Unutarnja struktura zemlje. Unutarnja struktura i povijest geološkog razvoja Zemlje

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

Uvod – opći geološki podaci o Zemlji

1. Postanak Zemlje

2. Oblik, veličina i kretanje Zemlje

3. Unutarnja struktura Zemlje

4. Teorija prirodnog reaktora

5. Evolucija Zemlje

Zaključak – smjer geološkog razvoja Zemlje

Popis korištene literature

Uvod- opći geološki podaci o Zemlji

U povijesti Zemlje razlikuju se 3 stupnja - akrecija, predgeološka i geološka. Geološku povijest našeg planeta moguće je razmatrati samo od vremena iz kojeg su preživjeli najstariji svjedoci te povijesti, stijene i minerali. Međutim, prvim drevnim stadijem u formiranju Zemlje treba smatrati vremenski interval tijekom kojeg je nastala kao jedan od planeta Sunčevog sustava, t.j. od vremena nakupljanja materije maglice plin-prašina, koja, prema istraživačima, nije bila duga i očito nije prelazila 100 milijuna godina.

Drugi najstariji stadij često se naziva predgeološkim, budući da stijene tog vremena praktički nisu bile očuvane, a procesi koji su se odvijali u ovoj fazi doveli su do diferencijacije materije unutar planeta, stvaranja neke vrste primarne zemljine kore. osnovnog sastava, oslobađanje vanjske tekuće jezgre Zemlje i, sukladno tome, izgled magnetsko polje. Najvjerojatnije je da se u to vrijeme snažno manifestiralo meteoritsko bombardiranje Zemlje, a njena površina je nalikovala suvremenom Mjesecu ili bolje rečeno Veneri, s obzirom da je postojala atmosfera bez kisika, čiji su oblaci prekrivali Zemlju gustim velom . Godine 1978. u SSSR-u je usvojena pretkambrijska stratigrafska ljestvica koja uključuje dvije glavne podjele: arhejsku i proterozojsku, nazvanu eoni - čije trajanje daleko premašuje vremenski interval fanerozojske ere.

Starost Zemlje procjenjuje se na 4,5 milijardi godina. Počevši od prijelaza prije otprilike 4,0 - 3,5 milijarde godina, počinje treća faza, koja se općenito može nazvati pretkambrijskom ili geološkom, a njena gornja granica bila je ograničena na granicu srednjeg - kasnog rifeja, tj. prije otprilike 1 milijardu godina. Činjenica je da je u kasnom rifeju započeo raspad divovskog kontinenta Pangea-1 i položeni su svi glavni pokretni pojasevi, koji su se kasnije razvili u fanerozoiku. Trajanje geološke ili pretkambrijske faze je vrlo dugo - oko 3 milijarde godina, a u svom najopćenitijem obliku razlikuje se niz velikih faza:

1) drevni arhejski ili katarhijski (4,0 - 3,5 milijardi godina);

2) arhejski (3,5 - 2,6 milijardi godina);

3) rani proterozoj (2,6 - 1,65 milijardi godina);

4) Kasni paleozoik (1,65 - 1,0 milijardi godina).

Sve do kasnog rifeja;

Pojava života na Zemlji datira prije 1 milijardu godina u teškim klimatskim uvjetima Koronovsky N.V., Khain V.E., Yasamanov N.A. "Povijesna geologija" Izdavač: "Akademija", 2008.

Razvoj života podliježe zakonima evolucije – cikličnosti, progresiji i nepovratnosti. Cikličnost – sve što se događa na Zemlji pojavljuje se i nestaje, a sve se to događa uzastopno u određenom intervalu, tako da se nekada postojeći superkontinent Pangea-1 rascijepio, no kasnije, prema znanstvenim činjenicama i samim znanstvenicima, nakon 40.000 milijuna godina, Zemlja će ponovno postojati (formirani) divovski superkontinent.

Geološka povijest Zemlje podijeljena je na razdoblja u skladu s geokronološkom ljestvicom usvojenom na Međunarodnom geološkom kongresu 1965. U geologiji, kao ni u jednoj drugoj znanosti, slijed utvrđivanja događaja, njihova kronologija, utemeljena na prirodnoj periodizaciji geoloških povijest, važna je.

1. PodrijetloZemlja

Prema suvremenim kozmološkim konceptima, Zemlja je nastala zajedno s drugim planetima prije oko 4,5 milijardi godina od komada i krhotina koji su se okretali oko mladog Sunca. Rasla je, gutajući materiju oko sebe, sve dok nije dosegla svoju sadašnju veličinu. U početku je proces rasta bio vrlo buran, a kontinuirana kiša padajućih tijela trebala je dovesti do njegovog značajnog zagrijavanja, budući da se kinetička energija čestica pretvarala u toplinu. Tijekom udara nastajali su krateri, a tvar koja je izbačena iz njih više nije mogla nadvladati silu gravitacije i padala je natrag, a što su tijela koja su padala veća, to su više zagrijavala Zemlju. Energija padajućih tijela više se nije oslobađala na površini, već u dubinama planeta, ne imajući vremena zračiti u svemir. Iako je izvorna smjesa tvari možda bila homogena u velikim razmjerima, zagrijavanje zemaljske mase uslijed gravitacijskog kompresije i bombardiranja njezinih krhotina dovelo je do topljenja smjese i nastale tekućine pod utjecajem gravitacije odvajale su se od preostale. čvrsti dijelovi. Postupna preraspodjela tvari po dubini u skladu s gustoćom trebala je dovesti do njezine stratifikacije u zasebne ljuske. Lakše tvari, bogate silicijem, odvojile su se od gušćih, koje su sadržavale željezo i nikal, i formirale prvu zemljinu koru. Nakon otprilike milijardu godina, kada se zemlja značajno ohladila, zemljina kora se stvrdnula, pretvorivši se u čvrstu vanjsku ljusku planeta. Hladeći se, Zemlja je izbacila mnogo različitih plinova iz svog jezgra (obično se to događalo tijekom vulkanskih erupcija) – lagani, poput vodika i helija, uglavnom su bježali u svemir, ali budući da je sila gravitacije Zemlje već bila prilično velika, ostao je teži. Oni su upravo činili osnovu zemljine atmosfere. Dio vodene pare iz atmosfere se kondenzirao, a na Zemlji su se pojavili oceani. Molodensky M.S. „Odabrana djela. gravitacijskom polju. Lik i unutarnja struktura Zemlje”, Izdavačka kuća Nauka, M., 2001

2. Oblik, veličina i kretanje Zemlje

Oblik Zemlje je blizak elipsoidu, spljošten na polovima i rastegnut u ekvatorijalnoj zoni. Prosječni polumjer Zemlje je 6371,032 km, polarni 6356,777 km, ekvatorijalni 6378,160 km. Masa Zemlje je 5,976 1024 kg, prosječna gustoća je 5518 kg / m 3.

Zemlja se kreće oko Sunca prosječnom brzinom od 29,765 km/s po eliptičnoj, bliskoj kružnoj orbiti (ekscentricitet 0,0167); prosječna udaljenost od Sunca je 149,6 milijuna km, period jedne orbite je 365,24 solarna dana. Rotacija Zemlje oko vlastite osi događa se prosječnom kutnom brzinom od 7,292115·10 -5 rad/s, što približno odgovara periodu od 23 h 56 min 4,1 s. Linearna brzina Zemljine površine na ekvatoru je oko 465 m/s. Os rotacije je nagnuta prema ravnini ekliptike pod kutom od 66°33"22". Taj nagib i godišnja rotacija Zemlje oko Sunca uzrokuju promjenu godišnjih doba, što je izuzetno važno za Zemljinu klimu, i vlastita rotacija, promjena dana i noći.Rotacija Zemlje zbog plimskih utjecaja stalno (iako vrlo sporo od 0,0015 s po stoljeću) usporava.Također, postoje male nepravilne varijacije u duljini dana.

Površina Zemlje iznosi 510,2 milijuna km 2, od čega je oko 70,8% u Svjetskom oceanu. Prosječna mu je dubina oko 3,8 km, maksimalna (Marijanski rov u Tihom oceanu) je 11,022 km; volumen vode je 1370 milijuna km 3, prosječni salinitet je 35 g / l. Kopno čini 29,2%, odnosno šest kontinenata i otoka. Izdiže se iznad razine mora u prosjeku za 875 m; najveća visina (vrh Chomolungma na Himalaji) je 8848 m. Planine zauzimaju više od 1/3 kopnene površine. Pustinje pokrivaju oko 20% površine kopna, savane i svijetle šume oko 20%, šume oko 30%, ledenjaci preko 10%. Više od 10% zemljišta zauzima poljoprivredno zemljište. Zemlja ima samo jedan satelit, Mjesec. Njegova orbita je blizu kruga polumjera od oko 384 400 km.

3. Unutarnja struktura Zemlje

ZEMLJA, treći najveći planet od Sunca u Sunčevom sustavu. Zbog svojih jedinstvenih, možda i jedinih prirodnih uvjeta u Svemiru, postao je mjesto nastanka i razvoja organskog života.

Slika 1. Struktura Zemlje Zharkov V.N. "Unutarnja struktura Zemlje i planeta." Izdavačka kuća "Znanost", 2. izd. M., 1983.

Broj 1 na slici označava Zemljina kora(vanjska ljuska), čija debljina varira od nekoliko kilometara (u oceanskim regijama) do nekoliko desetaka kilometara (u planinskim predjelima kontinenata). Kugla zemljine kore je vrlo mala i čini samo oko 0,5% ukupna masa planete. Glavni sastav kore su oksidi silicija, aluminija, željeza i alkalnih metala. Kontinentalna kora, koja sadrži gornji (granitni) i donji (bazaltni) sloj ispod sedimentnog sloja, sadrži najstarije stijene Zemlje, čija se starost procjenjuje na više od 3 milijarde godina. Oceanska kora ispod sedimentnog sloja sadrži uglavnom jedan sloj, po sastavu sličan bazaltu. Starost sedimentnog pokrivača ne prelazi 100-150 milijuna godina.

Zemljina kora je od temeljnog plašta odvojena velikim dijelom tajanstvenim Moho sloj(nazvan po srpskom seizmologu Mohoroviću, koji ga je otkrio 1909.), u kojem se brzina širenja seizmičkih valova naglo povećava.

Dijeliti mantiječini oko 67% ukupne mase planeta. Čvrsti sloj gornjeg plašta, koji se proteže na različite dubine ispod oceana i kontinenata, zajedno sa zemljinom korom naziva se litosfera - najkrutija ljuska Zemlje. Ispod njega je označen sloj u kojem dolazi do blagog smanjenja brzine širenja seizmičkih valova, što ukazuje na osebujno stanje materije. Ovaj sloj, manje viskozan i više plastičan u odnosu na slojeve iznad i ispod, naziva se astenosfera. Vjeruje se da je materija plašta u neprekidnom kretanju, a sugerira se da u relativno dubokim slojevima plašta, s porastom temperature i tlaka, dolazi do prijelaza materije u gušće modifikacije. Takav prijelaz potvrđuju i eksperimentalne studije.

NA donji plašt na dubini od 2900 km dolazi do oštrog skoka ne samo u brzini uzdužni valovi, ali i po gustoći, a poprečni valovi ovdje potpuno nestaju, što ukazuje na promjenu sastav materijala pasmine. Ovo je vanjska granica Zemljine jezgre Prema B. Boltu, dane su sljedeće granice odvojene zone: baza sloja C - 670 km, sloj D - 2885 km, sloj F u intervalu 4590-5155 km. Bliski podaci u radu V. A. Zharkova.

Zemljina jezgra otvorena 1936. Bilo ga je iznimno teško snimiti zbog malog broja seizmičkih valova koji su dopirali do njega i vraćali se na površinu. Osim toga, ekstremne temperature i tlakove jezgre dugo je bilo teško reproducirati u laboratoriju. Zemljina jezgra podijeljena je u 2 odvojena područja: tekućina ( vanjska jezgra) i čvrsta ( unutarnje), prijelaz između njih leži na dubini od 5156 km. Željezo je element koji odgovara seizmičkim svojstvima jezgre i obilno je raspoređen u Svemiru i predstavlja približno 35% njegove mase u jezgri planeta. Prema suvremenim podacima, vanjska jezgra je rotirajući mlaz rastaljenog željeza i nikla, dobar vodič električne energije. S njim se povezuje nastanak Zemljinog magnetskog polja, vjerujući da, električne struje, koji teče u tekućoj jezgri, stvaraju globalno magnetsko polje. Njime djeluje sloj plašta koji je u dodiru s vanjskom jezgrom, budući da su temperature u jezgri više nego u plaštu. Na nekim mjestima ovaj sloj stvara ogromne toplinske i masene tokove usmjerene na površinu Zemlje – perjanice.

Unutarnja tvrda jezgra nevezano za plašt. Vjeruje se da njegovo čvrsto stanje, unatoč visokoj temperaturi, osigurava gigantski tlak u središtu Zemlje. Predlaže se da bi, osim legura željeza i nikla, u jezgri trebali biti prisutni i lakši elementi, kao što su silicij i sumpor, te eventualno silicij i kisik. Pitanje stanja Zemljine jezgre još je uvijek diskutabilno. Kako se udaljenost od površine povećava, povećava se kompresija kojoj je tvar izložena. Proračuni pokazuju da tlak u zemljinoj jezgri može doseći 3 milijuna atm. Pritom se čini da su mnoge tvari metalizirane - prelaze u metalno stanje. Postojala je čak i hipoteza da se jezgra Zemlje sastoji od metalnog vodika.

4. Teorija prirodnog reaktora

Nedavno je američki geofizičar M. Herndon iznio hipotezu da u središtu Zemlje postoji prirodni " nuklearni reaktor» od urana i plutonija (ili torija) promjera od samo 8 km http://galspace.spb.ru - Projekt "Istraživanje Sunčevog sustava" (2005.-2008.) . Ova hipoteza može objasniti preokret Zemljinog magnetskog polja, koji se događa svakih 200 000 godina. Ako se ova pretpostavka potvrdi, tada bi život na Zemlji mogao završiti 2 milijarde godina ranije nego što se očekivalo, budući da i uran i plutonij vrlo brzo izgaraju. Njihovo iscrpljivanje dovest će do nestanka magnetskog polja koje štiti zemlju od kratkovalnog sunčevog zračenja i, kao rezultat, do nestanka svih oblika biološkog života. Ovu teoriju komentirao je dopisni član Ruske akademije znanosti V.P. Trubitsyn Trubitsyn V.P., Zharkov V.N. "Fizika unutrašnjosti planeta", - M. Science 1980: " I uran i torij su vrlo teški elementi koji u procesu diferencijacije primarne tvari planeta mogu potonuti u središte Zemlje. Ali na atomskoj razini, oni su ovisni o svjetlostiuhelemenata koji se prenose u zemljinu koru, stoga se sva nalazišta urana nalaze u najgornjem sloju kore. Odnosno, kada bi se i ti elementi koncentrirali u obliku klastera, mogli bi se spustiti u jezgru, ali bi ih, prema prevladavajućim idejama, trebao biti mali broj. Dakle, da bi se dale izjave o uranskoj jezgri Zemlje, potrebno je dati razumniju procjenu količine urana koja je otišla u željeznu jezgru. Također treba napomenuti da kretanje urana u jezgru dovodi do smanjenja radioaktivne opasnosti, budući da je stjenoviti plašt vrlo dobar zaslon.».

U jesen 2002. profesor sa Sveučilišta Harvard A. Dzewonski i njegov student M. Ishii, na temelju analize podataka iz više od 300.000 seizmičkih događaja prikupljenih tijekom 30 godina, predložili su novi model, prema kojem se tzv. ” jezgra leži unutar unutarnje jezgre, čija je širina oko 600 km: Njegova prisutnost može biti dokaz postojanja dvije faze u razvoju unutarnje jezgre. Za potvrdu takve hipoteze potrebno je postaviti više više seizmografi kako bi se detaljnije odabrala anizotropija (ovisnost fizikalnih svojstava materije o smjeru unutar nje), koja karakterizira samo središte Zemlje.

Pojedinačno lice planeta, poput izgleda živog bića, uvelike je određeno unutarnjim čimbenicima koji nastaju u njegovim dubokim dubinama. Vrlo je teško proučavati te unutrašnjosti, budući da su materijali koji čine Zemlju neprozirni i gusti, pa je volumen izravnih podataka o tvari dubokih zona vrlo ograničen. To uključuje: takozvani mineralni agregat (velike stijenske komponente) iz prirodne super-duboke bušotine - kimberlitsku cijev u Lesotu (Južna Afrika), koja se smatra predstavnikom stijena koje se nalaze na dubini od oko 250 km, kao kao i jezgra (cilindrični stup stijene), podignuta iz najdubljeg bunara na svijetu (12.262 m) na poluotoku Kola. Proučavanje superdubine planeta nije ograničeno na to. Sedamdesetih godina 20. stoljeća na području Azerbajdžana vršeno je znanstveno kontinentalno bušenje - bušotina Saably (8.324 m). A u Bavarskoj je početkom 90-ih godina prošlog stoljeća položen ultraduboki bunar KTB-Oberpfalz veličine više od 9.000 m.

Postoje mnoge druge metode za proučavanje našeg planeta, ali glavne informacije o njegovoj unutarnjoj strukturi dobivene su kao rezultat proučavanja seizmičkih valova koji nastaju tijekom potresa i snažnih eksplozija. Svaki sat zabilježi se oko 10 oscilacija zemljine površine u raznim točkama na Zemlji. U ovom slučaju nastaju seizmički valovi dvije vrste: uzdužni i poprečni. Obje vrste valova mogu se širiti u krutom tijelu, ali samo uzdužni valovi mogu se širiti u tekućinama. Pomake zemljine površine bilježe seizmografi postavljeni diljem svijeta. Promatranja brzine kojom valovi putuju zemljom omogućuju geofizičarima da odrede gustoću i tvrdoću stijena na dubinama nedostupnim izravnom istraživanju. Usporedba gustoća poznatih iz seizmičkih podataka i onih dobivenih tijekom laboratorijskih pokusa sa stijenama omogućuje nam da izvedemo zaključak o materijalnom sastavu zemljine unutrašnjosti. Najnoviji podaci geofizike i eksperimenti vezani uz proučavanje strukturnih transformacija minerala omogućili su modeliranje mnogih značajki strukture, sastava i procesa koji se odvijaju u dubinama Zemlje.

Još u 17. stoljeću, nevjerojatna podudarnost obrisa obala Zapadna obala Afrika i istočna obala Južne Amerike navele su neke znanstvenike na ideju da kontinenti "šetaju" oko planeta. No, tek tri stoljeća kasnije, 1912. godine, njemački meteorolog Alfred Lothar Wegener detaljno je iznio svoju hipotezu o pomicanju kontinenata, prema kojoj su se relativni položaji kontinenata mijenjali tijekom povijesti Zemlje. Istovremeno je iznio mnoge argumente u prilog činjenici da su u dalekoj prošlosti kontinenti bili spojeni. Osim sličnosti obala, otkrio je podudarnost geoloških struktura, kontinuitet reliktnih planinskih lanaca i identitet fosilnih ostataka na različitim kontinentima. Profesor Wegener je aktivno branio ideju o postojanju jednog superkontinenta Pangea u prošlosti, njegovom rascjepu i naknadnom pomicanju formiranih kontinenata u različite strane. Ali ova neobična teorija nije shvaćena ozbiljno, jer se s gledišta tog vremena činilo potpuno neshvatljivim da se divovski kontinenti mogu samostalno kretati oko planeta.

Oživljavanje ideja ovog znanstvenika dogodilo se kao rezultat istraživanja na dnu oceana. Činjenica je da je vanjski reljef kontinentalne kore dobro poznat, ali oceansko dno, stoljećima pouzdano prekriveno mnogim kilometrima vode, ostalo je nedostupno za proučavanje i služilo je kao nepresušni izvor svih vrsta legendi i mitova. važan korak naprijed u proučavanju njegova reljefa bio je izum preciznog ehosonda, uz pomoć kojeg je postalo moguće kontinuirano mjeriti i bilježiti dubinu dna duž linije kretanja plovila. Jedan od upečatljivih rezultata intenzivnog istraživanja oceanskog dna bili su novi podaci o njegovoj topografiji. Danas je topografiju oceanskog dna lakše mapirati, zahvaljujući satelitima koji vrlo precizno mjere "visinu" morske površine: ona točno odražava razlike u razini mora od mjesta do mjesta. Umjesto ravnog dna, bez ikakvih posebnih znakova, prekrivenog muljem, dubokim jarcima i strmim liticama, otkriveni su divovski planinski lanci i najveći vulkani. Srednjoatlantski planinski lanac, koji presječe Atlantski ocean u sredini, najjasnije se ističe na kartama.

Pokazalo se da oceansko dno stari dok se udaljava od srednjeoceanskog grebena, "šireći se" iz svoje središnje zone brzinom od nekoliko centimetara godišnje. Djelovanje ovog procesa može objasniti sličnost obrisa kontinentalnih rubova, ako pretpostavimo da se između dijelova podijeljenog kontinenta formira novi oceanski greben, a oceansko dno, simetrično rastući s obje strane, tvori novi ocean . Atlantski ocean, usred kojeg se nalazi Srednjoatlantski greben, vjerojatno je nastao na taj način. Ali ako se površina morskog dna poveća, a Zemlja se ne širi, onda se nešto u globalnoj kori mora srušiti kako bi nadoknadilo ovaj proces. Upravo se to događa na periferiji većine tihi ocean. Ovdje se litosferne ploče konvergiraju, a jedna od sudarajućih ploča tone ispod druge i ide duboko u Zemlju. Takva mjesta sudara obilježena su aktivnim vulkanima koji se protežu duž obala Tihog oceana, tvoreći takozvani "vatreni prsten".

Izravno bušenje morskog dna i određivanje starosti izdignutih stijena potvrdili su rezultate paleomagnetskih istraživanja. Te su činjenice činile temelj teorije nove globalne tektonike, odnosno tektonike litosferskih ploča, koja je napravila pravu revoluciju u znanostima o Zemlji i donijela novo razumijevanje vanjskih omotača planeta. Glavna ideja ove teorije je horizontalno kretanje ploča.

5. Evolucija Zemlje

Pitanje rane evolucije Zemlje usko je povezano s teorijom njezina nastanka. Danas je poznato da je naš planet nastao prije oko 4,5 milijardi godina. U procesu formiranja Zemlje od čestica protoplanetarnog oblaka, njezina se masa postupno povećavala. Gravitacijske sile su rasle, a time i brzina pada čestica na planet. Kinetička energija čestica pretvarala se u toplinu, a Zemlja se sve više zagrijavala. Tijekom udara na njemu su nastajali krateri, a tvar koja je iz njih izbačena više nije mogla svladati zemljinu gravitaciju i pala je natrag.

Što su padali objekti veći, to su više zagrijavali Zemlju. Energija udarca nije oslobođena na površini, već na dubini jednakoj približno dva promjera tijela koje prodire. A budući da su glavnu masu u ovoj fazi planetu opskrbljivala tijela veličine nekoliko stotina kilometara, energija se oslobađala u sloju debelom oko 1000 km. Nije imala vremena zračiti u svemir, ostajući u utrobi Zemlje. Kao rezultat toga, temperatura na dubinama od 100-1000 km mogla bi se približiti točki taljenja. Dodatni porast temperature vjerojatno je uzrokovan raspadom kratkoživućih radioaktivnih izotopa.

Očigledno, prve taline koje su se pojavile bile su mješavina tekućeg željeza, nikla i sumpora. Talina se nakupljala, a zatim zbog veće gustoće cijedila prema dolje, postupno formirajući zemljinu jezgru. Dakle, diferencijacija (stratifikacija) Zemljine materije mogla bi početi u fazi njenog nastanka. Udarna obrada površine i početak konvekcije nedvojbeno su spriječili ovaj proces. Ali određeni dio teže tvari još je imao vremena potonuti ispod promiješanog sloja. Zauzvrat, diferencijacija gustoće zaustavila je konvekciju i bila je popraćena dodatnim oslobađanjem topline, ubrzavajući proces formiranja različitih zona na Zemlji.

Vjerojatno je jezgra nastala tijekom nekoliko stotina milijuna godina. Postupnim hlađenjem planeta, niklom bogata željezo-nikl legura, koja ima visoko talište, počela je kristalizirati – tako je (eventualno) nastala čvrsta unutarnja jezgra. Do danas je to 1,7% mase Zemlje. Oko 30% Zemljine mase koncentrirano je u rastaljenoj vanjskoj jezgri.

Razvoj ostalih školjki trajao je mnogo dulje i, u nekim aspektima, još nije završio.

Litosfera je odmah nakon formiranja imala malu debljinu i bila je vrlo nestabilna. Ponovno ga je apsorbirao plašt, uništen u doba takozvanog velikog bombardiranja (prije 4,2 do 3,9 milijardi godina), kada su Zemlju, kao i Mjesec, pogodili vrlo veliki i prilično brojni meteoriti. Na Mjesecu i danas možete vidjeti dokaze bombardiranja meteoritom – brojni krateri i mora (područja ispunjena eruptiranom magmom). Na našem planetu aktivni tektonski procesi i utjecaj atmosfere i hidrosfere praktički su izbrisali tragove tog razdoblja.

Prije oko 3,8 milijardi godina nastala je prva lagana i stoga "nepotopiva" granitna kora. U to vrijeme planet je već imao zračnu ljusku i oceane; plinovi potrebni za njihovo nastajanje intenzivno su se dopremali iz utrobe Zemlje u prethodnom razdoblju. Atmosfera se tada sastojala uglavnom od ugljičnog dioksida, dušika i vodene pare. U njemu je bilo malo kisika, ali je nastao kao rezultat, prvo, fotokemijske disocijacije vode i, drugo, fotosintetske aktivnosti jednostavnih organizama kao što su modrozelene alge.

Prije 600 milijuna godina na Zemlji je postojalo nekoliko mobilnih kontinentalnih ploča, vrlo sličnih modernim. Novi superkontinent Pangea pojavio se mnogo kasnije. Postojala je prije 300-200 milijuna godina, a zatim se raspala na dijelove koji su formirali sadašnje kontinente.

Što čeka Zemlju u budućnosti? Na ovo se pitanje može odgovoriti samo s visokim stupnjem nesigurnosti, apstrahirajući kako od mogućeg vanjskog, kozmičkog utjecaja, tako i od aktivnosti čovječanstva koje mijenja okoliš, i to ne uvijek na bolje.

Na kraju će se utroba Zemlje ohladiti do te mjere da će konvekcija u plaštu, a posljedično i kretanje kontinenata (a time i izgradnja planina, vulkanske erupcije, potresi) postupno slabiti i prestati. Vremenski uvjeti će s vremenom izbrisati neravnine zemljine kore, a površina planeta će nestati pod vodom. Njegovu daljnju sudbinu odredit će prosječna godišnja temperatura. Ako značajno padne, ocean će se smrznuti, a Zemlja će biti prekrivena ledenom korom. Ako temperatura poraste (a najvjerojatnije je to ono do čega će dovesti sve veća svjetlost Sunca), tada će voda ispariti, izlažući ravna površina planete. Očito, u oba slučaja, život čovječanstva na Zemlji više neće biti moguć, barem u našem modernom shvaćanju toga.

Zaključak -smjer geološkog razvoja Zemlje

Geološka povijest Zemlje uključuje sljedeći slijed događaja u razvoju Zemlje kao planeta: stvaranje stijena, nastanak i uništavanje reljefa, potonuće kopna pod vodom (napredovanje mora), povlačenje mora, glacijacije, pojave i nestajanja raznih vrsta životinja i biljaka itd. d. Trajanje geološke povijesti Zemlje mjeri se milijunima godina.

Gore navedeni slijed glavnih događaja u povijesti zemljine kore, formiranje oceana i kontinenata, ne uklapa se u okvir raširene ideje da kontinenti progresivno rastu na račun oceana. Moderni oceani nipošto nisu relikti (ostaci) primarnog oceana, već geološke strukture kontinenata, često odsječene mlađim oceanskim depresijama; sve to proturječi stavu da su oceani primarni. Doista, kako objasniti zašto su tijekom 4,5 milijardi godina u nekim područjima procesi odvajanja materije plašta doveli do stvaranja debele kontinentalne kore, dok je u drugim područjima taj proces stao u fazi formiranja primitivne oceanske kore? Pretpostavimo da se takva postojanost može objasniti primarnom nehomogenošću plašta. Ali to se ne uklapa u niz činjenica općeg strukturnog plana strukture litosfere; Tome također proturječi povijest modernih geosinklinala i platformi.

Drugi pogled nije sasvim zadovoljavajući, prema kojem je razvoj zemljine kore dugo vremena išao putem povećanja kontinentalne kore i tek u mezozoiku počinje raspadanje kontinenata, dok su novi oceani nastajali ili zbog širenja kontinentalnih oceana ili zbog urušavanja, slijeganja i prerade kontinentalne kore.kora („oceanizacija“).

Očito, obje ove hipoteze previše pojednostavljuju mnogo kompliciraniji put razvoja litosfere u stvarnosti. U ranim fazama, u uvjetima jakog toplinskog toka i visok sadržaj hlapljive i topljive tvari u gornjem plaštu, prvo se formirala primarna oceanska kora (4,0 milijarde godina prije Krista), a zatim primarna kontinentalna kora (3,5-2,0 milijarde godina prije Krista). Ovaj proces, postupno slabeći, završio je uglavnom 2,0 milijarde godina pr. e. stvaranje, vjerojatno, prilično ujednačene i relativno male debljine (u prosjeku ne više od 30-35 km) sloja kontinentalne kore. Istodobno je s vremenom oslabio i toplinski tok iz dubina, a sveprisutnu pokretljivost kore zamijenila je njezina neravnomjerna pokretljivost duž mreže dubokih rasjeda u ohlađenoj čvrstoj ljusci Zemlje. Zatim je došlo vrijeme fragmentacije kontinentalne kore; Položeni su široki pokretni geosinklinalni pojasevi, čiji su se unutarnji dijelovi u početnim fazama svog razvoja po veličini i karakteru kore približili oceanima. Kasnije su se u pokretnim pojasevima pojavile zone oštrog zadebljanja kore - na mjestima je gotovo dvostruko deblja od "normalne" primarne kontinentalne kore. Drugim riječima, došlo je do preraspodjele kore: njezina se debljina na nekim područjima naglo povećala, dok se u drugima ne manje naglo smanjila, dok se debljina (debljina) litosfere ispod kontinenata povećala zbog slijeganja njezina potplata. Istodobno se počela smanjivati ​​debljina litosfere ispod oceana, što je povezano s stvaranjem dubokih rasjeda - rasjeda, u kojima izbočine dubokog subcrustalnog sloja smanjene gustoće i viskoznosti dopiru do dna kore.

Dakle, tijekom evolucije zemljine kore u gornjem plaštu (tj. Zemljinoj sferi prekrivenoj tektonskim procesima) nehomogenost kore se povećala, što je odredilo razlike između oceanske i kontinentalne hemisfere Zemlje. ; običajno pravo razvoj našeg planeta - došlo je do kompliciranja materijalnog sastava i strukture zemljine kore, povećana je diferencijacija i raznolikost toka dubokih procesa tijekom geološke povijesti.

Naravno, znanost napreduje, a poboljšava se i naše razumijevanje prošlosti, što je toliko potrebno kako za razumijevanje suvremenih geoloških procesa tako i za predviđanje budućnosti.

Popis korištene literature

1. Koronovskii N.V., Khain V.E., Yasamanov N.A. "Povijesna geologija" Izdavač: "Akademija", 2008

2. Jeffreys G. "Zemlja, njezino porijeklo, povijest i struktura": Izdavačka kuća strane književnosti, Per. s engleskog. M., 1960.

3. Molodensky M.S. „Odabrana djela. gravitacijskom polju. Lik i unutarnja struktura Zemlje”, Izdavačka kuća Nauka, M., 2001

4. Zharkov V.N. "Unutarnja struktura Zemlje i planeta" Izdavačka kuća "Nauka", 2. izd. M., 1983.

5. http://galspace.spb.ru - Projekt istraživanja Sunčevog sustava (2005.-2008.)

6. Trubitsyn V.P., Zharkov V.N. "Fizika planetarnih unutrašnjosti", - M. Science 1980

7. Gekhtman G.N. "Izvanredni geografi i putnici" T., 1962.

8. Fedynski V.V. Geofizika istraživanja, Moskva, 1964.

9. Magidovich I.P. "Eseji o povijesti geografskih otkrića" M., 2004.

10. Vernadsky V.I. „Omiljeni tr. o povijesti znanosti "M., 1981.

11. Khain V.E., Mikhailov A.E. "Opća geotektonika". M., 1985.

Slični dokumenti

Unutarnja struktura i povijest geološkog razvoja Zemlje, formiranje utroba, kemijski sastav. Razlika između Zemlje i ostalih zemaljskih planeta. Koncepti razvoja geosferskih školjki i tektonika litosfernih ploča. Struktura i kemijski sastav atmosfere.

seminarski rad, dodan 29.04.2011


Izrada modela unutarnjeg ustroja Zemlje kao jedno od najvećih dostignuća znanosti u 20. stoljeću. Kemijski sastav i struktura zemljine kore. Karakteristike sastava plašta. Suvremene ideje o unutarnjem ustroju Zemlje. Sastav Zemljine jezgre.

sažetak, dodan 17.03.2010


Unutarnja struktura i povijest geološkog razvoja Zemlje, njezino formiranje i diferencijacija crijeva, kemijski sastav. Metode određivanja unutarnjeg ustroja i starosti Zemlje. Struktura i kemijski sastav atmosfere. Cirkulacija atmosfere i klima Zemlje.

sažetak, dodan 14.03.2011


Nastanak Zemlje prema suvremenim kozmološkim konceptima. Model strukture, osnovna svojstva i njihovi parametri koji karakteriziraju sve dijelove Zemlje. Struktura i debljina kontinentalne, oceanske, subkontinentalne i suboceanske kore.

sažetak, dodan 22.04.2010


Zemlja u svjetskom prostoru, položaj Zemlje u Sunčev sustav. Oblik, veličina i struktura Zemlje, njezina geološka građa, fizikalna svojstva i kemijski sastav. Struktura zemljine kore, toplinski režim planeta. Ideja o nastanku Zemlje.

sažetak, dodan 13.10.2013


Rana evolucija Zemlje i odnos ovog problema s teorijom o nastanku života na planeti. Faze nastanka i razvoja zemljinih školjki. Pokušaji predviđanja daljnjeg razvoja Zemlje. Struktura zemljine kore u različitim razdobljima postojanja planeta.

sažetak, dodan 23.04.2010


Struktura i podrijetlo Sunčevog sustava. Građa Zemlje, materijalni sastav. Endogeni geološki procesi. Glavne zakonitosti razvoja zemljine kore. Rasprostranjenost vode na globusu. Klasifikacija podzemnih voda i uvjeti njihovog nastanka.

tutorial, dodano 23.02.2011


Karakteristike ljuski Zemlje. Tektonika litosfernih ploča i formiranje velikih reljefa. Horizontalna struktura litosfere. Vrste zemljine kore. Kretanje materije plašta kroz kanale plašta u utrobi Zemlje. Smjer i kretanje litosferskih ploča.

prezentacija, dodano 12.01.2011


Opća slika unutarnjeg ustroja Zemlje. Sastav materije zemljine jezgre. Blokovi zemljine kore. Litosfera i astenosfera. Temeljna struktura Istočnoeuropske platforme. kratak opis duboka struktura teritorija Bjelorusije i susjednih regija.

test, dodano 28.07.2013


Nastanak Zemlje prije 4,7 milijardi godina od plinovite tvari rasute u protosolarnom sustavu. Sastav Zemlje: željezo (34,6%), kisik (29,5%), silicij (15,2%), magnezij (12,7%). Debljina zemljine kore. Svjetski ocean i kopno. Volumen vode na našem planetu.

Rezultat geološkog razvoja Zemlje bio je formiranje najviših ljuski - atmosfere, hidrosfere i litosfere. To se dogodilo kao rezultat hlađenja Zemljine površine i dovelo do stvaranja primarnog bazalta ili njemu bliskog u sastavu Zemljine kore. Gotovo istodobno, uslijed kondenzacije vodene pare, nastala je vodena ljuska planeta, hidrosfera.

Nastanak i struktura litosfere. Zemljinu koru čine stijene koje imaju različite oblike pojavljivanja. Stijene leže u horizontalnim slojevima ili su poremećene rasjedima i zgužvane naborima. Pojava stijena najčešće je posljedica unutarnjih (endogenih) sila. Struktura zemljine kore, nastala endogenim procesima, tzv tektonska struktura, ili tektonika.

Moderna topografija planeta razvijala se tijekom stotina milijuna godina i nastavlja se mijenjati pod utjecajem kombiniranog djelovanja tektonskih, hidrosferskih, atmosferskih i bioloških procesa na njegovoj površini. To je počelo prije oko 3,5 milijardi godina, kada su se počeli formirati vulkanski lukovi. Formiranje vulkanskih lukova odvijalo se na primarnoj rezidualnoj ili sekundarnoj kori, nastaloj tijekom rastezanja oceanske kore iznad zona slijeganja (sudari litosfernih ploča i njihovo puzanje jedno pod drugo uz nastanak vulkanskog luka). Kao rezultat toga, prije otprilike 2,7-2,5 milijardi godina nastala su značajna područja kontinentalne kore, koja su se, očito, spojila u jedan superkontinent - prvu Pangeju u povijesti Zemlje. Debljina ove kore je već dosegla modernu debljinu od 35-40 km. Njegov donji dio, pod utjecajem visokih tlakova i temperatura, doživio je značajne preobrazbe, a na srednjim razinama otopljene su velike mase granita.

Sljedeći važan trenutak u razvoju Zemlje dogodio se prije otprilike 2,5 milijarde godina. Superkontinent koji je nastao u prethodnoj fazi - prva Pangea - doživio je značajne promjene i prije 2,2 milijarde godina raspao se u zasebne, relativno male

kontinenti odvojeni bazenima s novonastalom oceanskom korom. Odvojeni tragovi ovih faza tektonike ploča mogu se pronaći i sada. Prva faza (prije pojave Pangee) se obično naziva tektonika embrionalnih ploča, i drugo - tektonika malih ploča. Do kraja drugog razdoblja, prije oko 1,7 milijardi godina, kontinenti su se ponovno spojili u jedan superkontinent. Nastala je Pangea-N. Njegovo raspadanje počelo je prije otprilike 1 milijardu godina, iako su se djelomična odvajanja i okupljanja mogla dogoditi i prije toga.

U intervalu od prije 1-0,6 milijardi godina, strukturni plan Zemlje doživio je radikalne promjene i značajno se približio modernom. Od tog trenutka je počelo tektonika ploča u punoj mjeri. To je zbog činjenice da je Zemljina litosfera podijeljena na ograničen broj velikih (5 tisuća km) i srednjih (1 tisuća km) krutih i monolitnih ploča promjera, koje se nalaze na plastičnijoj i viskoznijoj ljusci - astenosferi. . Litosferne ploče počele su se kretati duž astenosfere u vodoravnom smjeru, tvoreći proširenja i puzanja, koji se u prosjeku međusobno kompenziraju na planetarnoj skali. Tako se u povijesti Zemlje kao planeta više puta događao proces formiranja i raspada Pangee. Trajanje takvih ciklusa je 500-600 milijuna godina. Ovoj periodičnosti velikih razmjera nadovezuje se periodičnost manjeg razmjera povezana s rastezanjem i kompresijom zemljine kore.

Kao rezultat tektonske aktivnosti, današnji reljef zemljine površine karakterizira globalna asimetrija dviju hemisfera (sjeverne i južne): jedna od njih je divovski prostor ispunjen vodom. To su oceani, koji zauzimaju više od 70% ukupne površine. Na drugoj hemisferi koncentrirana su izdizanja kore, tvoreći kontinente. Globalna asimetrija u strukturi površine našeg planeta uočena je davno, što je omogućilo da se planetarni reljef podijeli na dva glavna područja - oceansko i kontinentalno. Dno oceana i kontinenata međusobno se razlikuju po građi zemljine kore, kemijskom i petrografskom sastavu, kao i povijesti geološkog razvoja. Kora ima povećanu debljinu na području kontinenata i smanjenu u područjima oceanskog dna.

Prosječna debljina kontinentalne kore je 35 km. Njegov gornji sloj je bogat granitnim stijenama, donji sloj bogat je bazaltnim magmama. Na dnu oceana nema granitnog sloja, a zemljina kora sastoji se samo od bazaltnog sloja. Njegova debljina je 5-10 km. Osim toga, kontinentalna kora sadrži više radioaktivnih elemenata koji stvaraju toplinu nego tanka oceanska kora.

Zemljina kora, koja čini gornji dio litosfere, uglavnom se sastoji od osam kemijskih elemenata: kisika, silicija, aluminija

minij, željezo, kalcij, magnezij, natrij i kalij. Polovica cjelokupne mase kore je kisik, koji se u njoj nalazi u vezanom stanju, uglavnom u obliku metalnih oksida.

Zemljina kora je sastavljena od stijena raznih vrsta i različitog porijekla. Više od 70% su magmatske stijene, 20% su metamorfne, 9% su sedimentne stijene.

Ne treba zaboraviti da je površina Zemlje sastavljena od litosfernih ploča čiji su se broj i položaj mijenjali iz epohe u epohu. Ploča je cijela masa zemljine kore i plašta koji leži u njoj, koji se kao cjelina kreću duž površine zemlje. Danas se razlikuje 8-9 velikih ploča i više od 10 malih. Ploče se polako pomiču vodoravno (tektonika globalnih ploča). U područjima rascjepnih dolina, gdje se materijal plašta izvlači prema van, ploče se razilaze, a na mjestima gdje se vodoravni pomaci susjednih ploča ispostavi da su suprotni, guraju se jedna drugu. Duž granica litosfernih ploča nalaze se zone pojačane tektonske aktivnosti. Kada se ploče pomiču, njihovi rubovi se drobe, tvoreći planinske lance ili cijele planinske regije. Oceanske ploče, koje potječu iz rasjeda, povećavaju se u debljini kako se približavaju kontinentima. Prolaze ispod otočnih lukova ili kontinentalne ploče, vukući sa sobom nagomilane sedimentne stijene. Tvar subdukcijske ploče doseže dubine do 500-700 km u plaštu, gdje se počinje topiti.

Stvaranje atmosfere i hidrosfere. Sastavni dijelovi Zemljine atmosfere i hidrosfere su hlapljive tvari koje su se pojavile kao rezultat njezine kemijske diferencijacije. Prema dostupnim podacima, vodena para i atmosferski plinovi nastali su u utrobi Zemlje i ušli na njezinu površinu kao rezultat unutarnjeg zagrijavanja zajedno s najtaljivijim tvarima primarnog plašta tijekom vulkanske aktivnosti.

Voda i ugljični dioksid, kao sastavni dijelovi oblaka plina i prašine, dugo su ostali u obliku molekula, kada je većina čvrstih kondenzata već nastala. Stoga su preostale plinove donekle apsorbirale čestice prašine adsorpcijom i raznim kemijskim reakcijama. Tako hlapljive tvari napali zemaljske planete. Iz utrobe Zemlje izlaze na površinu kao posljedica vulkanske aktivnosti. Osim toga, prema Alvenu i Arrheniusu, već tijekom bombardiranja Zemlje planetezimalima, kada su se zemljine stijene zagrijavale i topile, oslobađali su se plinovi i vodena para sadržani u stijenama. U isto vrijeme, Zemlja je izgubila vodik i helij, ali zadržane teže plinove. Tako je otplinjavanje zemljine unutrašnjosti postalo izvor atmosfere.

kugle i hidrosfere. Prema nekim izračunima, od 65 do 80% ukupne količine hlapljivih komponenti Zemlje otpušteno je kao rezultat udarnog otplinjavanja.

Svjetski oceani nastali su iz para materijala plašta, a prvi dijelovi kondenzirane vode bili su kiseli. Tada su se pojavile mineralizirane vode, a prave slatke vode nastale su mnogo kasnije kao rezultat isparavanja s površine primarnih oceana u procesu prirodne destilacije.

Problem podrijetla oceana povezan je s problemom podrijetla ne samo vode, već i tvari otopljenih u njemu. Zemljina hidrosfera, kao i atmosfera, također se pojavila kao rezultat otplinjavanja unutrašnjosti planeta. Materijal oceana i materijal atmosfere proizašli su iz zajedničkog izvora.

Oceanska voda jedinstvena je prirodna otopina koja sadrži u prosjeku 3,5% otopljenih tvari, što osigurava slanost vode. U vodi zemaljski oceani sadrži mnoge kemijske elemente. Među njima najvažniju ulogu imaju natrij, magnezij, kalcij, klor, dušik, fosfor, silicij. Te elemente apsorbiraju živi organizmi, a njihova koncentracija u morskoj vodi kontrolira se rastom i razmnožavanjem morskih biljaka i životinja. Važnu ulogu u sastavu morske vode imaju prirodni plinovi otopljeni u njoj – dušik, kisik, ugljični dioksid, koji su usko povezani s atmosferom i živom tvari kopna i mora.

Kako se danas smatra, primarna atmosfera Zemlje po svom je sastavu bila bliska sastavu vulkanskih i meteoritskih plinova. Najvjerojatnije je podsjećao na modernu atmosferu Venere. Na površinu Zemlje izašli su voda, ugljični dioksid, ugljični monoksid, metan, amonijak, sumporovodik itd. Oni su činili primarnu atmosferu Zemlje. Općenito, primarna atmosfera imala je redukcijski karakter i praktički je lišena slobodnog kisika, iako su njezine neznatne frakcije nastale u gornjem dijelu atmosfere kao rezultat fotolize vode.

Dakle, sastav Zemljine primarne atmosfere, koji je nastao kao rezultat udarnog otplinjavanja i vulkanske aktivnosti, bio je vrlo različit od sastava moderna atmosfera. Te su razlike povezane s prisutnošću života na Zemlji, koji ima najznačajniji utjecaj na sve procese koji se odvijaju na našem planetu. Dakle, kemijska evolucija atmosfere i hidrosfere odvijala se uz stalno sudjelovanje živih organizama, a vodeću ulogu imale su fotosintetske zelene biljke.

Moderna dušično-kiskova atmosfera rezultat je aktivnosti Života na Zemlji. Isto se može reći i o moderna kompozicija vodama oceana planete. Stoga danas na našem

život planeta i preobraženi njime Okoliščine samostalnu ljusku Zemlje – biosferu.

Geosfere Zemlje

Nastanak Zemlje pratila je diferencijacija materije, što je rezultiralo podjelom Zemlje na koncentrično smještene slojeve – geosfere. Geosfere se razlikuju po kemijskom sastavu, stanju agregacije i fizičkim svojstvima. U središtu je nastala jezgra Zemlje, okružena plaštem. Od najlakših komponenti materije oslobođene iz plašta, nastala je zemljina kora, smještena iznad plašta. Ovo je takozvana "čvrsta" Zemlja, koja sadrži gotovo cijelu masu planeta. Nadalje, nastale su vodene i zračne ljuske našeg planeta. Osim toga, Zemlja ima gravitacijsko, magnetsko i električno polje.

Dakle, možemo razlikovati niz geosfera koje čine Zemlju: jezgra, plašt, litosfera, hidrosfera, atmosfera, magnetosfera.

Uz imenovane ljuske Zemlje, u nastavku ćemo razmotriti biosferu i noosferu. Osim toga, u literaturi se može pronaći analiza drugih ljuski - antroposfere, tehnosfere, sociosfere, ali njihovo razmatranje je izvan okvira prirodnih znanosti.

Geosfere se uglavnom razlikuju po gustoći sastavnih tvari. Najgušće tvari koncentrirane su u središnjim dijelovima planeta. Jezgra je 1/3 mase Zemlje, kora i plašt - 2/3.

Sve zemaljske ljuske međusobno su povezane i prodiru jedna u drugu. Hidrosfera je uvijek prisutna u litosferi i atmosferi, atmosfera - u litosferi i hidrosferi, itd. Unutarnje ljuske Zemlje usko su povezane s atmosferom, hidrosferom i litosferom. Osim toga, u svim školjkama, osim u plaštu i jezgri, postoji biosfera.

Zemljina jezgra

Jezgra zauzima središnju regiju našeg planeta. Ovo je najdublja geosfera. Prosječni polumjer jezgre je oko 3500 km, nalazi se dublje od 2900 km. Jezgra se sastoji od dva dijela - velike vanjske i male unutarnje jezgre.

unutarnja jezgra Priroda unutarnje jezgre Zemlje, počevši od dubine od 5000 km, ostaje misterij. Ovo je lopta promjera 2200 km, za koju znanstvenici vjeruju da se sastoji od željeza (80%) i nikla

(20%). Prikladna legura na postojeći pritisak unutar zemljine unutrašnjosti ima točku taljenja reda veličine 4500°C.

vanjska jezgra. Sudeći prema geofizičkim podacima, vanjska jezgra je tekuće - rastaljeno željezo s primjesom nikla i sumpora. To je zbog činjenice da je pritisak u ovom sloju manji. Vanjska jezgra je sferni sloj debljine 2900-5000 km. Da bi unutarnja jezgra ostala čvrsta, a vanjska tekuća, temperatura u središtu Zemlje ne bi smjela biti veća od 4500 °C, ali ni niža od 3200 °C.

S tekućem stanju vanjska jezgra povezana je idejama o prirodi zemaljskog magnetizma. Zemljino magnetsko polje je promjenjivo, položaj magnetskih polova mijenja se iz godine u godinu. Paleomagnetska istraživanja su pokazala da je, primjerice, tijekom proteklih 80 milijuna godina došlo ne samo do promjene jačine polja, već i do višestrukog sustavnog preokretanja magnetizacije, zbog čega su Sjeverni i Južni magnetski pol Zemlje imali promijenio mjesta. Tijekom razdoblja promjene polariteta dolazilo je do trenutaka potpunog nestanka magnetskog polja. Stoga, zemaljski magnetizam ne može biti stvoren stalnim magnetom zbog stacionarne magnetizacije jezgre ili bilo kojeg njezina dijela. Pretpostavlja se da je magnetsko polje stvoreno procesom koji se naziva samopobuđeni dinamo efekt. Ulogu rotora (pokretnog elementa), ili dinamo, može igrati masa tekuće jezgre koja se kreće rotacijom Zemlje oko svoje osi, a sustav uzbude tvore struje koje stvaraju zatvorene petlje unutar sfera jezgre.

Plašt

Plašt je najmoćnija ljuska Zemlje, zauzima 2/3 njezine mase i veći dio volumena. Također postoji u obliku dva sferna sloja - donjeg i gornjeg plašta. Debljina donjeg dijela plašta je 2000 km, gornjeg 900 km. svi slojevi plašta nalaze se između radijusa od 3450 i 6350 km.

Podaci o kemijskom sastavu plašta dobiveni su na temelju analiza najdubljih magmatskih stijena koje su ušle u gornje horizonte uslijed snažnih tektonskih izdizanja uz uklanjanje materijala plašta. Materijal gornjeg plašta sakupljen je sa dna različitih dijelova oceana. Gustoća i kemijski sastav plašta oštro se razlikuju od odgovarajućih karakteristika jezgre. Plašt tvore različiti silikati (spojevi na bazi silicija), prvenstveno mineral olivin.

Zbog visokog tlaka materijal plašta je najvjerojatnije u kristalnom stanju. Temperatura plašta

postavlja oko 2500°C. Visoki su tlakovi odredili takvo agregacijsko stanje tvari, inače bi navedene temperature dovele do njezina taljenja.

Astenosfera, donji dio gornjeg plašta, je u rastaljenom stanju. Ovo je temeljni sloj gornjeg plašta i litosfere. Litosfera, takoreći, "pluta" u njoj. Općenito, gornji plašt ima zanimljiva značajka- u odnosu na kratkotrajna opterećenja ponaša se kao kruti materijal, a u odnosu na dugotrajna - kao plastični materijal.

Pokretnija i lakša litosfera oslanja se na ne previše viskoznu i plastičnu astenosferu. U cjelini, litosfera, astenosfera i drugi slojevi plašta mogu se smatrati troslojnim sustavom, od kojih je svaki dio pokretljiv u odnosu na ostale komponente.

Litosfera

Litosfera se naziva zemljina kora s dijelom donjeg plašta koji čini sloj debljine oko 100 km. Zemljina kora ima visok stupanj krutosti, ali u isto vrijeme i veliku krhkost. U gornjem dijelu je sastavljen od granita, u donjem dijelu od bazalta.

Oštra asimetrija strukture površine našeg planeta uočena je davno. Stoga je planetarni reljef podijeljen na dva glavna područja - oceansko i kontinentalno. Prosječna debljina kontinentalne kore je 35 km. Njegov gornji sloj obiluje granitnim stijenama, a donji sloj bazaltnim magmama. Na dnu oceana nema granitnog sloja, a zemljina kora sastoji se samo od bazaltnog sloja. Debljina oceanske kore je 5-10 km.

Prvi dijelovi vulkanskog materijala imali su sastav bazalta ili njemu blizak. Bazaltna magma, izdižući se na površinu, izgubila je plinove koji su pobjegli u atmosferu i pretvorila se u bazaltnu lavu, koja se širila po primarnoj površini planeta. Tijekom hlađenja formirala je čvrste pokrove – primarnu koru oceanskog tipa. Međutim, proces taljenja tih masa bio je asimetričan i više ih je bilo koncentrirano na jednoj hemisferi planeta nego na drugoj. Na područjima budućih kontinenata mlada zemljina kora bila je dinamički nestabilna i kretala se gore-dolje pod utjecajem unutarnjih uzroka čija priroda još nije bila dobro shvaćena.

Općim oscilatornim kretanjima pojedini dijelovi primarne kore povremeno su se ispostavili iznad razine oceana i uništeni pod utjecajem kemijski aktivnih plinova primarne atmosfere, vode i drugih fizičkih sredstava. Pro-

Destruktivni kanali su transportirani u nizine i vodene površine, formirajući sedimentne stijene mehaničkim razvrstavanjem čestica po veličini i mineraloškom sastavu. Ti su procesi išli još aktivnije s pojavom biosfere. Područja kopnenog izdizanja - mjesta budućih kontinenata - počela su prerastati u pojaseve formirane od sedimentnih naslaga stijena nastalih zbog uništavanja viših kopnenih područja. Ti su pojasevi naknadno podvrgnuti savijanju i podizanju te se u njima očitovala vulkanska aktivnost. Drevni planinski lanci nastali su oko jezgri kontinenata, a potom su također uništeni geološkim agensima. Tako je nastao kontinentalni dio zemljine kore.

Oceanski dio, vjerojatno, rijetko ili uopće nije stršio iznad razine Svjetskog oceana, a u njemu se nisu događali procesi diferencijacije materije, a sedimentne stijene nisu taložene.

Geološke značajke zemljine kore određene su kombiniranim učincima atmosfere, hidrosfere i biosfere na nju - tri vanjske ljuske planeta. Sastav kore i vanjskih ljuski kontinuirano se ažurira. Zbog vremenskih utjecaja i zanošenja, tvar kontinentalne površine potpuno se obnavlja za 80-100 milijuna godina. Gubitak materije kontinenata nadopunjuje se izdizanjem njihove kore. Da ova izdizanja ne bi postojala, tada bi tijekom nekoliko geoloških razdoblja sva kopna bila odnesena u ocean, a naš planet bi bio prekriven neprekidnim vodenim omotačem.

Tlo se pojavljuje na površini litosfere kao rezultat kombiniranog djelovanja niza čimbenika. Utemeljitelj znanosti o tlu, ruski znanstvenik V. V. Dokuchaev, nazvao je tlo vanjski horizonti stijena prirodno izmijenjeni kombiniranim utjecajem vode, zraka i raznih vrsta organizama, uključujući njihove ostatke. Dakle, tlo je najsloženiji sustav koji teži ravnotežnoj interakciji s okolišem.

Hidrosfera

Vodena ljuska Zemlje na našem planetu predstavlja Svjetski ocean, slatke vode rijeka i jezera, ledenjačke i podzemne vode. Ukupne rezerve vode na Zemlji iznose 1,5 milijardi km 3 . Od ove količine, 97% je slana morska voda, 2% je smrznuta voda ledenjaka, a 1% slatka voda.

Hidrosfera je neprekidna ljuska Zemlje, budući da mora i oceani prelaze u podzemne vode na kopnu, a između kopna i mora postoji stalna cirkulacija vode, čiji se godišnji volumen procjenjuje na 100 tisuća km 3. Većina vode isparene s površine mora i oceana pada u obliku oborina na njih,

oko 10% - nosi se na kopno, pada na njega, a zatim se rijekama odnese u ocean, ili ide pod zemlju, ili se čuva u ledenjacima. Kruženje vode u prirodi nije apsolutno zatvoren ciklus. Danas je dokazano da naš planet neprestano gubi dio vode i zraka koji odlaze u svjetski prostor. Stoga će se s vremenom pojaviti problem očuvanja vode na našem planetu.

Voda je tvar s brojnim jedinstvenim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Konkretno, voda ima veliki toplinski kapacitet, toplinu fuzije i isparavanja, te je zbog tih svojstava najvažniji klimatski čimbenik na Zemlji. Voda je dobro otapalo, pa sadrži mnoge kemijske elemente i spojeve potrebne za održavanje života. Nije slučajno što je Svjetski ocean postao kolijevka Života na našem planetu.

Svjetski ocean. Najveći dio Zemljine površine zauzimaju oceani (71% površine planeta). Okružuje kontinente (Euroazija, Afrika, Sjeverna i Južna Amerika, Australija i Antarktik) i otoke. Ocean je podijeljen kontinentima na četiri dijela: Tihi (50% površine Svjetskog oceana), Atlantski (25), Indijski (21) i Arktički (4%) oceani. Oceani se često nazivaju "peć planeta". NA toplo vrijeme godine voda se zagrijava sporije od kopna, pa hladi zrak, zimi, naprotiv, Topla voda zagrijava hladan zrak.

U oceanima se stalno odvijaju progresivna kretanja masa vode – morskih struja. Nastaju pod utjecajem prevladavajućih vjetrova, plimnih sila Mjeseca i Sunca, a također i zbog postojanja slojeva vode različite gustoće. Pod utjecajem Zemljine rotacije, sve struje na sjevernoj hemisferi odstupaju udesno, a na južnoj hemisferi - ulijevo. Ogromnu ulogu u morima i oceanima imaju oseke i oseke, uzrokujući povremene fluktuacije razine vode i promjenu plimnih struja. Na otvorenom oceanu visina plime doseže jedan metar, uz obalu - do 18 metara. Najveće plime opažene su uz obalu Francuske (14,7 m) i u Engleskoj, na ušću rijeke Severn (16,3 m), u Rusiji - u zaljevu Menza Bijelog mora (10 m) i u zaljevu Penzhina Ohotskog mora (11 m).

Ogromne rezerve hrane, energije i minerala u oceanima.

rijeke. Važan dio Zemljine hidrosfere su rijeke- tokovi vode koji teku prirodnim kanalima i napajaju se površinskim i podzemnim otjecanjem iz njihovih bazena. Rijeke s pritokama čine riječni sustav. Protok i protok vode u njima ovise o nagibu kanala. Obično se razlikuju planinske rijeke s brzim tokom.

te uske riječne doline i nizinske rijeke sa sporom strujom i širokim riječnim dolinama.

Rijeke su važan dio kruženja vode u prirodi. Njihov ukupni godišnji dotok u Svjetski ocean iznosi 38,8 tisuća km3. Rijeke su izvori pitke i industrijske vode, izvor hidroenergije. Rijeke su dom velikom broju biljaka, riba i drugih slatkovodnih organizama. Najviše velike rijeke na planeti - Amazon, Mississippi, Yenisei, Lena, Ob, Nil, Amur, Yangtze, Volga.

Jezera i močvare- također dio Zemljine hidrosfere. Jezera su vodena tijela ispunjena vodom čija je cijela površina otvorena atmosferi i koja nemaju nagiba koji stvaraju struje, te nisu povezana s morem osim rijekama i kanalima. Koncept "jezera" uključuje širok raspon vodnih tijela, uključujući ribnjake (mala plitka jezera), rezervoare, kao i močvare i močvare sa stajaćom vodom. Po nastanku jezera mogu biti glacijalna, protočna, termokraška, slana. S geološkog stajališta, jezera imaju kratak vijek trajanja. U pravilu postupno nestaju zbog neravnoteže između dotoka i odljeva vode iz jezera. Najveća jezera uključuju: Kaspijsko i Aralsko more, Bajkal, Gornje jezero, Huron i Michigan u SAD-u i Kanadi, Victoria, Nyanza i Tanganyika u Africi.

Podzemne vode- Drugi dio hidrosfere. Podzemne vode su sve vode ispod površine zemlje. Postoje podzemne rijeke koje slobodno teku podzemnim kanalima - pukotinama i špiljama. Postoje i filtrirane vode koje prodiru kroz rastresite stijene (pijesak, šljunak, šljunak). Horizont podzemne vode najbliži zemljinoj površini naziva se podzemne vode.

Voda koja je pala u tlo dopire do vodootpornog sloja, akumulira se na njemu i impregnira stijene iznad njih. Tako nastaju vodonosnici koji mogu poslužiti kao izvori vode. Ponekad nepropusni sloj može stvoriti permafrost.

glečeri, tvoreći Zemljinu ledenu školjku (kriosferu), također su dio hidrosfere našeg planeta. Zauzimaju površinu od 16 milijuna km 2, što je otprilike 1/10 površine planeta. Upravo oni sadrže glavne rezerve slatke vode (3/4). Kad bi se led u ledenjacima naglo otopio, razina Svjetskog oceana bi porasla za 50 metara.

Nastaju ledeni masivi na kojima je moguće ne samo nakupljati snijeg koji je pao tijekom zime, već i zadržavati ga tijekom ljeta. S vremenom se takav snijeg zbije do stanja leda i može pokriti cijelo područje kao ledena ploča ili ledena kapa. Mjesta na kojima se akumulira višegodišnja

leda određuju geografska širina i visina iznad razine mora. U polarnim regijama granica višegodišnjeg leda leži na razini mora, u Norveškoj - na nadmorskoj visini od 1,2-1,5 km, u Alpama - na nadmorskoj visini od 2,7 km, au Africi - na nadmorskoj visini od 4,9 km.

Glaciolozi razlikuju kontinentalne pokrove, odnosno štitove, i planinske ledenjake. Najmoćniji kontinentalni ledeni pokrivači nalaze se na Antarktiku i Grenlandu. Ponegdje debljina leda doseže 3,2 km. Postupno klizeći prema oceanu, ledeni slojevi stvaraju ledene planine - sante leda. Planinski glečeri su ledene rijeke koje se spuštaju obroncima planina, iako je njihovo kretanje vrlo sporo - brzinom od 3 do 300 m godišnje. Ledenjaci tijekom svog kretanja mijenjaju sliku krajolika, vukući za sobom kamene gromade, ljušteći se s obronaka planina i lomeći značajne komade stijena. Proizvode razaranja ledenjak nosi uz padinu i talože se dok se otapa.

Vječni mraz. Osim glečera, permafrost tla (permafrost) dio su Zemljine kriosfere. Debljina takvih tala u prosjeku doseže 50-100 m, a na Antarktiku doseže 4 km. Permafrost zauzima ogromna područja u Aziji, Europi, Sjevernoj Americi i Antarktiku, ukupna površina iznosi 35 milijuna km 2. Permafrost se javlja na mjestima gdje su prosječne godišnje temperature negativne. Sadrži do 2% ukupna količina leda na Zemlji.

Atmosfera

Atmosfera je zračna ljuska Zemlje koja je okružuje i rotira s njom. Atmosfera je prema kemijskom sastavu mješavina plinova, koja se sastoji od 78% dušika, 21% kisika, kao i inertnih plinova, vodika, ugljičnog dioksida, vodene pare, koji čine oko 1% volumena. Uz to, zrak sadrži veliku količinu prašine i raznih nečistoća koje nastaju geokemijskim i biološkim procesima na površini Zemlje.

Masa atmosfere je dosta velika i iznosi 5,15 10 18 kg. To znači da svaki kubični metar zraka oko nas teži oko 1 kg. Težina zraka koji nas pritiska zove se atmosferski pritisak. Prosječni atmosferski tlak na površini Zemlje je 1 atm, odnosno 760 mm živin stupac. To znači da na svaki kvadratni centimetar našeg tijela pritišće opterećenje atmosfere težine 1 kg. S visinom se gustoća i tlak atmosfere brzo smanjuju.

U atmosferi postoje područja sa stabilnim minimumima i maksimumima temperatura i tlakova. Dakle, u regiji Islanda i Aleuta

Otoci imaju takvo područje koje je tradicionalno rodno mjesto ciklona koje određuju vrijeme u Europi. A u istočnom Sibiru područje niskog tlaka ljeti zamjenjuje područje visokotlačni zimi. Heterogenost atmosfere uzrokuje kretanje zračnih masa – tako se pojavljuju vjetrovi.

Zemljina atmosfera ima slojevitu strukturu, a slojevi se razlikuju po fizikalnim i kemijskim svojstvima. Najvažniji od njih su temperatura i tlak, čija promjena je u osnovi odvajanja atmosferskih slojeva. Dakle, Zemljina atmosfera se dijeli na: troposferu, stratosferu, ionosferu, mezosferu, termosferu i egzosferu.

Troposfera- Ovo je donji sloj atmosfere koji određuje vrijeme na našem planetu. Njegova debljina je 10-18 km. Tlak i temperatura opadaju s visinom, pada na -55°C. Troposfera sadrži glavnu količinu vodene pare, nastaju oblaci i sve vrste oborina.

Sljedeći sloj atmosfere je stratosfera, koji se proteže do 50 km visine. Donji dio stratosfere ima konstantnu temperaturu, u gornjem dijelu dolazi do porasta temperature zbog apsorpcije sunčevog zračenja ozonom.

ionosfera- ovaj dio atmosfere, koji počinje na visini od 50 km. Ionosfera se sastoji od iona – električno nabijenih čestica zraka. Ionizacija zraka događa se pod utjecajem Sunca. Ionosfera ima visoku električnu vodljivost i stoga reflektira kratke radio valove, omogućujući komunikaciju na velikim udaljenostima.

S visine od 80 km počinje mezosfera,čija je uloga apsorpcija sunčevog ultraljubičastog zračenja ozonom, vodenom parom i ugljičnim dioksidom.

Na nadmorskoj visini od 90 - 200-400 km je termosfera. NA Tu se odvijaju glavni procesi apsorpcije i pretvorbe sunčevog ultraljubičastog i rendgenskog zračenja. Na visini većoj od 250 km neprestano pušu orkanski vjetrovi, čiji se uzrok smatra kozmičkim zračenjem.

Gornje područje atmosfere, koje se proteže od 450-800 km do 2000-3000 km, naziva se egzosfera. Sadrži atomski kisik, helij i vodik. Neke od tih čestica neprestano bježe u svemir.

Rezultat samoregulirajućih procesa u Zemljinoj atmosferi je klima našeg planeta. Nije isto što i vrijeme, koje se može mijenjati svaki dan. Vrijeme je vrlo promjenjivo i ovisi o fluktuacijama onih međusobno povezanih procesa uslijed kojih nastaje. To su temperatura, vjetrovi, tlak, oborine. Vrijeme je uglavnom rezultat interakcije atmosfere s kopnom i oceanima.

Klima je vremensko stanje u regiji tijekom dugog vremenskog razdoblja. Nastaje ovisno o geografskoj širini, visini iznad razine mora, strujama zraka. Reljef i tip tla su manje pogođeni. Postoji niz klimatskih zona svijeta koje imaju niz sličnih karakteristika vezanih uz sezonske temperature, oborine i snagu vjetra:

vlažna tropska zona- prosječne godišnje temperature su više od 18°C, nema hladnog vremena, pada više padalina nego što voda isparava;

suha zona- područje s malo padalina. Suha klima može biti vruća, kao u tropima, ili oštra, kao u kontinentalnoj Aziji;

topla klimatska zona- prosječne temperature u najhladnije vrijeme ovdje ne padaju ispod -3°C, a najmanje jedan mjesec ima prosječnu temperaturu veću od 10°C. Prijelaz iz zime u ljeto je dobro izražen;

hladna sjeverna tajga klimatska zona- u hladno vrijeme prosječna temperatura pada ispod -3°C, au toplom vremenu je iznad 10°C;

polarnu klimatsku zonu- čak iu najtoplijim mjesecima prosječne temperature ovdje su ispod 10°C, pa ova područja imaju prohladna ljeta i vrlo hladne zime;

planinska klimatska zona- područja koja se po klimatskim karakteristikama razlikuju od klimatske zone u kojoj se nalaze. Pojava takvih zona posljedica je činjenice da prosječne temperature padaju s visinom, a količina oborina uvelike varira.

Zemljina klima ima izraženu cikličnost. Najpoznatiji primjer klimatske cikličnosti je glacijacija koja se periodično događala na Zemlji. Tijekom posljednja dva milijuna godina, naš planet je doživio od 15 do 22 ledena doba. O tome svjedoče studije sedimentnih stijena nakupljenih na dnu oceana i jezera, kao i istraživanja uzoraka leda iz dubina Antarktika i Grenlanda ledene ploče. Tako su tijekom posljednjeg ledenog doba Kanadu i Skandinaviju prekrivao divovski glečer, a sjevernoškotsko gorje, planine Sjevernog Walesa i Alpe imale su ogromne ledene kape.

Sada živimo u razdoblju globalno zatopljenje. Od 1860. prosječna temperatura Zemlje porasla je za 0,5°C. Danas je porast prosječnih temperatura još brži. To prijeti najozbiljnijim klimatskim promjenama na cijelom planetu i drugim posljedicama, o čemu će detaljnije biti riječi u poglavlju o ekološkim problemima.

Magnetosfera

Magnetosfera - najudaljenija i proširena ljuska Zemlje - je područje blizu Zemlje, čija su fizička svojstva određena Zemljinim magnetskim poljem i njegovom interakcijom s tokovima nabijenih čestica kozmičkog porijekla. Na dnevnoj strani se proteže za 8-24 Zemljina radijusa, na noćnoj strani doseže nekoliko stotina polumjera i tvori Zemljin magnetski rep. U magnetosferi postoje pojasevi zračenja.

Zemljino magnetsko polje nastaje u vanjskoj ovojnici jezgre zbog kruženja električnih struja. Stoga je Zemlja ogroman magnet s jasno definiranim magnetskim polovima. Sjeverni magnetski pol nalazi se u Sjevernoj Americi na poluotoku Botia, a Južni magnetski pol nalazi se na Antarktiku na postaji Vostok.

Sada je utvrđeno da Zemljino magnetsko polje nije konstantno. Njegov se polaritet nekoliko puta promijenio u povijesti postojanja Zemlje. Dakle, prije 30.000 godina, Sjeverni magnetski pol bio je na Južnom polu. Osim toga, postoje periodični poremećaji Zemljinog magnetskog polja - magnetske oluje, glavni razlogčija je pojava fluktuacija sunčeve aktivnosti. Stoga su magnetske oluje posebno česte u godinama aktivnog Sunca, kada se na njemu pojavljuju mnoge mrlje, a na Zemlji se pojavljuju aurore.

Lik i dimenzije Zemlje

Riječi i fraze

Prve ideje o obliku i veličini Zemlje pojavile su se u antičko doba. Dakle, Aristotel (III. stoljeće prije Krista) dao je prvi dokaz sferičnosti Zemlje, kada je primijetio njenu zaobljenu sjenu na Mjesečevom disku tijekom pomrčina Mjeseca. Točan odgovor o obliku i veličini Zemlje daju mjerenja duljine meridijanskog luka od jednog stupnja na različitim mjestima na površini Zemlje. Ova mjerenja su pokazala da je duljina meridijanskog luka 1 0 u polarnim područjima najveća je 111,7 km, a na ekvatoru najmanja - 110,6 km. Dakle, naša Zemlja nije kugla u svom obliku. Ekvatorijalni polumjer Zemlje veći je od polarnog za 21,4 km. Tako smo došli do zaključka da oblik našeg planeta odgovara elipsoidu revolucije.PSljedeća mjerenja su pokazala da je Zemlja komprimirana ne samo na polovima, već i duž ekvatora, jer najveći i najmanji polumjer ekvatora razlikuju se po dužini za 213 m. na njegovoj površini nalaze se duboka udubljenja i brežuljci. Najbliži modernom liku Zemlje je lik tzv geoid .

Geoid - oblik koji je određen površinom slobodno raspoređene vode. Na takvoj slici gravitacija je posvuda okomita na njegovu površinu (slika 1).

Suvremeni rezultati mjerenja geoida daju sljedeće vrijednosti: ekvatorijalni polumjer r uh = 6378,16 km, polarni polumjer r P = 6357,78 km, prosječna vrijednost polumjera je 6371,11 km. Duljina ekvatora: L = 40075,696 km; površina - 510,2 milijuna km 2 , njegov volumen je 1,083 × 10 12 km 3, masa - 5,976 × 10 27 g.

Na temelju razlike u duljini ekvatorijala ( a) i polarni ( u) radijus, određuje se vrijednost polarne kompresije Zemlje:

r = .

iPoznato je da se Zemlja okreće oko Sunca po eliptičnoj orbiti na prosječnoj udaljenosti od 149,5 milijuna km. Pdoba optjecaja je 365.242 sr. solarni dan Prosječna brzina cirkulacije je 29,8 km/s. Period rotacije Zemlje oko vlastite osi je 23 sata 56 minuta i 4,1 sekundu. Brzina Zemljine rotacije postupno se smanjuje, pa se duljina dana po stoljeću povećava za 0,001 sek. Položaj osi rotacije otežan je njezinim sporom rotacijom duž kružnog stošca (potpuni okret za 26 tisuća godina) i oscilacijom osi s periodom od 18,6 godina (fenomeni precesije i nutacije).

1.2.

Geofizička polja i fizička svojstva Zemlje

Riječi i fraze

Pod geofizičkim poljima Zemlje razumjeti prirodna fizička polja koja stvara ovaj planet. To uključuje gravitacijske, magnetske, toplinske i električne.

Gravitacijsko polje. Na Zemlju neprestano djeluju sila privlačenja usmjerena prema središtu i centrifugalna sila. Rezultanta ovih dviju sila određuje silu gravitacije. Jedinica za mjerenje gravitacije nazvana po Galileju halo(1 cm/s 2 = 1 gal).

Značajke raspodjele gravitacije na površini Zemlje utvrdio je još u 18. stoljeću francuski matematičar A. Clairaut. Bio je prvi koji je izveo formulu za izračunavanje sile gravitacije na bilo kojoj geografskoj širini sferoida s poznatim vrijednostima sile gravitacije (gravitacijskog ubrzanja) u blizini pola i na ekvatoru:

g = g uh+(g n –g uh )grijeh 2 ti,

gdje g, g uh, g n - ubrzanje slobodnog pada za zadanu geografsku širinu (u), na ekvatoru i na polu.

Normalne vrijednosti ubrzanja slobodnog pada na Zemlji smanjuju se sa 978 cm/s 2 na polovima do 983 cm/s 2 na ekvatoru. Međutim, te se vrijednosti značajno razlikuju od onih izmjerenih na površini Zemlje. Ova razlika je posljedica promjene gustoće stijena koje čine Zemlju. Ova značajka gravitacijskog polja temelji se na primjeni gravimetrijske metode. Ubrzanje slobodnog pada (g) mjeri se posebnim uređajima - gravimetrima. Odstupanja stvarnih podataka (g) od teoretskih vrijednosti za dano područje nazivaju se anomalije gravitacije. Na temelju rezultata gravimetrijskih mjerenja izrađuju se gravimetrijski profili i karte. Gravimetrijske anomalije usko su povezane s raspodjelom gustoća. Nad gustim stijenama gravitacija raste, nad manje gustim (svjetlim) opada. Posljedično, struktura zemljine kore može se odrediti iz gravimetrijskih karata. Tako, na primjer, iznad izbočina podruma, stijene osnovnog i ultrabazičnog sastava (gabro, peridotiti), rude teških metala, visoke vrijednosti gravitacije (pozitivne anomalije), a preko lakših - relativno smanjenje vrijednosti gravitacije (slika 2).

M magnetsko polje zemlje. Magnetska svojstva našeg planeta bila su poznata u staroj Kini. NašehZemlja je divovski magnet s magnetskim poljem oko sebe koje se proteže izvan planeta za nekoliko Zemljinih radijusa. Kao i svaki magnet, Zemlja ima magnetske polove, koji se, međutim, ne podudaraju s geografskim polovima, budući da je središte magnetskog polja pomaknuto u odnosu na središte našeg planeta za 430 km (slika 3). 1970. prema tome je određen položaj magnetskih polova: jug - blizu sjevernog Grenlanda (74 ° N i 100° w.l.), a sjeverni je zapadno od Rossovog mora ua Antarktik (68°J i 145°E).

U položaju magnetskih polova bilježe se svjetovne, godišnje i dnevne fluktuacije. Štoviše, sekularne fluktuacije dosežu 30 0 .

H Najjasnije se Zemljino magnetsko polje očituje njegovim djelovanjem na magnetsku iglu, koja je postavljena strogo duž magnetskog meridijana u bilo kojoj točki zemljine površine. Zbog neslaganja između magnetskog i geografskog pola, u očitanjima magnetske igle razlikuju se magnetska deklinacija i inklinacija.

Magnetska deklinacija - kut odstupanja magnetske igle (magnetski meridijan) od geografskog meridijana područja. Deklinacija može biti istočna i zapadna (slika 4). izogonija - Ovo su linije koje povezuju točke na karti s istom deklinacijom. Nulti izogon određuje položaj magnetskog meridijana.

M figurativno raspoloženje - kut nagiba magnetske igle prema horizontu. Na sjevernoj hemisferi, sjeverni kraj magnetske igle je spušten prema dolje, na južnoj hemisferi - južni kraj strelice. Prave koje spajaju točke jednakog nagiba nazivaju se izoklinama. Nulta izoklina odgovara magnetskom ekvatoru.

Osim deklinacije i inklinacije, magnetsko polje karakterizira i jakost koja je mala i ne prelazi 0,01A/m.l linije koje spajaju točke jednakog intenziteta nazivaju se izodinamika. Jačina magnetskog polja raste od magnetskog ekvatora do polova. Odstupanje jakosti magnetskog polja od prosječne vrijednosti za dano područje naziva se magnetske anomalije. Oni su povezani s različitim magnetskim svojstvima stijena, u različitim stupnja magnetiziranosti Zemljinog magnetskog polja.

Zbog heterogenosti magnetskih svojstava različitih stijena, potraga za mineralima provodi se metodom magnetske prospekcije. Također se razjašnjavaju značajke geološke strukture zemljine kore (slika 5.). Magnetska svojstva proučavaju se pomoću magnetometri ne samo zemaljske, već i one koje se ugrađuju na zrakoplove i svemirske letjelice.

P o preostaloj magnetizaciji stijena, postalo je moguće obnoviti elemente drevnog magnetskog polja (položaj polova i napetost), što je dovelo do nove grane geologije - paleomagnetizam. Paleomagnetske studije su pokazale da su se magnetski polovi kontinuirano kretali prema zapadu brzinom od 1 cm godišnje tijekom posljednjih petsto milijuna godina - migracija magnetskih polova(slika 6). Druga značajka Zemljinog magnetskog polja je periodična promjena polariteta magnetskih polova, t.j. preokret polova. Svakih 200-300 tisuća godina, Sjeverni pol Zemljinog magneta postaje Južni i obrnuto. Ljestvica magnetskih inverzija koristi se za rasparčavanje i usporedbu slojeva stijena i određivanje starosti. Prema suvremenim konceptima, geomagnetsko polje Zemlje ima elektromagnetsku prirodu. Javlja se pod utjecajem složeni sustav električne struje koje prate turbulentnu konvekciju tvari u tekućoj vanjskoj jezgri. Posljedično, Zemlja radi kao dinamo (Frenkel-Elsasser teorija dinamo).

Toplinsko polje Zemlje. Toplinski režim Zemlje određen je toplinom koja se oslobađa iz njezine unutrašnjosti. Osim toga, toplina primljena od Sunca također je važna za površinu Zemlje. 1 cm u minuti 2 Zemljina površina dolazi od Sunca oko 8,173 J topline. Ova vrijednost se zove solarna konstanta. Jedna trećina sunčeve energije reflektira se od atmosfere i Zemljine površine i raspršuje se.iSunčevo zračenje daleko premašuje količinu topline koja dolazi iz dubina (oko 4 × 10 –4 J po minuti). Stoga je temperatura na površini našeg planeta i gornjem sloju litosfere određena zračenjem Sunca. Ona fluktuira (mijenja se) u različito doba dana i u različita vremena godine.

Na nekoj dubini od površine nalazi se pojas stalne temperature, jednak prosječnoj godišnjoj temperaturi područja. Dakle, u Moskvi, na dubini od 20 metara od površine, opaža se stalna temperatura jednaka + 4,2 0 C, a u Parizu +11,8 0 C na dubini od 28 m. nIspod pojasa stalne temperature, pod utjecajem unutarnje topline Zemlje, temperatura raste u prosjeku za 3 0 C na svakih 100 m. iPromjena temperature u stupnjevima po jedinici dubine naziva se geotermalni gradijent, i interval dubine u metrima na kojem temperatura raste za 1 ˚ , Zove se geotermalna faza(njena prosječna vrijednost je 33 m).

Proučavanje unutarnjeg toplinskog toka pokazalo je da njegova vrijednost ovisi o intenzitetu endogenih procesa i stupnju pokretljivosti korteksa. Prosječna vrijednost toplinskog toka za Zemlju je oko 1,4-1,5 μcal/cm 2 ×s. Pu planinskim strukturama opažaju se povišene vrijednosti protoka topline (do 2 - 4 μcal/cm 2 ×s), unutar rascjepnih dolina srednjeoceanskih grebena (do 2 μcal/cm 2 ×s ili više, dosežući mjestimice 6,0–8,0 μcal/cm 2 × s). uVisoke vrijednosti protoka topline također su zabilježene u unutarnjim rascjepima Crvenog mora, jezerabaikal . Glavni izvori unutarnje toplinske energije Zemlje su:

Radiogena toplina povezana s raspadom radioaktivnih elemenata ( 238 U , 235 U , 232 th, 40 K i drugi).

Ggravitacijska diferencijacija tvari na granici između plašta i jezgre, koja je popraćena oslobađanjem topline.

Kao što je već spomenuto, s povećanjem dubine uočava se povećanje temperature. Tako, na primjer, u superdubokom bunaru Kola, koji se nalazi unutar drevnog kristalnog štita IstokaeEuropska platforma, izračunati geotermalni gradijent uzet je kao 1 ˚ C na 100 m, a očekivana temperatura na dubini od 15 000 metara trebala bi biti 150–160 S. iTako je temperatura raspoređena na dubinu od 2500-3000 m. Donda se slika promijenila. Toplinski tok se udvostručio, a temperaturni gradijent je bio 1,7 - 2,2˚ C na 100 m. na na granici od 12.000 metara temperatura je bila iznad 200 ˚ C umjesto očekivanih 120 ˚ S.

P prema proračunima raznih autora na dubini od 100 km temperatura ne prelazi 1300 - 1500 ˚ C, jer upravo iz tih dubina lava teče na površinu s temperaturom od 1100 - 1250 0 C. ttemperatura dubljih zona plašta i jezgre procjenjuje se na vrlo približno 4000 - 5000 ˚ C (slika 7).

Raspodjela i promjena temperature u gornjim slojevima zemljine kore uglavnom je povezana s lokalnim izvorima topline, kao i različitom toplinskom vodljivošću stijena.

Do lokalni izvori trebaju uključivati: magmatske komore, rasjedne zone s aktivnom cirkulacijom termalnih voda, područja s povećanom koncentracijom radioaktivnih elemenata itd.sToplinska vodljivost stijena ima značajan utjecaj na raspodjelu topline. Tako, na primjer, kristalne stijene imaju veću toplinsku vodljivost od labavih sedimentnih stijena, a toplinska vodljivost duž slojeva je mnogo veća nego u smjeru okomitom na slojeve. Stoga, kada je pojava blizu vertikalne, debljinu sedimentnih stijena karakterizira viša temperatura nego kada je horizontalna. To objašnjava porast temperature iznad naftnih polja, koja se nalaze u konveksnim zavojima ležišta (slika 8).tTemperatura podzemlja jedan je od glavnih čimbenika koji kontroliraju stvaranje nakupina mnogih minerala. Dakle, akumulacija ugljikovodika različitog faznog sastava određena je temperaturom i tlakom ležišta, ovisno o tome koje se naslage formiraju uglavnom jednofazne (nafta ili plin), dvofazne (plinsko ulje) ili su u kritičnom stanju (plin -kondenzat).tDakle, podaci o tlaku i temperaturi ležišta omogućuju namjerno traženje naftnih i plinskih polja.

Uvod

Mnogo je stoljeća pitanje podrijetla Zemlje ostalo u monopolu filozofa, budući da je stvarni materijal na ovom području gotovo potpuno odsutan. Prve znanstvene hipoteze o podrijetlu Zemlje i Sunčevog sustava, temeljene na astronomska promatranja, bili su izneseni samo u 18. stoljeće. Od tada se sve više novih teorija ne prestaje pojavljivati, u skladu s rastom naših kozmogonijskih ideja.

Prva u ovom nizu bila je poznata teorija koju je 1755. godine formulirao njemački filozof Emanuel Kant. Kant je vjerovao da je Sunčev sustav nastao iz neke primarne materije, prethodno slobodno raspršene u svemiru. Čestice ove materije kretale su se u različitim smjerovima i, sudarajući se jedna s drugom, gubile su brzinu. Najteži i najgušći od njih, pod utjecajem gravitacije, spojili su se jedni s drugima, tvoreći središnji snop - Sunce, koje je, zauzvrat, privlačilo udaljenije, manje i lakše čestice.

Tako je nastao određeni broj rotirajućih tijela čije su se putanje međusobno presijecale. Neka od tih tijela, koja su se u početku kretala u suprotnim smjerovima, na kraju su uvučena u jedan tok i formirala prstenove plinovite tvari smještene približno u istoj ravnini i rotirajući oko Sunca u istom smjeru bez međusobnog ometanja. U odvojenim prstenovima nastajale su gušće jezgre na koje su se postupno privlačile lakše čestice, tvoreći sferne nakupine tvari; tako su nastali planeti, koji su nastavili kružiti oko Sunca u istoj ravnini kao i izvorni prstenovi plinovite tvari.

1. Povijest zemlje

Zemlja je treći planet od Sunca u Sunčevom sustavu. Okreće se oko zvijezde po eliptičnoj orbiti (vrlo bliskoj kružnoj) prosječnom brzinom od 29,765 km/s na prosječnoj udaljenosti od 149,6 milijuna km u razdoblju od 365,24 dana. Zemlja ima satelit – Mjesec, koji se okreće oko Sunca na prosječnoj udaljenosti od 384 400 km. Nagib Zemljine osi prema ravnini ekliptike je 66033`22``. Period rotacije planeta oko svoje osi je 23 h 56 min 4,1 sek. Rotacija oko svoje osi uzrokuje promjenu dana i noći, a nagib osi i kruženje oko Sunca - promjenu godišnjih doba. Oblik Zemlje je geoid, približno troosni elipsoid, sferoid. Prosječni polumjer Zemlje je 6371,032 km, ekvatorijalni - 6378,16 km, polarni - 6356,777 km. Površina globusa je 510 milijuna km2, volumen je 1,083 * 1012 km2, prosječna gustoća je 5518 kg/m3. Masa Zemlje je 5976 * 1021 kg. Zemlja ima magnetsko i blisko povezano električna polja. Gravitacijsko polje Zemlje određuje njezin sferni oblik i postojanje atmosfere.

Prema suvremenim kozmogonijskim konceptima, Zemlja je nastala prije oko 4,7 milijardi godina od plinovite tvari rasute u protosolarnom sustavu. Kao rezultat diferencijacije materije, Zemlja je pod utjecajem svog gravitacijskog polja, u uvjetima zagrijavanja zemljine unutrašnjosti, nastala i razvila različite po kemijskom sastavu, stanju agregacije i fizičkim svojstvima ljuske - geosfere. : jezgra (u središtu), plašt, zemljina kora, hidrosfera, atmosfera, magnetosfera. U sastavu Zemlje dominiraju željezo (34,6%), kisik (29,5%), silicij (15,2%), magnezij (12,7%). Zemljina kora, plašt i unutarnji dio jezgre su čvrsti (vanjski dio jezgre se smatra tekućim). Od površine Zemlje prema središtu raste tlak, gustoća i temperatura. Tlak u središtu planeta je 3,6 * 1011 Pa, gustoća je oko 12,5 * 103 kg / m3, temperatura se kreće od 50 000 do

60000 C. Glavni tipovi zemljine kore su kontinentalni i oceanski, u zoni prijelaza s kopna na ocean razvija se međukora.

Veći dio Zemlje zauzima Svjetski ocean (361,1 milijuna km2; 70,8%), kopno je 149,1 milijuna km2 (29,2%), i čini šest kontinenata i otoka. Izdiže se iznad razine svjetskog oceana u prosjeku za 875 m (najviša visina je 8848 m - Mount Chomolungma), planine zauzimaju više od 1/3 površine kopna. Pustinje pokrivaju oko 20% kopnene površine, šume - oko 30%, ledenjaci - preko 10%. Prosječna dubina svjetskog oceana je oko 3800 m (najveća dubina je 11020 m - Marijanski rov (korito) u Tihom oceanu). Volumen vode na planetu je 1370 milijuna km3, prosječni salinitet je 35 g/l.

Atmosfera Zemlje, čija je ukupna masa 5,15 * 1015 tona, sastoji se od zraka - mješavine uglavnom dušika (78,08%) i kisika (20,95%), ostatak je vodena para ugljični dioksid, kao i inertni i drugi plinovi. Maksimalna temperatura površine kopna je 570-580 C (u tropskim pustinjama Afrike i Sjeverne Amerike), minimalna je oko -900 C (u središnjim regijama Antarktika).

Formiranje Zemlje i početna faza njezina razvoja pripadaju predgeološkoj povijesti. Apsolutna starost najstarijih stijena je preko 3,5 milijardi godina. Geološka povijest Zemlje podijeljena je u dvije nejednake faze: prekambrij, koji zauzima otprilike 5/6 cjelokupne geološke kronologije (oko 3 milijarde godina), i fanerozoik, koji pokriva posljednjih 570 milijuna godina. Prije otprilike 3-3,5 milijardi godina, kao rezultat prirodne evolucije materije, na Zemlji je nastao život i započeo je razvoj biosfere. Ukupnost svih živih organizama koji ga nastanjuju, tzv živa tvar Zemlja, imala je značajan utjecaj na razvoj atmosfere, hidrosfere i sedimentne ljuske. Novi

čimbenik koji ima snažan utjecaj na biosferu je proizvodna aktivnost čovjeka, koji se na Zemlji pojavio prije manje od 3 milijuna godina. Visoka stopa rasta svjetskog stanovništva (275 milijuna ljudi 1000., 1,6 milijardi ljudi 1900. i oko 6,3 milijarde ljudi 1995.) i sve veći utjecaj ljudsko društvo donio probleme prirodnom okolišu racionalno korištenje svi prirodni resursi i zaštitu prirode.

Nadaleko poznati model unutarnjeg ustroja Zemlje (njezinu podjelu na jezgru, plašt i zemljinu koru) razvili su seizmolozi G. Jeffreys i B. Gutenberg još u prvoj polovici 20. stoljeća. Odlučujući čimbenik u tome bilo je otkriće naglog smanjenja brzine prolaska seizmičkih valova unutar globusa na dubini od 2900 km s polumjerom planeta od 6371 km. Brzina širenja longitudinalnih seizmičkih valova neposredno iznad navedene granice je 13,6 km/s, a ispod nje - 8,1 km/s. To je ono što je granica plašta-jezgre.

Prema tome, polumjer jezgre je 3471 km. Gornja granica plašta je seizmička Mohorovičić odjeljak izdvojio jugoslavenski seizmolog A. Mohorovichich (1857-1936) davne 1909. godine. Odvaja zemljinu koru od plašta. Na ovoj granici, brzine uzdužnih valova koji su prošli kroz zemljinu koru naglo se povećavaju sa 6,7-7,6 na 7,9-8,2 km/s, ali to se događa na različitim razinama dubine. Ispod kontinenata dubina presjeka M (odnosno tabana zemljine kore) iznosi nekoliko desetaka kilometara, a ispod nekih planinskih struktura (Pamir, Andi) može doseći 60 km, dok pod oceanskim bazenima, uključujući vodeni stupac, dubina je samo 10-12 km. Općenito, zemljina kora u ovoj shemi izgleda kao tanka ljuska, dok se plašt proteže u dubinu do 45% polumjera Zemlje.

No, sredinom 20. stoljeća ideje o frakcijskoj dubokoj strukturi Zemlje ušle su u znanost. Na temelju novih seizmoloških podataka pokazalo se da je moguće podijeliti jezgru na unutarnju i vanjsku, a plašt na donju i gornju (slika 1.). Ovaj popularni model je u upotrebi i danas. Pokrenuo ju je australski seizmolog K.E. Bullen, koji je početkom 40-ih predložio shemu za podjelu Zemlje na zonama, koje je označio slovima: A - zemljina kora, B - zona u dubinu od 33-413 km, C - zona 413-984 km, D - zona 984-2898 km, D - 2898-4982 km, F - 4982-5121 km , G - 5121-6371 km (središte Zemlje). Ove se zone razlikuju po seizmičkim karakteristikama. Kasnije je zonu D podijelio na zone D "(984-2700 km) i D" (2700-2900 km). Trenutno je ova shema značajno izmijenjena, a u literaturi se široko koristi samo sloj D". glavna karakteristika- smanjenje gradijenata seizmičke brzine u usporedbi s gornjim područjem plašta.

unutarnja jezgra, koji ima radijus od 1225 km, čvrst je i ima veliku gustoću - 12,5 g/cm3. vanjska jezgra tekućina, gustoća joj je 10 g/cm3. Na granici između jezgre i plašta dolazi do oštrog skoka ne samo brzine uzdužnih valova, već i gustoće. U plaštu se smanjuje na 5,5 g/cm3. Sloj D", koji je u izravnom kontaktu s vanjskom jezgrom, je pod utjecajem, budući da temperature u jezgri znatno premašuju temperature plašta. Ponegdje ovaj sloj stvara ogromne tokove topline i mase usmjerene na površinu Zemlje kroz plašt, tzv perjanice. Mogu se pojaviti na planeti u obliku velikih vulkanskih područja, kao što su, na primjer, Havajski otoci, Island i druge regije.

Gornja granica D" sloja je neizvjesna; njegova razina od površine jezgre može varirati od 200 do 500 km ili više. Tako se može

Može se zaključiti da ovaj sloj odražava neravnomjeran i različit intenzitet dotoka energije jezgre u područje plašta.

Granica donjeg i gornji plašt seizmički dio na dubini od 670 km služi u shemi koja se razmatra. Ima globalnu rasprostranjenost i opravdava se skokom seizmičkih brzina prema njihovom porastu, kao i povećanjem gustoće materije donjeg plašta. Ovaj odjeljak je također granica promjena mineralni sastav stijene u plaštu.

Tako, donji plašt, zaključen između dubine od 670 i 2900 km, proteže se po polumjeru Zemlje za 2230 km. Gornji plašt ima dobro fiksiran unutarnji seizmički dio koji prolazi na dubini od 410 km. Pri prelasku ove granice od vrha do dna, seizmičke brzine naglo rastu. Ovdje, kao i na donjoj granici gornjeg plašta, događaju se značajne mineralne transformacije.

Gornji dio gornjeg plašta i Zemljina kora spojeni su zajedno kao litosfera, koja je gornja čvrsta ljuska Zemlje, za razliku od hidro i atmosfere. Zahvaljujući teoriji tektonike litosferskih ploča, pojam "litosfera" postao je raširen. Teorija pretpostavlja kretanje ploča uzduž astenosfera- omekšani, djelomično, moguće, tekući duboki sloj smanjene viskoznosti. Međutim, seizmologija ne pokazuje astenosferu koja se održava u svemiru. Za mnoga područja utvrđeno je nekoliko astenosferskih slojeva smještenih duž vertikale, kao i njihov diskontinuitet duž horizontale. Njihovo izmjenjivanje posebno je određeno unutar kontinenata, gdje dubina pojavljivanja astenosferskih slojeva (leća) varira od 100 km do više stotina.

Ispod oceanskih ponorskih depresija, sloj astenosfere leži na dubinama od 70-80 km ili manje. Sukladno tome, donja granica litosfere je zapravo neodređena, a to stvara velike poteškoće za teoriju kinematike litosfernih ploča, što primjećuju mnogi istraživači. Ovo su osnovni koncepti struktura zemlje koji su do danas uspostavljeni. Zatim ćemo se osvrnuti na najnovije podatke o dubokim seizmičkim granicama, koji daju najvažnije informacije o unutarnjoj strukturi planeta.

3. Geološka građa Zemlje

Povijest geološke strukture Zemlje obično se prikazuje u obliku uzastopnih faza ili faza. Geološko vrijeme se računa od početka nastanka Zemlje.

Faza 1(4,7 - 4 milijarde godina). Zemlja je nastala od plina, prašine i planetezimala. Kao rezultat energije koja se oslobađa tijekom raspada radioaktivnih elemenata i sudara planetezimala, Zemlja se postupno zagrijava. Pad divovskog meteorita na Zemlju dovodi do oslobađanja materijala od kojeg nastaje Mjesec.

Prema drugom konceptu, Proto-Mjesec, koji se nalazi na jednoj od heliocentričnih orbita, bio je zarobljen od strane Proto-Zemlje, uslijed čega je nastao binarni sustav Zemlja-Mjesec.

Otplinjavanje Zemlje dovodi do početka stvaranja atmosfere koja se sastoji uglavnom od ugljičnog dioksida, metana i amonijaka. Na kraju razmatrane faze, uslijed kondenzacije vodene pare, počinje formiranje hidrosfere.

2. faza(4 - 3,5 milijardi godina). Pojavljuju se prvi otoci, protokontinenti, sastavljeni od stijena koje uglavnom sadrže silicij i aluminij. Protkontinenti se blago uzdižu iznad još uvijek vrlo plitkih oceana.

3. faza(3,5 - 2,7 milijardi godina). Željezo se skuplja u središtu Zemlje i tvori njezinu tekuću jezgru, što uzrokuje stvaranje magnetosfere. Stvaraju se preduvjeti za pojavu prvih organizama, bakterija. Formiranje kontinentalne kore se nastavlja.

4. faza(2,7 - 2,3 milijarde godina). Formira se jedan superkontinent. Pangea, kojoj se suprotstavlja superocean Panthalassa.

5. faza(2,3 - 1,5 milijardi godina). Hlađenje kore i litosfere dovodi do raspada superkontinenta na blokove-mikroploče, među kojima su prostori ispunjeni sedimentima i vulkanima. Kao rezultat toga nastaju sustavi naboranih površina i nastaje novi superkontinent Pangea I. Organski svijet predstavljaju modrozelene alge, čija fotosintetska aktivnost doprinosi obogaćivanju atmosfere kisikom, što dovodi do daljnji razvoj organskog svijeta.

6. faza(1700 - 650 milijuna godina). Dolazi do uništenja Pangee I, formiranja bazena s korom oceanskog tipa. Formiraju se dva superkontinenta: Gondavana, koja uključuje Južnu Ameriku, Afriku, Madagaskar, Indiju, Australiju, Antarktik i Lauraziju, koja uključuje Sjevernu Ameriku, Grenland, Europu i Aziju (osim Indije). Gondvanu i Lauraziju razdvaja more sisa. Dolaze prva ledena doba. Organski svijet brzo je zasićen višestaničnim ne-skeletnim organizmima. Pojavljuju se prvi skeletni organizmi (trilobiti, mekušci itd.). odvija se proizvodnja nafte.

7. faza(650 - 280 milijuna godina). Apalački planinski pojas u Americi povezuje Gondvanu s Laurazijom - nastaje Pangea II. Konture su naznačene

Paleozojski oceani - paleoatlantski, paleo-tetis, paleoazijski. Gondvanu je dva puta prekrivena glacijacijom. Pojavljuju se ribe, kasnije - vodozemci. Biljke i životinje dolaze na kopno. Počinje intenzivno stvaranje ugljena.

8. faza(280 - 130 milijuna godina). Pangea II je prožeta sve gustom mrežom kontinentalnih grebena, prorezima nalik na grebenastim produžecima zemljine kore. Počinje cijepanje superkontinenta. Afrika se odvaja od Južne Amerike i Hindustana, a potonji od Australije i Antarktika. Konačno se Australija odvaja od Antarktika. kritosjemenjača ovladati velikim površinama zemlje. U životinjskom svijetu dominiraju gmazovi i vodozemci, pojavljuju se ptice i primitivni sisavci. Na kraju razdoblja umiru mnoge skupine životinja, uključujući ogromne dinosaure. Uzroci ovih pojava obično se vide ili u sudaru Zemlje s velikim asteroidom, ili u oštrom porastu vulkanske aktivnosti. I jedno i drugo moglo bi dovesti do globalnih promjena (povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi, pojava velikih požara, pozlata), nespojive s postojanjem mnogih životinjskih vrsta.

Faza 9(130 milijuna godina - 600 tisuća godina). Opća konfiguracija kontinenata i oceana prolazi kroz velike promjene, posebice, Euroazija je odvojena od Sjeverne Amerike, Antarktik od Južne Amerike. Raspodjela kontinenata i oceana postala je vrlo bliska modernoj. Na početku promatranog razdoblja klima na cijeloj Zemlji je topla i vlažna. Kraj razdoblja karakteriziraju oštri klimatski kontrasti. Nakon glacijacije Antarktika dolazi glacijacija Arktika. Fauna i flora se razvijaju blizu suvremenih. Pojavljuju se prvi preci modernog čovjeka.

10. faza(modernost). Između litosfere i Zemljine jezgre, tokovi magme se dižu i spuštaju, kroz pukotine u kori probijaju se prema gore. Fragmenti oceanske kore spuštaju se do same jezgre, a zatim plutaju i možda tvore nove otoke. Litosferne ploče se sudaraju jedna s drugom i stalno su pod utjecajem tokova magme. Tamo gdje se ploče razilaze, nastaju novi segmenti litosfere. Neprestano se odvija proces diferencijacije zemaljske materije, koji transformira stanje svih geoloških ljuski Zemlje, uključujući i jezgru.

Zaključak

Zemlju izdvaja sama priroda: u Sunčevom sustavu samo na ovoj planeti postoje razvijeni oblici života, samo je na njoj lokalno uređenje materije doseglo neobično visoku razinu, nastavljajući opću liniju razvoja materije. Upravo je na Zemlji prošla najteža faza samoorganizacije koja označava duboki kvalitativni skok do najviših oblika poretka.

Zemlja je najveći planet u svojoj skupini. Ali, kako pokazuju procjene, čak i takve dimenzije i masa ispadaju minimalne pri kojima planet može zadržati svoju plinovitu atmosferu. Zemlja intenzivno gubi vodik i neke druge lake plinove, što potvrđuju promatranja tzv. Zemljine perjanice.

Atmosfera Zemlje bitno se razlikuje od atmosfera drugih planeta: ima nizak sadržaj ugljičnog dioksida, visok sadržaj molekularnog kisika i relativno visok sadržaj vodene pare. Dva su razloga zašto se Zemljina atmosfera razlikuje: voda oceana i mora dobro apsorbira ugljični dioksid, a biosfera zasićuje atmosferu molekularnim kisikom nastalim u procesu fotosinteze biljaka. Proračuni pokazuju da ako otpustimo sav ugljikov dioksid apsorbiran i vezan u oceanima, istovremeno uklanjajući iz atmosfere sav kisik nakupljen kao rezultat biljnog svijeta, tada bi sastav Zemljine atmosfere u svojim glavnim značajkama postao sličan sastavu atmosfere Venere i Marsa.

U Zemljinoj atmosferi zasićena vodena para stvara sloj oblaka koji pokriva značajan dio planeta. Zemljini oblaci bitan su element u ciklusu vode koji se događa na našem planetu u sustavu hidrosfera – atmosfera – kopno.

U naše dane na Zemlji se aktivno odvijaju tektonski procesi geološka povijest daleko od potpunog. S vremena na vrijeme, odjeci planetarne aktivnosti manifestiraju se takvom snagom da izazivaju lokalne katastrofalne potrese koji utječu na prirodu i ljudsku civilizaciju. Paleontolozi tvrde da je u doba rane mladosti Zemlje njezina tektonska aktivnost bila još veća. Suvremeni reljef planeta razvio se i nastavlja se mijenjati pod utjecajem kombiniranog djelovanja tektonskih, hidrosferskih, atmosferskih i bioloških procesa na njegovoj površini.

Bibliografija

1. V.F. Tulinov "Koncepti moderne prirodne znanosti": udžbenik za sveučilišta. - M .: UNITI-DANA, 2004.

2. A.V. Byalko "Naš planet - Zemlja" - M. Nauka, 1989

3. G.V. Voitkevich "Osnove teorije o nastanku Zemlje" - M Nedra, 1988.

4. Fizička enciklopedija. Tt. 1-5. - M. Velika ruska enciklopedija, 1988-1998.

Uvod……………………………………………………………………………………..3

1. Povijest Zemlje…………………………………………………………………4

2. Seizmički model strukture Zemlje…………………………………...6

3. Geološka građa Zemlje………………………………………………………9

Zaključak……………………………………………………………………………….13

Literatura…………………………………………………………………………15

INSTITUT ZA GOSPODARSTVO I PODUZETNIŠTVO

Izvanredni

ESEJ

Na predmet "Koncepti suvremene prirodne znanosti"

na temu "Struktura Zemlje"

Učenica grupe 06-H11z Surkova V.V.

Znanstveni savjetnik E.M. Permyakov

Unutarnja struktura Zemlje

Nedavno je američki geofizičar M. Herndon iznio hipotezu da se u središtu Zemlje nalazi prirodni "nuklearni reaktor" od urana i plutonija (ili torija) promjera samo 8 km. Ova hipoteza može objasniti preokret Zemljinog magnetskog polja, koji se događa svakih 200 000 godina. Ako se ova pretpostavka potvrdi, tada bi život na Zemlji mogao završiti 2 milijarde godina ranije nego što se očekivalo, budući da i uran i plutonij vrlo brzo izgaraju. Njihovo iscrpljivanje dovest će do nestanka magnetskog polja koje štiti zemlju od kratkovalnog sunčevog zračenja i, kao rezultat, do nestanka svih oblika biološkog života. Ovu teoriju komentirao je dopisni član Ruske akademije znanosti V.P. Trubitsyn: “I uran i torij su vrlo teški elementi koji, u procesu diferencijacije primarne tvari planeta, mogu potonuti u središte Zemlje. No, na atomskoj razini odnose se lakim elementima koji se nose u zemljinu koru, zbog čega se sve naslage urana nalaze u najgornjem sloju kore. Odnosno, kada bi se i ti elementi koncentrirali u obliku klastera, mogli bi se spustiti u jezgru, ali bi ih, prema prevladavajućim idejama, trebao biti mali broj. Dakle, da bi se dale izjave o uranskoj jezgri Zemlje, potrebno je dati razumniju procjenu količine urana koja je otišla u željeznu jezgru. Također prati Strukturu Zemlje

U jesen 2002. profesor sa Sveučilišta Harvard A. Dzewonski i njegov student M. Ishii, na temelju analize podataka iz više od 300.000 seizmičkih događaja prikupljenih tijekom 30 godina, predložili su novi model, prema kojem se tzv. ” jezgra leži unutar unutarnje jezgre, čija je širina oko 600 km: Njegova prisutnost može biti dokaz postojanja dvije faze u razvoju unutarnje jezgre. Za potvrdu takve hipoteze potrebno je postaviti još više seizmografa diljem zemaljske kugle kako bi se napravio detaljniji odabir anizotropije (ovisnosti fizikalnih svojstava materije o smjeru unutar nje), koja karakterizira samo središte Zemlja.

Pojedinačno lice planeta, poput izgleda živog bića, uvelike je određeno unutarnjim čimbenicima koji nastaju u njegovim dubokim dubinama. Vrlo je teško proučavati te unutrašnjosti, budući da su materijali koji čine Zemlju neprozirni i gusti, pa je volumen izravnih podataka o tvari dubokih zona vrlo ograničen. To uključuje: takozvani mineralni agregat (velike stijenske komponente) iz prirodne super-duboke bušotine - kimberlitsku cijev u Lesotu (Južna Afrika), koja se smatra predstavnikom stijena koje se nalaze na dubini od oko 250 km, kao kao i jezgra (cilindrični stup stijene), podignuta iz najdubljeg bunara na svijetu (12.262 m) na poluotoku Kola. Proučavanje superdubine planeta nije ograničeno na to. Sedamdesetih godina dvadesetog stoljeća na području Azerbajdžana provedeno je znanstveno kontinentalno bušenje - bušotina Saably (8.324 m). A u Bavarskoj je početkom 90-ih godina prošlog stoljeća položen ultraduboki bunar KTB-Oberpfalz veličine više od 9.000 m.

Mnogo je duhovitih i zanimljive metode proučavanja našeg planeta, ali glavne informacije o njegovoj unutarnjoj strukturi dobivene su kao rezultat proučavanja seizmičkih valova koji nastaju tijekom potresa i snažnih eksplozija. Svaki sat zabilježi se oko 10 oscilacija zemljine površine u raznim točkama na Zemlji. U ovom slučaju nastaju seizmički valovi dvije vrste: uzdužni i poprečni. Obje vrste valova mogu se širiti u krutom tijelu, ali samo uzdužni valovi mogu se širiti u tekućinama. Pomake zemljine površine bilježe seizmografi postavljeni diljem svijeta. Promatranja brzine kojom valovi putuju zemljom omogućuju geofizičarima da odrede gustoću i tvrdoću stijena na dubinama nedostupnim izravnom istraživanju. Usporedbom gustoća poznatih iz seizmičkih podataka i onih dobivenih tijekom laboratorijskih pokusa sa stijenama (gdje se modeliraju temperatura i tlak koji odgovaraju određenoj dubini zemlje) moguće je izvesti zaključak o materijalnom sastavu zemljine unutrašnjosti. . Najnoviji podaci geofizike i eksperimenti vezani uz proučavanje strukturnih transformacija minerala omogućili su modeliranje mnogih značajki strukture, sastava i procesa koji se odvijaju u dubinama Zemlje.

Još u 17. stoljeću, iznenađujuća podudarnost obrisa obala zapadne obale Afrike i istočne obale Južne Amerike sugerirala je nekim znanstvenicima da kontinenti "šetaju" oko planeta. No, tek tri stoljeća kasnije, 1912. godine, njemački meteorolog Alfred Lothar Wegener detaljno je iznio svoju hipotezu o pomicanju kontinenata, prema kojoj su se relativni položaji kontinenata mijenjali tijekom povijesti Zemlje. Istovremeno je iznio mnoge argumente u prilog činjenici da su u dalekoj prošlosti kontinenti bili spojeni. Osim sličnosti obala, otkrio je podudarnost geoloških struktura, kontinuitet reliktnih planinskih lanaca i identitet fosilnih ostataka na različitim kontinentima. Profesor Wegener je aktivno branio ideju o postojanju jednog superkontinenta Pangea u prošlosti, njegovu rascjepu i naknadnom pomicanju formiranih kontinenata u različitim smjerovima. Ali ova neobična teorija nije shvaćena ozbiljno, jer se s gledišta tog vremena činilo potpuno neshvatljivim da se divovski kontinenti mogu samostalno kretati oko planeta. Osim toga, sam Wegener nije mogao osigurati odgovarajući "mehanizam" sposoban pomicati kontinente.

Oživljavanje ideja ovog znanstvenika dogodilo se kao rezultat istraživanja na dnu oceana. Činjenica je da je vanjski reljef kontinentalne kore dobro poznat, ali oceansko dno, stoljećima pouzdano prekriveno mnogim kilometrima vode, ostalo je nedostupno za proučavanje i služilo je kao nepresušni izvor svih vrsta legendi i mitova. Važan iskorak u proučavanju njegova reljefa bio je izum preciznog ehosonda, uz pomoć kojeg je postalo moguće kontinuirano mjeriti i bilježiti dubinu dna duž linije kretanja plovila. Jedan od upečatljivih rezultata intenzivnog istraživanja oceanskog dna bili su novi podaci o njegovoj topografiji. Danas je topografiju oceanskog dna lakše mapirati, zahvaljujući satelitima koji vrlo precizno mjere "visinu" morske površine: ona točno odražava razlike u razini mora od mjesta do mjesta. Umjesto ravnog dna, bez ikakvih posebnih znakova, prekrivenog muljem, dubokim jarcima i strmim liticama, otkriveni su divovski planinski lanci i najveći vulkani. Na kartama se posebno jasno ističe srednjoatlantski planinski lanac koji siječe Atlantski ocean točno u sredini.

Pokazalo se da oceansko dno stari dok se udaljava od srednjeoceanskog grebena, "šireći se" iz svoje središnje zone brzinom od nekoliko centimetara godišnje. Djelovanje ovog procesa može objasniti sličnost obrisa kontinentalnih rubova, ako pretpostavimo da se između dijelova podijeljenog kontinenta formira novi oceanski greben, a oceansko dno, simetrično rastući s obje strane, tvori novi ocean . Atlantski ocean, usred kojeg se nalazi Srednjoatlantski greben, vjerojatno je nastao na taj način. Ali ako se površina morskog dna poveća, a Zemlja se ne širi, onda se nešto u globalnoj kori mora srušiti kako bi nadoknadilo ovaj proces. Upravo se to događa na rubovima većeg dijela Tihog oceana. Ovdje se litosferne ploče konvergiraju, a jedna od sudarajućih ploča tone ispod druge i ide duboko u Zemlju. Takva mjesta sudara obilježena su aktivnim vulkanima koji se protežu duž obala Tihog oceana, tvoreći takozvani "vatreni prsten".

Izravno bušenje morskog dna i određivanje starosti izdignutih stijena potvrdili su rezultate paleomagnetskih istraživanja. Te su činjenice činile temelj teorije nove globalne tektonike, odnosno tektonike litosferskih ploča, koja je napravila pravu revoluciju u znanostima o Zemlji i donijela novo razumijevanje vanjskih omotača planeta. Glavna ideja ove teorije je horizontalno kretanje ploča.

Kako se rodila zemlja

Prema suvremenim kozmološkim konceptima, Zemlja je nastala zajedno s drugim planetima prije oko 4,5 milijardi godina od komada i krhotina koji su se okretali oko mladog Sunca. Rasla je, gutajući materiju oko sebe, sve dok nije dosegla svoju sadašnju veličinu. U početku je proces rasta bio vrlo buran, a kontinuirana kiša padajućih tijela trebala je dovesti do njegovog značajnog zagrijavanja, budući da se kinetička energija čestica pretvarala u toplinu. Tijekom udara nastajali su krateri, a tvar koja je izbačena iz njih više nije mogla nadvladati silu gravitacije i padala je natrag, a što su tijela koja su padala veća, to su više zagrijavala Zemlju. Energija padajućih tijela više se nije oslobađala na površini, već u dubinama planeta, ne imajući vremena zračiti u svemir. Iako je izvorna smjesa tvari možda bila homogena u velikim razmjerima, zagrijavanje zemaljske mase uslijed gravitacijskog kompresije i bombardiranja njezinih krhotina dovelo je do topljenja smjese i nastale tekućine pod utjecajem gravitacije odvajale su se od preostale. čvrsti dijelovi. Postupna preraspodjela tvari po dubini u skladu s gustoćom trebala je dovesti do njezine stratifikacije u zasebne ljuske. Lakše tvari, bogate silicijem, odvojile su se od gušćih, koje su sadržavale željezo i nikal, i formirale prvu zemljinu koru. Nakon otprilike milijardu godina, kada se zemlja značajno ohladila, zemljina kora se stvrdnula, pretvorivši se u čvrstu vanjsku ljusku planeta. Hladeći se, Zemlja je izbacila mnogo različitih plinova iz svog jezgra (obično se to događalo tijekom vulkanskih erupcija) – lagani, poput vodika i helija, uglavnom su bježali u svemir, ali budući da je sila gravitacije Zemlje već bila prilično velika, ostao je teži. Oni su upravo činili osnovu zemljine atmosfere. Dio vodene pare iz atmosfere se kondenzirao, a na Zemlji su se pojavili oceani.

Što sada?

Zemlja nije najveći, ali ni najmanji planet među svojim susjedima. Njegov ekvatorijalni polumjer, jednak 6378 km, zbog centrifugalne sile stvorene dnevnom rotacijom, veći je od polarnog za 21 km. Tlak u središtu Zemlje je 3 milijuna atm, a gustoća materije je oko 12 g/cm3. Masa našeg planeta, pronađena eksperimentalnim mjerenjima fizičke konstante gravitacije i ubrzanja gravitacije na ekvatoru, iznosi 6*1024 kg, što odgovara prosječnoj gustoći tvari od 5,5 g/cm3. Gustoća minerala na površini je otprilike polovica prosječne gustoće, što znači da bi gustoća materije u središnjim dijelovima planeta trebala biti veća od prosječne vrijednosti. Trenutak tromosti Zemlje, koji ovisi o raspodjeli gustoće tvari po polumjeru, također ukazuje na značajno povećanje gustoće tvari od površine prema središtu. Iz utrobe Zemlje se neprestano oslobađa toplinski tok, a budući da se toplina može prenositi samo s toplog na hladno, temperatura u dubinama planeta mora biti viša nego na njegovoj površini. Duboko bušenje pokazalo je da temperatura raste s dubinom za oko 20°C po kilometru i varira od mjesta do mjesta. Ako bi se povećanje temperature nastavilo kontinuirano, tada bi u samom središtu Zemlje doseglo desetke tisuća stupnjeva, ali geofizička istraživanja pokazuju da bi u stvarnosti temperatura ovdje trebala biti nekoliko tisuća stupnjeva.

Debljina Zemljine kore (vanjske ljuske) varira od nekoliko kilometara (u oceanskim regijama) do nekoliko desetaka kilometara (u planinskim predjelima kontinenata). Sfera zemljine kore je vrlo mala i čini samo oko 0,5% ukupne mase planeta. Glavni sastav kore su oksidi silicija, aluminija, željeza i alkalnih metala. Kontinentalna kora, koja sadrži gornji (granitni) i donji (bazaltni) sloj ispod sedimentnog sloja, sadrži najstarije stijene Zemlje, čija se starost procjenjuje na više od 3 milijarde godina. Oceanska kora ispod sedimentnog sloja sadrži uglavnom jedan sloj, po sastavu sličan bazaltu. Starost sedimentnog pokrivača ne prelazi 100-150 milijuna godina.

Još uvijek tajanstveni sloj Moho (nazvan po srpskom seizmologu Mohorovičiću, koji ga je otkrio 1909. godine) odvaja zemljinu koru od plašta koji leži ispod, u kojem se brzina širenja seizmičkih valova naglo povećava.

Plašt čini oko 67% ukupne mase planeta. Čvrsti sloj gornjeg plašta, koji se proteže na različite dubine ispod oceana i kontinenata, zajedno sa zemljinom korom naziva se litosfera - najkrutija ljuska Zemlje. Ispod njega je označen sloj u kojem dolazi do blagog smanjenja brzine širenja seizmičkih valova, što ukazuje na osebujno stanje materije. Ovaj sloj, manje viskozan i više plastičan u odnosu na slojeve iznad i ispod, naziva se astenosfera. Vjeruje se da je materija plašta u neprekidnom kretanju, a sugerira se da u relativno dubokim slojevima plašta, s porastom temperature i tlaka, dolazi do prijelaza materije u gušće modifikacije. Takav prijelaz potvrđuju i eksperimentalne studije.

U donjem plaštu na dubini od 2900 km dolazi do oštrog skoka ne samo brzine longitudinalnih valova, već i gustoće, a poprečni valovi ovdje potpuno nestaju, što ukazuje na promjenu materijalnog sastava stijena. Ovo je vanjska granica Zemljine jezgre.

Zemljina jezgra otkrivena je 1936. godine. Bilo ga je iznimno teško snimiti zbog malog broja seizmičkih valova koji su dopirali do njega i vraćali se na površinu. Osim toga, ekstremne temperature i tlakove jezgre dugo je bilo teško reproducirati u laboratoriju. Zemljina jezgra podijeljena je u 2 odvojena područja: tekuće (VANJSKA JEZGRA) i čvrsta (BHUTPEHHE), prijelaz između njih leži na dubini od 5156 km. Željezo je element koji odgovara seizmičkim svojstvima jezgre i obilno je raspoređen u Svemiru i predstavlja približno 35% njegove mase u jezgri planeta. Prema suvremenim podacima, vanjska jezgra je rotirajući mlaz rastaljenog željeza i nikla, dobar vodič električne energije. Uz njega se povezuje nastanak Zemljinog magnetskog polja, s obzirom da električne struje koje teku u tekućoj jezgri stvaraju globalno magnetsko polje. Njime djeluje sloj plašta koji je u dodiru s vanjskom jezgrom, budući da su temperature u jezgri više nego u plaštu. Na nekim mjestima ovaj sloj stvara ogromne toplinske i masene tokove usmjerene na površinu Zemlje – perjanice.

UNUTARNJA ČVRSTA JEZGRA nije povezana s plaštom. Vjeruje se da njegovo čvrsto stanje, unatoč visokoj temperaturi, osigurava gigantski tlak u središtu Zemlje. Predlaže se da bi, osim legura željeza i nikla, u jezgri trebali biti prisutni i lakši elementi, kao što su silicij i sumpor, te eventualno silicij i kisik. Pitanje stanja Zemljine jezgre još je uvijek diskutabilno. Kako se udaljenost od površine povećava, povećava se kompresija kojoj je tvar izložena. Proračuni pokazuju da tlak u zemljinoj jezgri može doseći 3 milijuna atm. Istodobno, mnoge tvari su, takoreći, metalizirane - prelaze u metalno stanje. Postojala je čak i hipoteza da se jezgra Zemlje sastoji od metalnog vodika.

Da bismo razumjeli kako su geolozi stvorili model strukture Zemlje, moraju se poznavati osnovna svojstva i njihovi parametri koji karakteriziraju sve dijelove Zemlje. Ova svojstva (ili karakteristike) uključuju:

1. Fizička - gustoća, elastična magnetska svojstva, tlak i temperatura.

2. Kemijski - kemijski sastav i kemijski spojevi, rasprostranjenost kemijskih elemenata u Zemlji.

Na temelju toga utvrđuje se izbor metoda za proučavanje sastava i strukture Zemlje. Pogledajmo ih ukratko.

Prije svega, napominjemo da su sve metode podijeljene na:

izravni - temelji se na izravnom proučavanju minerala i stijena i njihovog smještaja u Zemljinim slojevima;

· neizravno – temelji se na proučavanju fizikalnih i kemijskih parametara minerala, stijena i slojeva uz pomoć instrumenata.

Izravnim metodama možemo proučavati samo gornji dio Zemlje, jer. najdublji bunar (Kolskaya) dosegao je ~12 km. O dubljim dijelovima može se suditi po vulkanskim erupcijama.

Duboka unutarnja struktura Zemlje proučava se neizravnim metodama, uglavnom kompleksom geofizičkih metoda. Razmotrimo glavne.

1.seizmička metoda(grč. seismos - podrhtavanje) - oslanja se na fenomen nastanka i širenja elastičnih vibracija (ili seizmičkih valova) u različitim medijima. Elastične oscilacije nastaju u Zemlji tijekom potresa, pada meteorita ili eksplozije i počinju se širiti različitim brzinama od izvora svog nastanka (izvora potresa) do površine Zemlje. Postoje dvije vrste seizmičkih valova:

1-uzdužni P-valovi (najbrži), prolaze kroz sve medije - čvrste i tekuće;

2-poprečni S-valovi su sporiji i prolaze samo kroz čvrste medije.

Seizmički valovi tijekom potresa javljaju se na dubinama od 10 km do 700 km. Brzina seizmičkih valova ovisi o elastičnim svojstvima i gustoći stijena koje prelaze. Došavši do površine Zemlje, čini se da sijaju kroz nju i daju predodžbu o okruženju koje su prešli. Promjena brzina daje ideju o heterogenosti i slojevitosti Zemlje. Osim promjene brzina, seizmički valovi doživljavaju lom prilikom prolaska kroz heterogene slojeve ili refleksiju od površine koja razdvaja slojeve.

2.gravimetrijska metoda temelji se na proučavanju ubrzanja gravitacije Dg, koje ne ovisi samo o geografskoj širini, već i o gustoći Zemljine materije. Na temelju proučavanja ovog parametra utvrđena je heterogenost u raspodjeli gustoće u različitim dijelovima Zemlje.

3.magnetometrijska metoda- na temelju proučavanja magnetskih svojstava Zemljine tvari. Brojna mjerenja pokazala su da se različite stijene međusobno razlikuju po magnetskim svojstvima. To dovodi do stvaranja područja s nehomogenim magnetskim svojstvima, što omogućuje prosuđivanje strukture Zemlje.

Uspoređujući sve karakteristike, znanstvenici su stvorili model strukture Zemlje, u kojem se razlikuju tri glavna područja (ili geosfere):

1-Zemljina kora, 2-Zemljin plašt, 3-Zemljina jezgra.

Svaki od njih je pak podijeljen u zone ili slojeve. Razmotrite ih i sažmite glavne parametre u tablici.

1.Zemljina kora(sloj A) je gornja ljuska Zemlje, njegova debljina varira od 6-7 km do 75 km.

2.Plašt Zemlje dijele se na gornje (sa slojevima: B i C) i donje (sloj D).

3. Jezgra - podijeljena na vanjsku (sloj E) i unutarnju (sloj G), između kojih se nalazi prijelazna zona - sloj F.

granica između zemljinu koru i plašt je Mohorovićev odsjek, između plašt i jezgra također oštra granica – Gutenbergov odsjek.

Tablica pokazuje da je brzina uzdužnog i posmičnim valovima raste od površine prema dubljim sferama Zemlje.

Značajka gornjeg plašta je prisutnost zone u kojoj brzina poprečnih valova naglo pada na 0,2-0,3 km/s. To se objašnjava činjenicom da je, uz čvrsto stanje, plašt djelomično predstavljen talinom. Ovaj sloj smanjenih brzina naziva se astenosfera. Njegova debljina je 200-300 km, dubina je 100-200 km.

Na granici između plašta i jezgre dolazi do naglog smanjenja brzine longitudinalnih valova i slabljenja brzine transverzalnih valova. Na temelju toga je napravljena pretpostavka da je vanjska jezgra u stanju taljenja.

Prosječne vrijednosti gustoće po geosferama pokazuju njezin porast prema jezgri.

O kemijskom sastavu Zemlje i njezinih geosfera daju ideju:

1- kemijski sastav zemljine kore,

2 - kemijski sastav meteorita.

Kemijski sastav zemljine kore dovoljno je detaljno proučen – poznati su njezini zbirni kemijski sastav i uloga kemijskih elemenata u formiranju minerala i stijena. Situacija je teža s obzirom na proučavanje kemijskog sastava plašta i jezgre. Ne možemo to učiniti izravnim metodama. Stoga se koristi komparativni pristup. Polazna točka je pretpostavka o protoplanetarnoj sličnosti između sastava meteorita koji su pali na Zemlju i unutarnjih geosfera Zemlje.

Svi meteoriti koji udare u Zemlju podijeljeni su u vrste prema svom sastavu:

1-željezo, sastoji se od Ni i 90% Fe;

2-željezni kamen (sideroliti) sastoje se od Fe i silikata,

3-kamen, koji se sastoji od Fe-Mg silikata i inkluzija željeza od nikla.

Na temelju analize meteorita, eksperimentalne studije i teorijskim izračunima, znanstvenici sugeriraju (prema tablici) da je kemijski sastav jezgre željezo od nikla. Istina, posljednjih godina izraženo je stajalište da, osim Fe-Ni, jezgra može sadržavati nečistoće S, Si ili O. Za plašt, kemijski spektar određuju Fe-Mg silikati, tj. osebujan olivin-piroksen pirolitčini donji plašt, a gornji - stijene ultramafičnog sastava.

Kemijski sastav zemljine kore uključuje maksimalan spektar kemijskih elemenata, koji se otkriva u raznolikosti do sada poznatih mineralnih vrsta. Kvantitativni omjer između kemijskih elemenata je prilično velik. Usporedba najčešćih elemenata u zemljinoj kori i plaštu pokazuje da vodeću ulogu imaju Si, Al i O 2.

Dakle, razmatrajući glavne fizikalne i kemijske karakteristike Zemlje, vidimo da njihove vrijednosti nisu iste, raspoređene su po zonama. Dakle, dajući ideju o heterogenoj strukturi Zemlje.

Struktura zemljine kore

Vrste stijena koje smo ranije razmatrali - magmatske, sedimentne i metamorfne - uključene su u strukturu zemljine kore. Prema svojim fizičkim i kemijskim parametrima, sve stijene zemljine kore grupirane su u tri velika sloja. Odozdo prema gore je: 1-bazalt, 2-granit-gnajs, 3-sedimentni. Ti su slojevi u zemljinoj kori raspoređeni neravnomjerno. Prije svega, to se izražava u fluktuacijama snage svakog sloja. Osim toga, svi dijelovi ne pokazuju kompletan skup slojeva. Stoga je detaljnija studija omogućila razlikovanje četiri tipa zemljine kore u pogledu sastava, strukture i debljine: 1-kontinentalna, 2-oceanska, 3-subkontinentalna, 4-suboceanska.

1. Kontinentalni tip- ima debljinu od 35-40 km do 55-75 km u planinskim strukturama, sadrži sva tri sloja u svom sastavu. Bazaltni sloj se sastoji od stijena tipa gabro i metamorfnih stijena amfibolitne i granulitne facije. Zove se tako jer je po fizičkim parametrima blizak bazaltima. Sastav granitnog sloja je gnajs i granit-gnajs.

2.Oceanski tip- oštro se razlikuje od kontinentalne debljine (5-20 km, prosječno 6-7 km) i odsutnosti sloja granita-gnajsa. U njegovoj strukturi sudjeluju dva sloja: prvi sloj je sedimentan, tanak (do 1 km), drugi sloj je bazalt. Neki znanstvenici razlikuju treći sloj, koji je nastavak drugog, t.j. ima bazaltni sastav, ali je sastavljen od ultramafičnih stijena plašta koje su pretrpjele serpentinizaciju.

3. Subkontinentalni tip- obuhvaća sva tri sloja i blizak je kontinentalnom. Ali ga odlikuje manja debljina i sastav granitnog sloja (manje gnajsa i više vulkanskih stijena kiselog sastava). Ovaj tip se nalazi na granici kontinenata i oceana s intenzivnom manifestacijom vulkanizma.

4. Suboceanski tip- nalazi se u dubokim koritima zemljine kore (unutrašnja mora kao što su Crno i Sredozemno). Razlikuje se od oceanskog tipa po većoj debljini sedimentnog sloja do 20-25 km.

Problem nastajanja zemljine kore.

Prema Vinogradovu, proces formiranja zemljine kore odvijao se prema principu zona topljenja. Suština procesa: tvar Proto-Zemlje, bliska meteoritu, otopila se uslijed radioaktivnog zagrijavanja i lakši silikatni dio je izašao na površinu, a Fe-Ni se koncentrirao u jezgri. Tako je došlo do formiranja geosfera.

Treba napomenuti da su zemljina kora i čvrsti dio gornjeg plašta spojeni u litosfera, ispod kojeg je astenosfera.

tektonosfere- ovo je litosfera i dio gornjeg plašta do dubine od 700 km (tj. do dubine najdubljih izvora potresa). Nazvan je tako jer se ovdje odvijaju glavni tektonski procesi koji određuju restrukturiranje ove geosfere.