė. Pastarasis patiria didžiulį spaudimą. Medžiagos, iš kurių jis susideda, yra nuolatinės kietos būsenos.

Mantija

Žemės geosfera supa šerdį ir sudaro apie 83 procentus viso mūsų planetos apvalkalo. Apatinė mantijos riba yra dideliame, beveik 3000 km gylyje. Šis apvalkalas sutartinai yra padalintas į mažiau plastišką ir tankią viršutinę dalį (iš jos susidaro magma) ir apatinę kristalinę, kurios plotis yra 2000 kilometrų.

Žemės plutos sudėtis ir struktūra

Norint kalbėti apie tai, kokie elementai sudaro litosferą, būtina pateikti kai kurias sąvokas.

Žemės pluta yra atokiausias litosferos apvalkalas. Jo tankis yra mažesnis nei du kartus, palyginti su vidutiniu planetos tankiu.

Žemės plutą nuo mantijos skiria jau aukščiau minėta riba M. Kadangi abiejose srityse vykstantys procesai vienas kitą veikia, jų simbiozė dažniausiai vadinama litosfera. Tai reiškia „akmens lukštas“. Jo galia svyruoja nuo 50 iki 200 kilometrų.

Žemiau litosferos yra astenosfera, kurios konsistencija yra ne tokia tanki ir klampi. Jo temperatūra yra apie 1200 laipsnių. Unikali astenosferos savybė yra galimybė pažeisti jos ribas ir prasiskverbti į litosferą. Tai vulkanizmo šaltinis. Čia yra išsilydžiusios magmos kišenės, kuri patenka į žemės plutą ir išpilama į paviršių. Tyrinėdami šiuos procesus, mokslininkai sugebėjo padaryti daug nuostabių atradimų. Taip buvo tiriama žemės plutos sandara. Litosfera susiformavo prieš daugybę tūkstančių metų, tačiau ir dabar joje vyksta aktyvūs procesai.

Žemės plutos struktūriniai elementai

Palyginti su mantija ir šerdimi, litosfera yra kietas, plonas ir labai trapus sluoksnis. Jį sudaro medžiagų derinys, kuriame iki šiol rasta daugiau nei 90 cheminių elementų. Jie pasiskirsto netolygiai. 98 procentus žemės plutos masės sudaro septyni komponentai. Tai deguonis, geležis, kalcis, aliuminis, kalis, natris ir magnis. Seniausioms uolienoms ir mineralams yra daugiau nei 4,5 milijardo metų.

Tiriant vidinę žemės plutos sandarą, galima išskirti įvairius mineralus.
Mineralas yra gana vienalytė medžiaga, kuri gali būti tiek litosferos viduje, tiek jos paviršiuje. Tai kvarcas, gipsas, talkas ir kt. Uolos sudarytos iš vieno ar kelių mineralų.

Žemės plutą formuojantys procesai

Okeaninės plutos struktūra

Šią litosferos dalį daugiausia sudaro bazalto uolienos. Okeaninės plutos struktūra nebuvo taip nuodugniai ištirta kaip žemyninė. Plokštės tektoninė teorija paaiškina, kad vandenyno pluta yra palyginti jauna, o naujausios jos dalys gali būti datuojamos vėlyvuoju juros periodu.
Jo storis laikui bėgant praktiškai nesikeičia, nes jį nulemia iš mantijos išsiskiriančių tirpalų kiekis vandenyno vidurio keterų zonoje. Jam didelę įtaką daro nuosėdų sluoksnių gylis vandenyno dugne. Didžiausiose atkarpose jis svyruoja nuo 5 iki 10 kilometrų. Šio tipo žemės apvalkalas priklauso vandenyno litosferai.

žemyninė pluta

Litosfera sąveikauja su atmosfera, hidrosfera ir biosfera. Sintezės procese jie sudaro sudėtingiausią ir reaktyviausią Žemės apvalkalą. Būtent tektonosferoje vyksta procesai, keičiantys šių apvalkalų sudėtį ir struktūrą.
Žemės paviršiaus litosfera nėra vienalytė. Jis turi kelis sluoksnius.

1. Nuosėdinės. Jį daugiausia sudaro uolienos. Čia vyrauja molis ir skalūnai, taip pat karbonatinės, vulkaninės ir smėlio uolienos. Nuosėdiniuose sluoksniuose galima rasti tokių mineralų kaip dujos, nafta ir anglis. Visi jie yra organinės kilmės.
2. granito sluoksnis. Jį sudaro magminės ir metamorfinės uolienos, kurios savo prigimtimi yra arčiausiai granito. Šis sluoksnis aptinkamas ne visur, ryškiausiai jis pasireiškia žemynuose. Čia jo gylis gali siekti keliasdešimt kilometrų.
3. Bazalto sluoksnį sudaro uolienos, artimos to paties pavadinimo mineralui. Jis tankesnis už granitą.

Žemės plutos gylis ir temperatūros kitimas

Paviršinis sluoksnis šildomas saulės šiluma. Tai heliometrinis apvalkalas. Jis patiria sezoninius temperatūros svyravimus. Vidutinis sluoksnio storis apie 30 m.

Žemiau yra sluoksnis, kuris yra dar plonesnis ir trapesnis. Jo temperatūra yra pastovi ir maždaug lygi vidutinei metinei temperatūrai, būdingai šiam planetos regionui. Priklausomai nuo žemyninio klimato, šio sluoksnio gylis didėja.
Dar giliau žemės plutoje yra kitas lygis. Tai yra geoterminis sluoksnis. Žemės plutos struktūra numato jos buvimą, o jos temperatūrą lemia vidinė Žemės šiluma ir ji didėja didėjant gyliui.

Temperatūros padidėjimas atsiranda dėl radioaktyviųjų medžiagų, kurios yra uolienų dalis, irimo. Visų pirma, tai radis ir uranas.

Geometrinis gradientas - temperatūros padidėjimo dydis, priklausantis nuo sluoksnių gylio padidėjimo laipsnio. Šis nustatymas priklauso nuo įvairių veiksnių. Jai įtakos turi žemės plutos struktūra ir tipai, taip pat uolienų sudėtis, jų atsiradimo lygis ir sąlygos.

Žemės plutos šiluma yra svarbus energijos šaltinis. Jo tyrimas labai aktualus šiandien.

Astronomai tyrinėja erdvę, gauna informaciją apie planetas ir žvaigždes, nepaisant jų didelio atokumo. Tuo pačiu metu pačioje Žemėje yra ne mažiau paslapčių nei Visatoje. Ir šiandien mokslininkai nežino, kas yra mūsų planetos viduje. Stebint, kaip lava išsiveržia ugnikalnio išsiveržimo metu, galima pagalvoti, kad viduje išsilydo ir Žemė. Bet taip nėra.

Šerdis. Centrinė Žemės rutulio dalis vadinama šerdimi (83 pav.). Jo spindulys yra apie 3500 km. Mokslininkai mano, kad išorinė branduolio dalis yra išlydyta-skysta, o vidinė – kietos būsenos. Temperatūra jame siekia +5000 °C. Nuo šerdies iki Žemės paviršiaus temperatūra ir slėgis palaipsniui mažėja.

Mantija.Žemės šerdį dengia mantija. Jo storis yra apie 2900 km. Mantija, kaip ir šerdis, niekada nebuvo matyta. Tačiau daroma prielaida, kad kuo arčiau Žemės centro, tuo didesnis slėgis joje, o temperatūra - nuo kelių šimtų iki -2500 ° C. Manoma, kad mantija yra vientisa, bet kartu ir raudonai įkaitusi.

Žemės pluta. Virš mantijos mūsų planeta yra padengta pluta. Tai yra viršutinis kietasis Žemės sluoksnis. Palyginti su šerdimi ir mantija, žemės pluta yra labai plona. Jo storis tik 10-70 km. Bet tai yra žemiškas tvirtumas, kuriuo mes vaikštome, teka upės, ant jos statomi miestai.

Žemės plutą sudaro įvairios medžiagos. Jis sudarytas iš mineralų ir uolienų. Kai kuriuos iš jų jau žinote (granitas, smėlis, molis, durpės ir kt.). Mineralai ir uolienos skiriasi spalva, kietumu, struktūra, lydymosi temperatūra, tirpumu vandenyje ir kitomis savybėmis. Daugelį jų žmonės plačiai naudoja, pavyzdžiui, kaip kurą, statybose, metalų gamyboje. medžiaga iš svetainės

Granitas

Smėlis

Durpės

Viršutinis žemės plutos sluoksnis matomas kalnų šlaitų, stačių upių krantų, karjerų telkiniuose (84 pav.). O kasyklos ir gręžiniai, iš kurių išgaunamos naudingosios iškasenos, tokios kaip nafta ir dujos, padeda pažvelgti į plutos gelmes.

Tiesą sakant, tai yra gana paprastas klausimas, žinoma, jei turite bent šiek tiek supratimo apie mūsų planetos struktūrą. Apskritai pasiilgusiems geografijos ne tik atsakysiu, bet ir trumpai papasakosiu, kaip veikia mūsų Žemė. :)

Vidinių Žemės sluoksnių galia

Tačiau mūsų planeta, kaip ir daugelis kitų, toli gražu nėra vienalytė, bet pateikiama kaip „pyragas“ - sluoksniai, esantys vienas virš kito. Remiantis duomenimis, gautais tiriant vidinę planetos struktūrą, mokslininkai sugebėjo apskaičiuoti apytikslę kiekvieno galią:

• šerdis - bendras skystų ir kietų dalių spindulys yra 3500 km;
• mantija - sluoksnio storis ne didesnis kaip 2900 km;
• žievė – svyruoja tarp 10-120 km.

Taigi, paaiškėja, kad galingiausia - mantija - iki 85% visos Žemės masės.

Žemės planetos sandara

Taigi, jo centrinėje dalyje yra šerdis. Daugumos mokslininkų nuomone, jį sudaro dvi dalys: išorinė ir vidinė. Tuo pačiu metu vidinė dalis yra tvirta, ko negalima pasakyti apie išorinį sluoksnį. Tačiau tai tik hipotezė, pagrįsta ilgalaikiais tyrimais ir gilia analize. Tačiau neabejotina, kad pagrindinę šerdies medžiagą, tiksliau jos vidinę dalį sudaro geležis - iki 38%. Kalbant apie išorinį sluoksnį, jį sudaro lėtai besisukantys geležies ir nikelio srautai. Beje, būtent su šia savybe siejamas toks reiškinys kaip planetos magnetinis laukas.

Toliau, link paviršiaus, yra mantija - iki 85% viso Žemės tūrio, o tai iš tikrųjų daro šią dalį didžiausia. Didžiąją jos dalį sudaro kieta medžiaga, tačiau viršutinė dalis - iki 100 kilometrų, yra klampi ir padengta žieve - išoriniu, tvirtu apvalkalu. Jame yra šie sluoksniai:

• bazaltinis;
• granitas;
• nuosėdinės.

Be to, jie išskiria vandenyno plutą, padengtą vandeniu, ir tą, kuri tapo žemynų pagrindu – žemynine. Kiekviena rūšis turi tam tikrų savybių, tačiau pagrindinis skirtumas yra tai, kad okeaniniame tipe nėra granito sluoksnio.

Žemės šerdis yra centrinė, giliausia Žemės geosfera. Jo vidutinis spindulys yra apytiksl. 3,5 tūkst.km. Jis yra padalintas į išorinę šerdį ir pogrupį (vidinę šerdį). Temperatūra Žemės šerdies centre, matyt, siekia 5000ºС, tankis apytiksliai. 12,5 t / m 3, slėgis iki 361 (giga) GPa (3,5 * 10 6 atm). Manoma, kad šerdis yra metalinė (geležies-nikelis). Išorinė šerdis yra skysta, o apatinė šerdis yra kieta. Taip yra dėl Žemės magnetinio lauko. Mantija yra „kietos“ Žemės apvalkalas, esantis tarp Žemės plutos ir Žemės šerdies. Jis sudaro 83% Žemės tūrio ir 67% jos masės. Viršutinė riba eina 5–10–70 km gylyje išilgai Mohorovičičiaus paviršiaus. Žemutinė yra 2900 km gylyje palei sieną su Žemės šerdimi. Manoma, kad Žemės mantija daugiausia sudaryta iš olivino ir yra padalinta į viršutinę mantiją, kurios storis yra maždaug. 900 km ir žemiau - apytiksl. 2000 km. Dėl didelio slėgio – nuo ​​1 iki 136 GPa, Žemės mantijos medžiaga, matyt, yra kietos kristalinės būsenos (išskyrus astenosferą). Temperatūra mantijoje, matyt, neviršija 2000–2500ºС. Žemės mantijoje vykstantys procesai siejami su tektoniniais judėjimais, magmatizmu, vulkanizmu ir kt.

Viršutinėje mantijoje yra sumažinto kietumo, stiprumo ir klampumo sluoksnis - astenosfera, kuri yra litosferos apačioje. Viršutinė riba maždaug gylyje. 100 km po žemynais ir apytiksl. 50 km po vandenyno dugnu; apatinis yra 250-350 km gylyje. Astenosfera vaidina svarbų vaidmenį endogeninių procesų, vykstančių žemės plutoje (magmatizmo, metamorfizmo ir kt.) atsiradime. Dėl savo plastiškumo astenosfera veikia kaip substratas, kuriuo gali judėti litosferos plokštės. Medžiaga astenosferoje gali būti amorfinė.

Viršutinis kietas Žemės apvalkalas vadinamas žemės pluta. Iš apačios jį riboja Mohorovichic paviršius. Jo storis svyruoja nuo 5 iki 75 km. Pagal struktūrą jie išskiria: žemyninę (žemyninę) ir vandenyninę plutą.

žemyninė pluta po lygumose jo storis siekia 25-30 km, o po kalnais - iki 75 km. Vidutiniškai 33-35 km. Po kalnais yra žemės plutos sustorėjimas, tai yra jos išsikišimai į gelmes – „kalnų šaknys“. Ypač didelį storį pluta pasiekia po Pamyru, Hindukušo – daugiau nei 60 km. Himalajuose (apie 75 km) ir Anduose (75 km). Taigi aukščiausi kalnai turi giliausias „šaknis“ žemės gelmėse.

Seisminio žemyninės plutos zondavimo metu išskiriami trys pagrindiniai sluoksniai:

1. Viršutinė vadinama nuosėdinis sluoksnis. Tai mažiausiai tankus sluoksnis, kurio storis svyruoja nuo 2–3 km ant platformų iki 20–30 km mobiliose vietose. Šį sluoksnį sudaro nuosėdinės uolienos, tai yra molis, smėlis, smiltainis, kalkakmenis ir mergeliai. Jis turi dirvožemio dangą.
2. Antrasis, storiausias žemyninės plutos sluoksnis vadinamas granito sluoksnis. Jis turi didelį tankį ir yra sudarytas iš kristalinių uolienų, tai yra, granitų ir gneisų. Šis sluoksnis kai kuriose vietose iškyla į paviršių. Pavyzdžiui, Kolos pusiasalyje; centrinėse Kaukazo, Tien Šanio, Altajaus, Alpių, Karpatų kalnų dalyse ir kt.. Daugeliu atvejų granito sluoksnis padengtas nuosėdinėmis uolienomis, kurių storis siekia 10-20 km.
3. Trečiasis žemyninės plutos sluoksnis vadinamas bazalto sluoksnis. Susideda iš sunkiausių uolienų – bazaltų, gabro ir kt., jo storis 15-25 km.

vandenyno pluta plonesnis nei žemynas ir susideda iš dviejų sluoksnių – nuosėdinio ir bazalto. Nuosėdų sluoksnio storis svyruoja ir svyruoja nuo kelių metrų vidurio vandenyno keterose iki 3 km likusioje vandenyno dugno dalyje. Didžiąją šio sluoksnio dalį sudaro kalkakmenio dumblai, susidarę iš gyvų organizmų liekanų.

Bazalto sluoksnio storis svyruoja nuo 3 iki 12 km. Tarp šių dviejų pagrindinių sluoksnių išsiskiria mažesnio nei bazaltų tankio sluoksnis: jo storis nuo 1 iki 2 km. Manoma, kad jį vaizduoja lavos ir vulkaniniai tufai.

Taigi bendras vandenyno plutos storis siekia 5-15 km, o šalia žemynų, po vandenyno salomis ir povandeniniais kalnagūbriais, padidėja iki 20 km. Centrinėje Ramiojo vandenyno dalyje plutos storis siekia apie 5-8 km.

Pagrindinį vaidmenį tiriant Žemės vidinę sandarą atlieka seisminiai metodai, pagrįsti elastinių bangų (tiek išilginių, tiek skersinių), atsirandančių seisminių įvykių metu - natūralių žemės drebėjimų metu ir dėl to, sklidimo jos storiu tyrimu. sprogimų.