Planetos sandara: žemės šerdis, mantija, žemės pluta. Vidinė Žemės sandara

Žemė, kaip ir daugelis kitų planetų, turi sluoksniuotą vidinę struktūrą. Mūsų planeta susideda iš trijų pagrindinių sluoksnių. Vidinis sluoksnis yra šerdis, išorinis – žemės pluta, o tarp jų – mantija.

Šerdis yra centrinė Žemės dalis ir yra 3000–6000 km gylyje. Šerdies spindulys yra 3500 km. Mokslininkų teigimu, šerdis susideda iš dviejų dalių: išorinės – tikriausiai skystos, o vidinės – kietos. Pagrindinė temperatūra yra apie 5000 laipsnių. Šiuolaikinės reprezentacijos apie mūsų planetos branduolį buvo gauti atliekant ilgalaikius tyrimus ir analizuojant gautus duomenis. Taigi įrodyta, kad planetos šerdyje geležies kiekis siekia 35%, kas lemia būdingas seismines savybes. Išorinę šerdies dalį vaizduoja besisukantys nikelio ir geležies srautai, kurie yra geri elektros srovės laidininkai. magnetinis laukasŽemė yra sujungta būtent su šia šerdies dalimi, nes sukuriamas pasaulinis magnetinis laukas elektros srovės, įtekantis skysta medžiaga išorinė šerdis. Dėl labai aukštos temperatūros išorinė šerdis turi didelę įtaką su ja besiliečiančioms mantijos vietoms. Kai kuriose vietose kyla milžiniški šilumos ir masės srautai, nukreipti į Žemės paviršių. Vidinė Žemės šerdis yra kieta ir turi aukštą temperatūrą. Mokslininkai mano, kad tokią vidinės šerdies dalies būklę užtikrina labai aukštas slėgis Žemės centre, siekiantis 3 milijonus atmosferų. Didėjant atstumui nuo Žemės paviršiaus, didėja medžiagų, kurių daugelis pereina į metalinę būseną, suspaudimas.

Tarpinis sluoksnis – mantija – dengia šerdį. Mantija užima apie 80% mūsų planetos tūrio, tai yra didžiausia Žemės dalis. Mantija yra aukštyn nuo šerdies, bet nepasiekia Žemės paviršiaus, o iš išorės liečiasi su žemės pluta. Iš esmės mantijos medžiaga yra kietos būsenos, išskyrus viršutinį klampų sluoksnį, kurio storis yra maždaug 80 km. Tai yra astenosfera, išvertus iš graikų kalba reiškia „silpną kamuolį“. Mokslininkų teigimu, mantijos medžiaga nuolat juda. Didėjant atstumui nuo žemės plutos link šerdies, mantijos medžiaga pereina į tankesnę būseną.

Iš išorės mantiją dengia žemės pluta – tvirtas išorinis apvalkalas. Jo storis svyruoja nuo kelių kilometrų po vandenynais iki kelių dešimčių kilometrų kalnų grandinėse. Žemės pluta sudaro tik 0,5% visos mūsų planetos masės. Žievės sudėtyje yra silicio, geležies, aliuminio ir šarminių metalų oksidų. Žemyninė pluta suskirstyta į tris sluoksnius: nuosėdinį, granitinį ir bazaltinį. Vandenyno pluta susideda iš nuosėdinių ir bazaltinių sluoksnių.

Žemės litosferą sudaro žemės pluta kartu su viršutiniu mantijos sluoksniu. Litosfera susideda iš tektoninių litosferos plokščių, kurios, atrodo, „slenka“ palei astenosferą 20–75 mm greičiu per metus. Litosferos plokštės, judančios viena kitos atžvilgiu, yra skirtingo dydžio, o judėjimo kinematiką lemia plokščių tektonika.

Vaizdo pristatymas " Vidinė struktūraŽemė“:

Pristatymas „Geografija kaip mokslas“

Susijusios medžiagos:

Viršutinis Žemės sluoksnis, suteikiantis gyvybę planetos gyventojams, tėra plonas apvalkalas, dengiantis daugybę kilometrų vidinių sluoksnių. Mažai daugiau žinoma apie paslėptą planetos struktūrą kosmosas. Giliausias Kolos šulinys, išgręžtas žemės plutoje jos sluoksniams tirti, yra 11 tūkstančių metrų gylyje, tačiau tai tik keturios šimtosios atstumo iki centro. gaublys. Tik seisminė analizė gali susidaryti vaizdą apie viduje vykstančius procesus ir sukurti Žemės sandaros modelį.

Vidinis ir išorinis Žemės sluoksniai

Žemės planetos struktūrą sudaro nevienalyčiai vidinių ir išorinių apvalkalų sluoksniai, kurie skiriasi sudėtimi ir vaidmeniu, tačiau yra glaudžiai susiję vienas su kitu. Žemės rutulio viduje yra šios koncentrinės zonos:

• Šerdies spindulys yra 3500 km.
• Mantija - maždaug 2900 km.
• Žemės pluta yra vidutiniškai 50 km.

Išoriniai žemės sluoksniai sudaro dujinį apvalkalą, vadinamą atmosfera.

Planetos centras

Centrinė Žemės geosfera yra jos šerdis. Jei užduosite klausimą, kuris Žemės sluoksnis ištirtas praktiškai mažiausiai iš visų, atsakymas bus – šerdis. Neįmanoma gauti tikslių duomenų apie jo sudėtį, struktūrą ir temperatūrą. Visa informacija, kuri skelbiama moksliniuose darbuose, buvo gauta geofiziniais, geocheminiais metodais ir matematiniais skaičiavimais ir pateikiama plačiajai visuomenei su sąlyga „tariamai“. Kaip rodo seisminių bangų analizės rezultatai, žemės šerdis susideda iš dviejų dalių: vidinės ir išorinės. Vidinė šerdis yra labiausiai neištirta Žemės dalis, nes seisminės bangos nepasiekia jos ribų. Išorinė šerdis yra įkaitusios geležies ir nikelio masė, kurios temperatūra yra apie 5 tūkst. laipsnių, kuri nuolat juda ir yra elektros laidininkas. Būtent su šiomis savybėmis siejama Žemės magnetinio lauko kilmė. Vidinės šerdies sudėtis, pasak mokslininkų, yra įvairesnė ir ją papildo lengvesni elementai - siera, silicis ir galbūt deguonis.

Mantija

Planetos geosfera, jungianti centrinį ir viršutinį Žemės sluoksnius, vadinama mantija. Būtent šis sluoksnis sudaro apie 70% Žemės rutulio masės. Apatinė dalis magma yra šerdies apvalkalas, jo išorinė riba. Seisminė analizė rodo čia staigus šuolis tankyje ir greičiu išilginės bangos, o tai rodo reikšmingus uolienų sudėties pokyčius. Magmos sudėtis yra sunkiųjų metalų mišinys, kuriame dominuoja magnis ir geležis. Viršutinė dalis sluoksnis, arba astenosfera, yra mobili, plastiška, minkšta masė su aukštos temperatūros. Būtent ši medžiaga prasiskverbia pro žemės plutą ir išsiveržia į paviršių ugnikalnio išsiveržimų metu.

Mantijos magmos sluoksnio storis nuo 200 iki 250 kilometrų, temperatūra apie 2000 o C. Mantiją nuo žemutinio žemės plutos rutulio skiria Moho sluoksnis, arba Mohorovičių riba, serbų mokslininkas, kuris lėmė staigų seisminių bangų greičio pokytį šioje mantijos dalyje.

Kietas kiautas

Kaip vadinasi sunkiausias Žemės sluoksnis? Tai litosfera, apvalkalas, jungiantis mantiją ir žemės plutą, esantis virš astenosferos ir valo paviršinį sluoksnį nuo karšto poveikio. Didžioji litosferos dalis yra mantijos dalis: žemės pluta, kurios bendras storis nuo 79 iki 250 km, sudaro 5-70 km, priklausomai nuo vietos. Litosfera yra nevienalytė, suskirstyta į litosferos plokštes, kurios nuolat juda lėtai, kartais išsiskiria, kartais artėja viena prie kitos. Tokie litosferos plokščių virpesiai vadinami tektoniniu judėjimu, būtent jų staigūs smūgiai sukelia žemės drebėjimus, žemės plutos skilimus, magmos purslus į paviršių. Litosferos plokščių judėjimas veda į tranšėjų ar kalvų susidarymą, o sustingusi magma formuoja kalnų grandines. Plokštės neturi nuolatinių ribų, jos susijungia ir atsiskiria. Žemės paviršiaus teritorijos, esančios virš tektoninių plokščių lūžių, yra padidėjusio seisminio aktyvumo vietos, kuriose dažniau nei kitose vyksta žemės drebėjimai, ugnikalnių išsiveržimai, susidaro mineralų. Šiuo metu buvo užfiksuota 13 litosferos plokščių, iš kurių didžiausios yra: Amerikos, Afrikos, Antarkties, Ramiojo vandenyno, Indo-Australijos ir Eurazijos.

Žemės pluta

Palyginti su kitais sluoksniais, žemės pluta yra ploniausias ir trapiausias viso žemės paviršiaus sluoksnis. Sluoksnis, kuriame gyvena organizmai, kuris yra labiausiai prisotintas chemikalai ir mikroelementų, sudaro tik 5% visos planetos masės. Žemės pluta planetoje Žemėje yra dviejų atmainų: žemyninė arba žemyninė ir vandenyninė. Žemyninė pluta yra kietesnė ir susideda iš trijų sluoksnių: bazalto, granito ir nuosėdų. Vandenyno dugnas sudarytas iš bazalto (pagrindinio) ir nuosėdų sluoksnių.

• Bazalto uolienos– Tai magminės fosilijos, tankiausios iš žemės paviršiaus sluoksnių.
• granito sluoksnis- nėra po vandenynais, sausumoje gali priartėti prie kelių dešimčių kilometrų granito, kristalinių ir kitų panašių uolienų storio.
• Nuosėdų susidarymas susidarė naikinant uolienas. Kai kuriose vietose yra organinės kilmės mineralų telkinių: anglies, druskos, dujos, nafta, kalkakmenis, kreida, kalio druskos ir kt.

Hidrosfera

Apibūdinant Žemės paviršiaus sluoksnius, negalima nepaminėti planetai gyvybiškai svarbaus vandens apvalkalo, arba hidrosferos. Vandens balansas Planetą palaiko okeaniniai vandenys (pagrindinis vandens telkinys), požeminis vanduo, ledynai, žemyniniai upių, ežerų ir kitų vandens telkinių vandenys. 97% visos hidrosferos patenka ant sūrus vanduo jūros ir vandenynai, o tik 3% yra švieži geriamas vanduo, kurių didžioji dalis randama ledynuose. Mokslininkai mano, kad vandens kiekis paviršiuje laikui bėgant didės dėl gilių sferų. Hidrosferos masės nuolat cirkuliuoja, pereina iš vienos būsenos į kitą ir glaudžiai sąveikauja su litosfera ir atmosfera. Hidrosfera turi didelę įtaką visiems sausumos procesams, biosferos vystymuisi ir gyvybinei veiklai. Tai buvo vandens apvalkalas, kuris tapo gyvybės atsiradimo planetoje aplinka.

Dirvožemis

Ploniausias derlingas Žemės sluoksnis, vadinamas dirvožemiu, arba dirvožemis, kartu su vandens apvalkalu, turi didžiausią reikšmę augalų, gyvūnų ir žmonių egzistavimui. Šis rutulys atsirado paviršiuje dėl uolienų erozijos, veikiamas organinio skilimo procesų. Apdorodami gyvybinės veiklos likučius, milijonai mikroorganizmų sukūrė humuso sluoksnį – palankiausią sėti visų rūšių žemės augalus. Vienas iš svarbiausių rodiklių Aukštos kokybės dirvožemis – derlingumas. Derlingiausios yra tos, kuriose yra vienodai smėlio, molio ir humuso arba priemolio. Molio, uolų ir smėlio dirvožemiai yra vieni iš mažiausiai tinkamų žemdirbystei.

Troposfera

Žemės oro apvalkalas sukasi kartu su planeta ir yra neatsiejamai susijęs su visais žemės sluoksniuose vykstančiais procesais. Apatinė atmosferos dalis per poras giliai įsiskverbia į žemės plutos kūną, o viršutinė dalis palaipsniui jungiasi su erdve.

Žemės atmosferos sluoksniai yra nevienalyčiai savo sudėtimi, tankiu ir temperatūra.

Troposfera tęsiasi 10–18 km atstumu nuo žemės plutos. Šią atmosferos dalį šildo žemės pluta ir vanduo, todėl didėjant aukščiui ji darosi vis šaltesnė. Temperatūra troposferoje nukrenta maždaug puse laipsnio kas 100 metrų, o aukščiausi taškai siekia nuo -55 iki -70 laipsnių. Ši oro erdvės dalis užima reikšmingiausią – iki 80 proc. Būtent čia formuojasi orai, kaupiasi audros ir debesys, formuojasi krituliai ir vėjai.

Aukšti sluoksniai

• Stratosfera- planetos ozono sluoksnis, kuris sugeria Ultravioletinė radiacija Saulė, neleidžianti jai sunaikinti visų gyvų dalykų. Oras stratosferoje yra plonas. Ozonas šioje atmosferos dalyje palaiko stabilią temperatūrą nuo – 50 iki 55 o C. Stratosferoje yra nežymiai drėgmės, todėl debesys ir krituliai jai nebūdingi, priešingai nei didelio greičio oro srovės.
• Mezosfera, termosfera, jonosfera- Žemės oro sluoksniai virš stratosferos, kuriuose stebimas atmosferos tankio ir temperatūros mažėjimas. Jonosferos sluoksnis yra vieta, kur atsiranda įkrautų dujų dalelių švytėjimas, vadinamas aurora.
• Egzosfera- dujų dalelių sklaidos sfera, neryški riba su erdve.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti:
1. Žemės vidinės sandaros tyrimo metodai.
2. Vidinė Žemės sandara.
3. Žemės fizinės savybės ir cheminė sudėtis.
4. Žemės kriauklių atsiradimo ir vystymosi istorija. Žemės plutos judėjimas.
5. Vulkanai ir žemės drebėjimai.

1. Žemės vidinės sandaros tyrimo metodai.
1) Vizualiniai uolienų atodangų stebėjimai

Uolos atodanga - tai yra uolų atodanga žemės paviršiaus daubose, upių slėniuose, karjeruose, kasyklose, kalnų šlaituose.

Tiriant atodangą, atkreipiamas dėmesys į tai, iš kokių uolienų ji susideda, kokia šių uolienų sudėtis, storis, atsiradimo tvarka. Iš kiekvieno sluoksnio imami mėginiai tolesniam tyrimui laboratorijoje, siekiant nustatyti uolienų cheminę sudėtį, kilmę ir amžių.

2) Šulinių gręžimas leidžia išgauti uolienų pavyzdžius – šerdis, ir tada nustatyti uolienų sudėtį, struktūrą, atsiradimą ir sudaryti išgręžtų sluoksnių brėžinį - geologinis skyrius reljefas. Daugelio pjūvių palyginimas leidžia nustatyti, kaip klostosi uolienos, ir sudaryti teritorijos geologinį žemėlapį. Giliausias gręžinys buvo išgręžtas iki 12 km gylio. Šie du metodai leidžia tyrinėti Žemę tik paviršutiniškai.

3) Seisminis tyrinėjimas.

Sukūrę dirbtinę žemės drebėjimo bangą su sprogimu, žmonės stebi jos praėjimo per įvairius sluoksnius greitį. Kuo tankesnė terpė, tuo didesnis greitis. Žinodami šiuos greičius ir stebėdami jų pokyčius, mokslininkai gali nustatyti požeminių uolienų tankį. Šis metodas vadinamas seisminis zondavimas ir padėjo pažvelgti į Žemės vidų.

2. Vidinė Žemės sandara.

Seisminis Žemės zondavimas leido išskirti tris jos dalis – litosferą, mantiją ir šerdį.

Litosfera (iš graikų kalbos litas - akmuo ir sfera - rutulys) - viršutinis, uolėtas Žemės apvalkalas, įskaitant žemės plutą ir viršutinis sluoksnis mantija (astenosfera). Litosferos gylis siekia daugiau nei 80 km. Astenosferos medžiaga yra klampios būsenos. Dėl to žemės pluta tarsi plūduriuoja ant skysto paviršiaus.

Žemės plutos storis yra nuo 3 iki 75 km. Jo struktūra yra nevienalytė (iš viršaus į apačią):

1 – nuosėdinės uolienos (smėlis, molis, klintis) – 0-20 km. Purios uolienos turi mažą seisminių bangų greitį.

2 – granito sluoksnis (nėra po vandenynu) turi didelį bangų greitį 5,5-6 km/s;

3 – bazalto sluoksnis (bangos greitis 6,5 km/s);

Yra dviejų tipų žievė - žemynas Ir okeaninis. Po žemynais plutoje yra visi trys sluoksniai – nuosėdinis, granitas ir bazaltas. Jos storis lygumose siekia 15 km, o kalnuose padidėja iki 80 km, suformuodamas „kalnų šaknis“. Po vandenynais daug kur granito sluoksnio visiškai nėra, o bazaltai padengti plona nuosėdinių uolienų danga. Giliavandenėse vandenyno dalyse plutos storis neviršija 3-5 km, o žemiau yra viršutinė mantija.

Temperatūra plutos storyje siekia 600 o C. Ją daugiausia sudaro silicio ir aliuminio oksidai.

Mantija - tarpinis apvalkalas, esantis tarp litosferos ir Žemės šerdies. Manoma, kad jo apatinė riba yra 2900 km gylyje. Mantija sudaro 83% Žemės tūrio. Mantijos temperatūra svyruoja nuo 1000 O C viršutiniuose sluoksniuose iki 3700 O C apatinėse. Sąsaja tarp plutos ir mantijos yra Moho (Mohorovicic) paviršius.

Viršutinėje mantijoje vyksta žemės drebėjimai, susidaro rūdos, deimantai ir kiti mineralai. Čia vidinė šiluma patenka į Žemės paviršių. Viršutinės mantijos medžiaga nuolat ir aktyviai juda, sukeldama litosferos ir žemės plutos judėjimą. Jį sudaro silicis ir magnis. Vidinė mantija nuolat maišosi su skysta šerdimi. Sunkieji elementai nugrimzta į šerdį, o lengvi – kyla į paviršių. Medžiaga, sudaranti mantiją, įveikė grandinę 20 kartų. Šis procesas turi būti kartojamas tik 7 kartus ir žemės plutos kūrimo procesas, žemės drebėjimai ir ugnikalniai sustos.

Šerdis susideda iš išorinio (iki 5 tūkst. km gylio), skysto sluoksnio ir vidinio kieto sluoksnio. Tai geležies ir nikelio lydinys. Skystos šerdies temperatūra yra 4000 o C, o vidinės – 5000 o C. Šerdies tankis labai didelis, ypač vidinis, todėl yra kietas. Šerdies tankis yra 12 kartų didesnis nei vandens.

3. Žemės fizinės savybės ir cheminė sudėtis.
KAM fizines savybes Žemė apima temperatūrą (vidinę šilumą), tankį ir slėgį.

Žemės paviršiuje temperatūra nuolat kinta ir priklauso nuo saulės šilumos antplūdžio. Dienos temperatūros svyravimai tęsiasi iki 1-1,5 m gylio, sezoniniai - iki 30 m. Po šiuo sluoksniu slypi zona pastovios temperatūros, kur jie visada išlieka tokie patys
85 ir atitinka vidutines metines temperatūras tam tikroje Žemės paviršiaus srityje.

Pastovios temperatūros zonos gylis skirtingose ​​vietose yra nevienodas ir priklauso nuo klimato ir uolienų šilumos laidumo. Žemiau šios zonos temperatūra pradeda kilti vidutiniškai 30 °C kas 100 m. Tačiau ši vertė nėra pastovi ir priklauso nuo uolienų sudėties, ugnikalnių buvimo ir šiluminės spinduliuotės iš žarnų aktyvumo. Žemė.

Žinant Žemės spindulį, galima suskaičiuoti, kad centre jos temperatūra turėtų siekti 200 000 °C. Tačiau esant tokiai temperatūrai, Žemė virstų karštomis dujomis. Visuotinai pripažįstama, kad laipsniškas temperatūros kilimas vyksta tik litosferoje, o Žemės vidinės šilumos šaltinis yra viršutinė mantija. Žemiau temperatūros kilimas sulėtėja, o Žemės centre jis neviršija 5000° SU.

Žemės tankis. Kuo tankesnis kūnas, tuo didesnė masė tūrio vienetui. Tankio etalonu laikomas vanduo, kurio 1 cm 3 sveria 1 g, t.y., vandens tankis yra 1 g/cm 3 . Kitų kūnų tankis nustatomas pagal jų masės ir tokio pat tūrio vandens masės santykį. Iš to aišku, kad visi kūnai, kurių tankis didesnis nei 1 skęsta, ir tie, kurių tankis mažesnis, plūduriuoja.

Žemės tankis skirtingose ​​vietose nėra vienodas. Nuosėdinių uolienų tankis yra 1,5–2 g/cm 3, granito – 2,6 g/cm 3 , o bazaltai - 2,5-2,8 g/cm3. Vidutinis Žemės tankis yra 5,52 g/cm 3 . Žemės centre jį sudarančių uolienų tankis didėja ir siekia 15-17 g/cm 3 .

Slėgis Žemės viduje. Žemės centre esančios uolienos patiria didžiulį slėgį iš viršutinių sluoksnių. Skaičiuojama, kad vos 1 km gylyje slėgis siekia 10 4 hPa, o viršutinėje mantijoje viršija 6 10 4 hPa. Laboratoriniai eksperimentai rodo, kad esant tokiam slėgiui kietosios medžiagos, tokios kaip marmuras, sulinksta ir netgi gali tekėti, tai yra, įgyja tarpinių tarp kietos ir skysčio savybių. Tokia materijos būsena vadinama plastmasinis.Šis eksperimentas rodo, kad giliuose Žemės viduje materija yra plastinės būsenos.

Žemės cheminė sudėtis. IN Žemėje galite rasti visus D.I. Mendelejevo lentelės cheminius elementus. Tačiau jų skaičius nevienodas, pasiskirstę itin netolygiai. Pavyzdžiui, žemės plutoje deguonis (O) sudaro daugiau nei 50%, geležis (Fe) mažiau nei 5% jos masės. Apskaičiuota, kad bazalto ir granito sluoksnius daugiausia sudaro deguonis, silicis ir aliuminis, o mantijoje didėja silicio, magnio ir geležies dalis. Apskritai visuotinai priimta, kad 8 elementai (deguonis, silicis, aliuminis, geležis, kalcis, magnis, natris, vandenilis) sudaro 99,5% žemės plutos sudėties, o visi kiti - 0,5%. Duomenys apie mantijos ir šerdies sudėtį yra spėliotini.

4. Žemės kriauklių atsiradimo ir vystymosi istorija. Žemės plutos judėjimas.

Maždaug prieš 5 milijardus metų kosminis kūnas Žemė susidarė iš dujų ir dulkių ūko. Buvo šalta. Aiškios ribos tarp kriauklių dar nebuvo. Iš žemės gelmių torrent Dujos pakilo, purtydami paviršių sprogimais.

Dėl stipraus suspaudimo šerdyje pradėjo vykti branduolinės reakcijos, kurios paskatino išsilaisvinimą didelis kiekis karštis. Planetos branduolio energija įkaista. Tirpstant podirvio metalams, lengvesnės medžiagos išplaukė į paviršių ir suformavo plutą, o sunkesnės medžiagos nuskendo žemyn. Sušalusi plona plėvelė paskendo karštoje magmoje ir vėl susiformavo. Po kurio laiko ant paviršiaus pradėjo kauptis didelės masės lengvųjų silicio ir aliuminio oksidų, kurie nebeskendo. Laikui bėgant jie suformavo dideles mases ir atvėso. Tokie dariniai vadinami litosfreninės plokštelės(žemyninės platformos). Jie plūduriavo kaip milžiniški ledkalniai ir toliau dreifuoja plastikiniu mantijos paviršiumi.

Prieš 2 milijardus metų dėl vandens garų kondensacijos atsirado vandens apvalkalas.
Maždaug prieš 500-430 milijonų metų buvo 4 žemynai: Angarija (Azijos dalis), Gondvana, Šiaurės Amerikos ir Europos plokštumos. Dėl plokščių judėjimo paskutinės dvi plokštės susidūrė ir susidarė kalnai. Susikūrė EuroAmerika.

Maždaug prieš 275 milijonus metų įvyko Euroamerikos ir Angarijos susidūrimas, ir toje vietoje iškilo Uralo kalnai. Dėl šio susidūrimo atsirado Laurasia.

Netrukus Laurazija ir Gondvana susijungė į Pangea (prieš 175 milijonus metų), o vėliau vėl išsiskyrė. Kiekvienas iš šių žemynų suskilo į fragmentus, sudarydamas šiuolaikinius žemynus.

Konvekcinės srovės atsiranda viršutinėje mantijoje, veikiant kylant šilumos srautams. Didelis gilus slėgis priverčia judėti litosferą, susidedančią iš atskirų blokų – plokščių. Litosfera yra padalinta į maždaug 15 didelių plokščių, judančių skirtingomis kryptimis. Susidūrę vienas su kitu, jų paviršius suspaudžiamas į klostes ir kyla aukštyn, suformuojant kalnus. Kitose vietose susidaro įtrūkimai ( plyšio zonos) ir lavos srautai, išsiveržę, užpildo erdvę. Šie procesai vyksta tiek sausumoje, tiek vandenyno dugne.

Vaizdo įrašas 1. Žemės ir jos litosferos plokščių susidarymas.

Litosferos plokščių judėjimas.

Tektonika– litosferos plokščių judėjimo palei mantijos paviršių procesas. Žemės plutos judėjimas vadinamas tektoniniu judėjimu.

Uolienų struktūros tyrimas ir vandenyno dugno elektroniniai topografiniai tyrimai iš kosmoso patvirtino plokščių tektonikos teoriją.

Video 2. Žemynų evoliucija.

5. Vulkanai ir žemės drebėjimai.

Vulkanas –geologinis darinys žemės plutos paviršiuje, per kurį išsiveržia išlydytų uolienų, dujų, garų ir pelenų srautai. Būtina atskirti magmą ir lavą. Magma yra skysta uoliena ugnikalnio krateryje. lava – uolienų srautai ugnikalnio šlaitais. Vulkaniniai kalnai susidaro iš atvėsusios lavos

Žemėje yra apie 600 aktyvių ugnikalnių. Jie susidaro ten, kur žemės plutą suskaldo įtrūkimai ir šalia yra išsilydusios magmos sluoksniai. Priverčia ją pakilti aukštas spaudimas. Vulkanai yra antžeminiai arba povandeniniai.

Vulkanas yra kalnas, kuris turi kanalas baigiasi skyle - krateris. Taip pat gali būti šoniniai kanalai. Vulkano kanalu iš magmos rezervuaro į paviršių teka skysta magma, suformuodama lavos srautus. Jei lava atvėsta ugnikalnio krateryje, susidaro kamštis, kuris, veikiamas dujų slėgio, gali sprogti, atlaisvindamas kelią šviežiai magmai (lavai). Jei lava pakankamai skysta (joje daug vandens), tai ji greitai nuteka ugnikalnio šlaitu. Tiršta lava teka lėtai ir kietėja, padidindama ugnikalnio aukštį ir plotį. Lavos temperatūra gali siekti 1000-1300 o C ir judėti 165 m/s greičiu.

Vulkaninį aktyvumą dažnai lydi dideli pelenų, dujų ir vandens garų kiekiai. Prieš išsiveržimąvirš ugnikalnio išmetamų teršalų stulpelis gali siekti keliasdešimt kilometrų aukštį. Vietoje kalno po išsiveržimo gali susidaryti milžiniškas krateris su burbuliuojančiu lavos ežeru viduje - kaldera.

Vulkanai susidaro seismiškai aktyviose zonose: vietose, kur liečiasi litosferos plokštės. Esant gedimams, magma priartėja prie Žemės paviršiaus, tirpdo uolienas ir sudaro vulkaninį kanalą. Įstrigusios dujos padidina slėgį ir išstumia magmą į paviršių.

Žemės rutulys turi keletą apvalkalų: - oro apvalkalą, - vandens apvalkalą, - kietą apvalkalą.

Trečias už atstumo nuo Saulės Planeta žemė spindulys 6370 km, vidutinis tankis 5,5 g/cm2. Vidinėje Žemės struktūroje įprasta išskirti šiuos sluoksnius:

Žemės pluta- viršutinis Žemės sluoksnis, kuriame gali egzistuoti gyvi organizmai. Žemės plutos storis gali būti nuo 5 iki 75 km.

mantija- kietas sluoksnis, esantis žemiau žemės plutos. Jo temperatūra yra gana aukšta, tačiau medžiaga yra kietos būsenos. Mantijos storis apie 3000 km.

šerdis- centrinė Žemės rutulio dalis. Jo spindulys yra maždaug 3500 km. Temperatūra šerdies viduje yra labai aukšta. Manoma, kad šerdį daugiausia sudaro išlydytas metalas,
tikriausiai geležies.

Žemės pluta

Yra du pagrindiniai žemės plutos tipai – žemyninė ir okeaninė, taip pat tarpinė, subkontinentinė.

Žemės pluta yra plonesnė po vandenynais (apie 5 km), o po žemynais – storesnė (iki 75 km). Jis yra nevienalytis, išskiriami trys sluoksniai: bazaltas (guli apačioje), granitas ir nuosėdinis (viršutinis). Žemyninė pluta susideda iš trijų sluoksnių, o vandenyno pluta neturi granito sluoksnio. Žemės pluta formavosi palaipsniui: iš pradžių susidarė bazalto sluoksnis, vėliau – granito sluoksnis, nuosėdinis sluoksnis formuojasi iki šiol.

- medžiaga, sudaranti žemės plutą. Uolos skirstomos į šias grupes:

1. Magminės uolienos. Jie susidaro, kai magma sukietėja giliai žemės plutoje arba paviršiuje.

2. Nuosėdinės uolienos. Jie susidaro paviršiuje, susidaro iš kitų uolienų ir biologinių organizmų naikinimo ar kaitos produktų.

3. Metamorfinės uolienos. Jie susidaro žemės plutos storyje iš kitų uolienų, veikiant tam tikriems veiksniams: temperatūrai, slėgiui.

Nuo neatmenamų laikų žmonės bandė pavaizduoti Žemės vidinės sandaros diagramos. Juos domino Žemės gelmės kaip vandens, ugnies, oro saugyklos, taip pat kaip pasakiškų turtų šaltinis. Iš čia ir kilo noras mintimis prasiskverbti į Žemės gelmes, kur, kaip sakė Lomonosovas,

rankas ir akis draudžia gamta (t.y. prigimtis).

Pirmoji Žemės vidinės sandaros schema

Didžiausias antikos mąstytojas, graikų filosofas, gyvenęs IV amžiuje prieš Kristų (384–322 m.), mokė, kad Žemės viduje yra „centrinė ugnis“, kuri trykšta iš „ugnį alsuojančių kalnų“. Jis tikėjo, kad vandenynų vandenys, prasiskverbę į Žemės gelmes, užpildo tuštumas, tada pro plyšius vanduo vėl kyla aukštyn, suformuodamas šaltinius ir upes, kurios įteka į jūras ir vandenynus. Taip vyksta vandens ciklas.

Pirmoji Athanasius Kircher Žemės sandaros schema (pagal 1664 m. graviūrą)

Nuo to laiko praėjo daugiau nei du tūkstančiai metų ir tik XVII amžiaus antroje pusėje - 1664 m. pirmoji Žemės vidinės sandaros schema. Jo autorius buvo Afanasy Kircher. Ji buvo toli gražu ne tobula, bet gana pamaldi, ką nesunku padaryti pažvelgus į piešinį.

Žemė buvo vaizduojama kaip kietas kūnas, kurio viduje didžiulės tuštumos buvo sujungtos viena su kita ir paviršiumi daugybe kanalų. Centrinė šerdis buvo užpildyta ugnimi, o tuštumos, esančios arčiau paviršiaus, buvo užpildytos ugnimi, vandeniu ir oru.

Diagramos kūrėjas buvo įsitikinęs, kad gaisrai Žemės viduje ją sušildo ir gamina metalus. Pagal jo idėjas, medžiaga požeminiam gaisrui buvo ne tik siera ir anglis, bet ir kiti mineralaižemės viduriai. Požeminio vandens srautai sukėlė vėją.

Antroji Žemės vidinės sandaros diagrama

Pirmoje XVIII amžiaus pusėje atsirado antroji Žemės vidinės sandaros diagrama. Jo autorius buvo Vudvortas. Viduje Žemė buvo užpildyta nebe ugnimi, o vandeniu; vanduo sukūrė didžiulę vandens sferą, o kanalai sujungė šią sferą su jūromis ir vandenynais. Skystą šerdį supo storas kietas apvalkalas, sudarytas iš uolienų sluoksnių.

Antroji Vudvorto žemės struktūros schema (iš 1735 m. graviūros)

Uolienų sluoksniai

Apie tai, kaip jie susidaro ir išsidėstę uolienų sluoksniai, pirmasis atkreipė dėmesį žymus Danijos gamtos tyrinėtojas Nikolajus Stensenas(1638-1687). Mokslininkas ilgą laiką gyveno Florencijoje Steno vardu, ten vertėsi medicinos praktika.

Kalnakasiai jau seniai pastebėjo reguliarų nuosėdinių uolienų sluoksnių išdėstymą. Stensenas ne tik teisingai paaiškino jų susidarymo priežastį, bet ir tolimesnius jų pokyčius.

Jis padarė išvadą, kad šie sluoksniai nusėdo nuo vandens. Iš pradžių nuosėdos buvo minkštos, paskui sukietėjo; Iš pradžių sluoksniai gulėjo horizontaliai, vėliau, veikiami vulkaninių procesų, patyrė didelių judesių, o tai paaiškina jų pasvirimą.

Tačiau tai, kas buvo teisinga nuosėdinių uolienų atžvilgiu, žinoma, negali būti taikoma visoms kitoms uolienoms, kurios sudaro žemės plutą. Kaip jie susiformavo? Ar jie iš vandeninių tirpalų, ar iš ugningų tirpalų? Šis klausimas mokslininkų dėmesį traukė ilgą laiką, iki pat XIX amžiaus XX amžiaus XX amžiaus.

Ginčas tarp neptunistų ir plutonistų

Tarp vandens šalininkų - neptunistai(Neptūnas - senovės romėnų jūrų dievas) ir ugnies šalininkai - plutonistai(Plutonas - senovės graikų dievas pogrindžio karalystė) ne kartą kilo karštos diskusijos.

Galiausiai mokslininkai įrodė vulkaninę bazaltinių uolienų kilmę, ir neptūnistai buvo priversti pripažinti pralaimėjimą.

Bazaltas

Bazaltas- labai paplitusi vulkaninė uoliena. Jis dažnai patenka į žemės paviršių ir dideliame gylyje sudaro patikimą pagrindą Žemės pluta. Šiai uolienai – sunkiai, tankiai ir kietai, tamsios spalvos – būdinga stulpinė struktūra, susidedanti iš penkių-šešių kampų vienetų.

Bazaltas yra puiki statybinė medžiaga. Be to, jis gali būti lydomas ir naudojamas bazalto liejiniams gaminti. Produktai pasižymi vertingomis techninėmis savybėmis: atsparumu ugniai ir atsparumu rūgštims.

Iš bazalto liejimo gaminami aukštos įtampos izoliatoriai, chemijos rezervuarai, kanalizacijos vamzdžiai ir kt.. Bazaltai randami Armėnijoje, Altajuje, Užbaikalijoje ir kitose vietovėse.

Bazaltas nuo kitų uolienų skiriasi dideliu savituoju sunkiu.

Žinoma, daug sunkiau nustatyti Žemės tankį. Ir tai būtina žinoti norint teisingai suprasti Žemės rutulio sandarą. Pirmas ir tuo pačiu pakankamai tikslius apibrėžimusŽemės tankiai buvo nustatyti prieš du šimtus metų.

Daugelio nustatymų vidutinis tankis buvo 5,51 g/cm3.

Seismologija

Mokslas suteikė daug aiškumo idėjoms apie seismologija, tiriant žemės drebėjimų prigimtį (iš senovės graikų kalbos žodžių: „seismos“ – žemės drebėjimas ir „logos“ – mokslas).

Šia kryptimi dar reikia daug nuveikti. Remiantis didžiausio seismologo, akademiko B. B. Golitsyno (1861–1916) vaizdine išraiška,

visus žemės drebėjimus galima prilyginti žibintui, kuris užsidega trumpam laikui ir, apšviesdamas Žemės vidų, leidžia svarstyti, kas ten vyksta.

Pasitelkus labai jautrius įrašymo įrenginius, seismografus (iš jau pažįstamų žodžių „seismos“ ir „grapho“ – rašau) paaiškėjo, kad žemės drebėjimo bangų sklidimo greitis visame pasaulyje nėra vienodas: tai priklauso nuo medžiagų, kuriomis sklinda bangos, tankis.

Pavyzdžiui, per smiltainio storį jie praeina daugiau nei du kartus lėčiau nei per granitą. Tai leido padaryti svarbias išvadas apie Žemės sandarą.

Žemė, Autorius modernus remiantis mokslinėmis pažiūromis, gali būti pavaizduoti kaip trys rutuliai, sudėti vienas kito viduje. Yra toks vaikiškas žaislas: spalvotas medinis rutulys, susidedantis iš dviejų pusių. Jei atidarote, viduje yra kitas spalvotas rutulys, viduje dar mažesnis kamuoliukas ir pan.

• Pirmasis išorinis rutulys mūsų pavyzdyje yra Žemės pluta.
• Antra - Žemės apvalkalas arba mantija.
• Trečias - vidinė šerdis.

Šiuolaikinė schema vidinė Žemės struktūra

Šių „rutulių“ sienelių storis yra skirtingas: išorinė yra ploniausia. Čia reikia pažymėti, kad žemės pluta nėra vienodo storio vienalytis sluoksnis. Visų pirma, Eurazijos teritorijoje jis svyruoja per 25–86 kilometrus.

Pagal seisminių stočių, t. y. stočių, tiriančių žemės drebėjimus, duomenis, žemės plutos storis išilgai linijos Vladivostokas – Irkutskas yra 23,6 km; tarp Sankt Peterburgo ir Sverdlovsko - 31,3 km; Tbilisis ir Baku - 42,5 km; Jerevanas ir Groznas - 50,2 km; Samarkandas ir Chimkentas – 86,5 km.

Žemės apvalkalo storis, atvirkščiai, labai įspūdingas – apie 2900 km (priklauso nuo žemės plutos storio). Šerdies apvalkalas yra šiek tiek plonesnis - 2200 km. Vidinės šerdies spindulys yra 1200 km. Prisiminkime, kad Žemės pusiaujo spindulys yra 6378,2 km, o poliarinis - 6356,9 km.

Žemės medžiaga dideliame gylyje

Kas vyksta su Žemės medžiaga, sudarant pasaulį, dideliame gylyje?
Gerai žinoma, kad temperatūra didėja didėjant gyliui. Anglijos anglies kasyklose ir Meksikos sidabro kasyklose jis toks aukštas, kad dirbti neįmanoma, nepaisant visokių techninių prietaisų: vieno kilometro gylyje – virš 30° šilumos!

Vadinamas metrų skaičius, kurį reikia nusileisti giliai į Žemę, kad temperatūra pakiltų 1° geoterminė stadija. Išvertus į rusų kalbą - „Žemės įkaitimo laipsnis“. (Žodis „geoterminis“ sudarytas iš dviejų graikiškų žodžių: „ge“ – žemė ir „therme“ – šiluma, panaši į žodį „termometras“.)

Geoterminės pakopos vertė išreiškiama metrais ir svyruoja (svyruoja tarp 20-46). Vidutiniškai jis paimamas 33 metrus. Maskvai, remiantis giluminio gręžimo duomenimis, geoterminis gradientas yra 39,3 metro.

Iki šiol giliausias gręžinys neviršija 12000 metrų. Daugiau nei 2200 metrų gylyje kai kuriuose šuliniuose jau pasirodo perkaitinti garai. Jis sėkmingai naudojamas pramonėje.

Tačiau norint iš to padaryti teisingas išvadas, būtina atsižvelgti ir į slėgio poveikį, kuris taip pat nuolat didėja artėjant prie Žemės centro.
1 kilometro gylyje slėgis po žemynais siekia 270 atmosferų (po vandenyno dugnu tame pačiame gylyje - 100 atmosferų), 5 km gylyje - 1350 atmosferų, 50 km - 13 500 atmosferų ir tt Centrinėje mūsų planetos dalių, slėgis viršija 3 milijonus atmosferų!

Natūralu, kad lydymosi temperatūra taip pat keisis didėjant gyliui. Jei, pavyzdžiui, bazaltas lydosi gamyklinėse krosnyse 1155° temperatūroje, tai 100 kilometrų gylyje jis pradės tirpti tik 1400° temperatūroje.

Pasak mokslininkų, temperatūra 100 kilometrų gylyje yra 1500°, o vėliau, lėtai kylant, tik pačiose centrinėse planetos vietose pasiekia 2000-3000°.
Kaip rodo laboratoriniai eksperimentai, didėjančio slėgio įtakoje kietosios medžiagos – ne tik kalkakmenis ar marmuras, bet ir granitas – įgauna plastiškumą ir rodo visus takumo požymius.

Tokia materijos būsena būdinga antrajam mūsų diagramos rutuliui – Žemės apvalkalui. Išlydytos masės (magmos) židiniai, tiesiogiai susiję su ugnikalniais, yra riboto dydžio.

Žemės šerdis

Korpuso medžiaga Žemės šerdis klampus, o pačioje šerdyje dėl didžiulio slėgio ir aukštos temperatūros yra specialioje fizinė būklė. Jo naujos savybės pagal kietumą panašios į skystų kūnų savybes, o pagal elektrinį laidumą – su metalų savybėmis.

Didžiosiose Žemės gelmėse medžiaga, kaip teigia mokslininkai, virsta metaline faze, kurios laboratorinėmis sąlygomis sukurti dar neįmanoma.

Žemės rutulio elementų cheminė sudėtis

Puikus rusų chemikas D. I. Mendelejevas (1834–1907) įrodė, kad cheminiai elementai yra darni sistema. Jų savybės yra reguliarios viena su kita ir atspindi nuoseklias atskiros materijos, iš kurios yra pastatytas Žemės rutulys, etapus.

• Pagal cheminę sudėtį žemės plutą daugiausia sudaro tik devyni elementai iš daugiau nei šimto mums žinomų. Tarp jų pirmiausia deguonis, silicis ir aliuminis, tada mažesniais kiekiais, geležies, kalcio, natrio, magnio, kalio ir vandenilio. Likusi dalis sudaro tik du procentus visų išvardytų elementų bendro svorio. Žemės pluta buvo vadinama sialiu, priklausomai nuo jos cheminės sudėties. Šis žodis rodė, kad žemės plutoje po deguonies vyrauja silicis (lotyniškai „silicium“, taigi pirmasis skiemuo – „si“) ir aliuminis (antrasis skiemuo – „al“, kartu – „sial“).
• Pastebimas magnio padidėjimas subkortikinėje membranoje. Štai kodėl jie ją vadina sima. Pirmasis skiemuo yra „si“ iš silicio - silicio, o antrasis yra „ma“ iš magnio.
• Manoma, kad centrinė Žemės rutulio dalis daugiausia susidarė iš nikelio geležis, taigi ir jo pavadinimas - peilis. Pirmasis skiemuo - "ni" reiškia nikelio buvimą, o "fe" - geležį (lotyniškai "ferrum").

Žemės plutos tankis vidutiniškai yra 2,6 g/cm 3 . Didėjant gyliui, pastebimas laipsniškas tankio padidėjimas. Centrinėse šerdies dalyse jis viršija 12 g/cm 3, pastebimi staigūs šuoliai, ypač ties šerdies apvalkalo riba ir vidinėje šerdyje.

Dideli darbai apie Žemės struktūrą, jos sudėtį ir pasiskirstymo procesus cheminiai elementai gamtoje mums paliko puikūs sovietų mokslininkai - akademikas V.I. Vernadskis (1863-1945) ir jo mokinys akademikas A.E. Fersmanas (1883-1945) - talentingas populiarintojas, patrauklių knygų - "Pramoginga mineralologija" ir "Pramoginga geochemija" autorius.

Cheminė meteoritų analizė

Mūsų idėjų apie kompoziciją teisingumas vidines dalisŽemė taip pat patvirtinta cheminis meteorito analizė. Kai kuriuose meteorituose vyrauja geležis – taip jie vadinami. geležies meteoritai, kitose - tie elementai, kurie yra žemės plutos uolienose, todėl jie vadinami akmeniniai meteoritai.

Akmeniniai meteoritai – suirusių dangaus kūnų išorinių apvalkalų fragmentai, o geležiniai – jų vidinių dalių fragmentai. Nors išoriniai ženklai Akmens meteoritai nėra panašūs į mūsų uolienas, tačiau jų cheminė sudėtis artima bazaltams. Cheminė geležies meteoritų analizė patvirtina mūsų prielaidas apie centrinės Žemės šerdies prigimtį.

Žemės atmosfera

Mūsų idėjos apie struktūrą Žemė bus toli gražu nebaigta, jei apsiribosime tik jos gelmėmis: Žemę pirmiausia supa oro apvalkalas - atmosfera(iš graikų kalbos žodžių: "atmos" - oras ir "sphaira" - kamuolys).

Naujagimę planetą supusioje atmosferoje buvo garų būsenos ateities Žemės vandenynų vanduo. Todėl šios pirminės atmosferos slėgis buvo didesnis nei šiandien.

Atmosferai atvėsus, į Žemę liejosi perkaitinto vandens srovės, slėgis sumažėjo. Karšti vandenys sukūrė pirminį vandenyną - Žemės vandens apvalkalą, kitaip hidrosferą (iš graikų „gidor“ - vanduo) (plačiau:). Vandens apvalkalas, dengiantis didžiąją Žemės rutulio paviršiaus dalį (apie 71%), sudaro vieną pasaulio vandenyną.

Vandenyno gelmių tyrinėjimas parodė, kad keičiasi jo dugno kontūrai. Šiuo metu mūsų turimi duomenys apie jūros gelmių, negali būti priskirtas pirminiam vandenynui, nes seniausios nuosėdos dažniausiai yra seklios. Vadinasi, seniausiomis mūsų planetos vystymosi epochomis vyravo maži vandens telkiniai, tačiau dabar pastebime priešingą santykį.