Vnútorná štruktúra Zeme. Vnútorná štruktúra a história geologického vývoja Zeme

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Úvod - všeobecné geologické informácie o Zemi

1. Pôvod Zeme

2. Tvar, veľkosť a pohyb Zeme

3. Vnútorná stavba Zeme

4. Teória prírodného reaktora

5. Evolúcia Zeme

Záver – smer geologického vývoja Zeme

Zoznam použitej literatúry

Úvod- všeobecné geologické informácie o Zemi

V histórii Zeme sa rozlišujú 3 etapy - akrécia, predgeologická a geologická. O geologickej histórii našej planéty je možné uvažovať až od doby, z ktorej prežili najstarší svedkovia tejto histórie, horniny a minerály. Za prvé staroveké štádium vzniku zeme však treba považovať časový interval, počas ktorého vznikla ako jedna z planét slnečnej sústavy, t.j. od čias akrécie hmoty plynno-prachovej hmloviny, ktorá podľa výskumníkov nebola dlhá a zrejme nepresiahla 100 miliónov rokov.

Druhá najstaršia etapa sa často nazýva pregeologická, pretože horniny tejto doby sa prakticky nezachovali a procesy, ktoré v tejto fáze prebiehali, viedli k diferenciácii hmoty vo vnútri planéty, vytvoreniu akejsi primárnej zemskej kôry. hlavného zloženia, uvoľnenia vonkajšieho tekutého jadra Zeme a podľa toho aj vzhľadu magnetické pole. Je veľmi pravdepodobné, že v tom čase sa prudko prejavilo bombardovanie Zeme meteoritmi a jej povrch sa podobal súčasnému Mesiacu alebo skôr Venuši, keďže tam bola atmosféra bez kyslíka, ktorej oblaky pokrývali Zem hustým závojom. . V roku 1978 bola v ZSSR prijatá prekambrická stratigrafická stupnica, ktorá zahŕňa dve hlavné divízie: archaické a proterozoické, nazývané eóny - ktorých trvanie ďaleko presahuje časový interval fanerozoických období.

Vek Zeme sa odhaduje na 4,5 miliardy rokov. Počnúc prelomom pred cca 4,0 - 3,5 miliardami rokov sa začína tretí stupeň, ktorý možno vo všeobecnosti nazvať prekambrický alebo geologický a jeho horná hranica bola ohraničená hranicou stredného - neskorého rifu, t.j. asi pred 1 miliardou rokov. Faktom je, že v neskorom Ripheane sa začal rozpad obrovského kontinentu Pangea-1 a boli položené všetky hlavné mobilné pásy, ktoré sa neskôr vyvinuli vo fanerozoiku. Trvanie geologického alebo prekambrického štádia je veľmi dlhé - asi 3 miliardy rokov a vo svojej najvšeobecnejšej forme sa v ňom rozlišuje niekoľko veľkých štádií:

1) staroveký archejský alebo katarský (4,0 - 3,5 miliardy rokov);

2) Archean (3,5 - 2,6 miliardy rokov);

3) skoré proterozoikum (2,6 - 1,65 miliardy rokov);

4) Neskoré paleozoikum (1,65 - 1,0 miliardy rokov).

Až po neskoré Riphean;

Vzhľad života na Zemi sa datuje do doby pred 1 miliardou rokov v drsných klimatických podmienkach Koronovsky N.V., Khain V.E., Yasamanov N.A. "Historická geológia" Vydavateľ: "Academy", 2008.

Vývoj života podlieha zákonitostiam evolúcie – cyklickosti, progresii a nezvratnosti. Cyklickosť – všetko, čo sa deje na Zemi, sa objavuje a zaniká, a to všetko sa deje postupne v určitom intervale, takže kedysi existujúci superkontinent Pangea-1 sa rozdelil, no neskôr, podľa vedeckých faktov a samotných vedcov, po 40 000 miliónoch rokov, Zem bude opäť existovať (vytvorí sa) obrovský superkontinent.

Geologické dejiny Zeme sú rozdelené na obdobia v súlade s geochronologickou mierkou prijatou na Medzinárodnom geologickom kongrese v roku 1965. V geológii, ako v žiadnej inej vede, postupnosť ustanovujúcich udalostí, ich chronológia, vychádzajúca z prirodzenej periodizácie geologických história, je dôležitá.

1. PôvodZem

Podľa moderných kozmologických konceptov sa Zem sformovala spolu s ďalšími planétami asi pred 4,5 miliardami rokov z kúskov a úlomkov, ktoré sa točili okolo mladého Slnka. Rástla, pohlcovala hmotu okolo seba, až kým nedosiahla súčasnú veľkosť. Spočiatku bol proces rastu veľmi prudký a neustály dážď padajúcich telies mal viesť k jeho výraznému zahrievaniu, pretože kinetická energia častíc sa premieňala na teplo. Pri dopadoch vznikali krátery a látka z nich vymrštená už nedokázala prekonať silu gravitácie a padala späť a čím väčšie boli padajúce telesá, tým viac Zem zahrievali. Energia padajúcich telies sa už neuvoľňovala na povrchu, ale v hlbinách planéty, pričom nemala čas vyžarovať do vesmíru. Aj keď pôvodná zmes látok mohla byť vo veľkom meradle homogénna, zahrievanie zemskej hmoty v dôsledku gravitačného stláčania a bombardovania jej úlomkov viedlo k roztaveniu zmesi a výsledné kvapaliny sa vplyvom gravitácie oddelili od ostatných pevné časti. Postupné prerozdeľovanie látky pozdĺž hĺbky v súlade s hustotou malo viesť k jej stratifikácii do samostatných schránok. Ľahšie látky bohaté na kremík sa oddelili od hustejších, obsahujúcich železo a nikel, a vytvorili prvú zemskú kôru. Po zhruba miliarde rokov, keď sa Zem výrazne ochladila, zemská kôra stvrdla a zmenila sa na pevný vonkajší obal planéty. Zem ochladzovala zo svojho jadra veľa rôznych plynov (zvyčajne sa to stávalo pri sopečných erupciách) - ľahké, ako vodík a hélium, väčšinou unikali do vesmíru, ale keďže sila zemskej príťažlivosti bola už dosť veľká, zostalo to ťažšie. Práve tvorili základ zemskej atmosféry. Časť vodnej pary z atmosféry kondenzovala a na Zemi sa objavili oceány. Molodensky M.S. „Vybrané diela. gravitačné pole. Postava a vnútorná štruktúra Zeme“, Nauka Publishing House, M., 2001

2. Tvar, veľkosť a pohyb Zeme

Tvar Zeme je blízky elipsoidu, sploštený na póloch a natiahnutý v rovníkovej zóne. Priemerný polomer Zeme je 6371,032 km, polárny 6356,777 km, rovníkový 6378,160 km. Hmotnosť Zeme je 5,976 1024 kg, priemerná hustota je 5518 kg / m3.

Zem sa pohybuje okolo Slnka priemernou rýchlosťou 29,765 km/s po eliptickej, blízkej kruhovej dráhe (excentricita 0,0167); priemerná vzdialenosť od Slnka je 149,6 milióna km, doba jedného obehu je 365,24 slnečných dní. Rotácia Zeme okolo vlastnej osi nastáva pri priemernej uhlovej rýchlosti 7,292115·10 -5 rad/s, čo približne zodpovedá perióde 23 h 56 min 4,1 s. Lineárna rýchlosť zemského povrchu na rovníku je asi 465 m/s. Os rotácie je naklonená k rovine ekliptiky pod uhlom 66° 33 "22". Tento sklon a každoročná rotácia Zeme okolo Slnka spôsobujú striedanie ročných období, čo je mimoriadne dôležité pre klímu Zeme, a vlastnou rotáciou, zmenou dňa a noci.Rotácia Zeme vplyvom slapových vplyvov sa neustále (aj keď veľmi pomaly 0,0015 s za storočie) spomaľuje.Medzi malé nepravidelné odchýlky dochádza aj v dĺžke dňa.

Rozloha Zeme je 510,2 milióna km2, z čoho približne 70,8% je vo Svetovom oceáne. Jeho priemerná hĺbka je asi 3,8 km, maximálna (Marianská priekopa v Tichom oceáne) je 11,022 km; objem vody je 1370 miliónov km 3, priemerná slanosť je 35 g / l. Pôda tvorí 29,2 % a tvorí šesť kontinentov a ostrovov. Nad hladinu mora sa týči v priemere o 875 m; najvyššia výška (vrchol Chomolungma v Himalájach) je 8848 m. Hory zaberajú viac ako 1/3 povrchu zeme. Púšte pokrývajú asi 20 % zemského povrchu, savany a svetlé lesy asi 20 %, lesy asi 30 %, ľadovce nad 10 %. Viac ako 10 % pôdy zaberá poľnohospodárska pôda. Zem má len jeden satelit, Mesiac. Jeho obežná dráha je blízko kruhu s polomerom asi 384 400 km.

3. Vnútorná štruktúra Zeme

ZEM, tretia najväčšia planéta od Slnka v slnečnej sústave. Vďaka svojim jedinečným, azda jediným prírodným podmienkam vo vesmíre, sa stala miestom, kde vznikol a rozvíjal sa organický život.

Obr.1 Štruktúra Zeme Zharkov V.N. "Vnútorná štruktúra Zeme a planét." Vydavateľstvo "Veda", 2. vyd. M., 1983.

Číslo 1 na obrázku označuje zemská kôra(vonkajší obal), ktorého hrúbka sa pohybuje od niekoľkých kilometrov (v oceánskych oblastiach) až po niekoľko desiatok kilometrov (v horských oblastiach kontinentov). Sféra zemskej kôry je veľmi malá, tvorí len asi 0,5 % Celková váha planét. Hlavným zložením kôry sú oxidy kremíka, hliníka, železa a alkalických kovov. Kontinentálna kôra, ktorá obsahuje hornú (žula) a spodnú (čadič) vrstvu pod sedimentárnou vrstvou, obsahuje najstaršie horniny Zeme, ktorých vek sa odhaduje na viac ako 3 miliardy rokov. Oceánska kôra pod sedimentárnou vrstvou obsahuje hlavne jednu vrstvu, ktorá má podobné zloženie ako čadič. Vek sedimentárneho krytu nepresahuje 100-150 miliónov rokov.

Zemská kôra je oddelená od podložného plášťa do značnej miery tajomným Moho vrstva(pomenovaný po srbskom seizmológovi Mohorovičovi, ktorý ho objavil v roku 1909), v ktorom sa rýchlosť šírenia seizmických vĺn prudko zvyšuje.

Zdielať plášte tvorí asi 67 % celkovej hmotnosti planéty. Pevná vrstva vrchného plášťa, siahajúca do rôznych hĺbok pod oceánmi a kontinentmi, sa spolu so zemskou kôrou nazýva litosféra – najtuhšia škrupina Zeme. Pod ním je vyznačená vrstva, kde dochádza k miernemu poklesu rýchlosti šírenia seizmických vĺn, čo poukazuje na zvláštny stav hmoty. Táto vrstva, menej viskózna a plastickejšia v porovnaní s vrstvami nad a pod, sa nazýva astenosféra. Predpokladá sa, že hmota plášťa je v nepretržitom pohybe a predpokladá sa, že v relatívne hlbokých vrstvách plášťa pri zvyšovaní teploty a tlaku dochádza k prechodu hmoty do hustejších modifikácií. Takýto prechod potvrdzujú aj experimentálne štúdie.

AT spodný plášť v hĺbke 2900 km nastáva prudký skok nielen v rýchlosti pozdĺžne vlny, ale aj v hustote a priečne vlny tu úplne miznú, čo naznačuje zmenu materiálové zloženie plemená. Ide o vonkajšiu hranicu zemského jadra Podľa B. Bolta sú uvedené nasledovné hranice oddelené zóny: základ vrstvy C - 670 km, vrstva D - 2885 km, vrstva F v intervale 4590-5155 km. Blízke údaje v diele V. A. Zharkova.

Zemské jadro otvorený v roku 1936. Bolo mimoriadne ťažké ho zobraziť kvôli malému počtu seizmických vĺn, ktoré ho dosiahli a vracali sa na povrch. Navyše extrémne teploty a tlaky jadra sa v laboratóriu dlho ťažko reprodukovali. Zemské jadro je rozdelené na 2 samostatné oblasti: tekuté ( vonkajšie jadro) a pevné ( interné), prechod medzi nimi leží v hĺbke 5156 km. Železo je prvok, ktorý zodpovedá seizmickým vlastnostiam jadra a je hojne distribuovaný vo vesmíre tak, že predstavuje približne 35 % jeho hmotnosti v jadre planéty. Podľa moderných údajov je vonkajším jadrom rotujúci prúd roztaveného železa a niklu, dobrý vodič elektriny. Práve s ním je spojený pôvod zemského magnetického poľa, veriac, že elektrické prúdy, prúdiace v tekutom jadre, vytvárajú globálne magnetické pole. Vrstva plášťa, ktorá je v kontakte s vonkajším jadrom, je ním ovplyvnená, pretože teploty v jadre sú vyššie ako v plášti. Na niektorých miestach táto vrstva vytvára obrovské teplo a masové toky smerujúce k povrchu Zeme – chocholy.

Vnútorné tvrdé jadro nesúvisiace s plášťom. Predpokladá sa, že jeho pevné skupenstvo, napriek vysokej teplote, zabezpečuje gigantický tlak v strede Zeme. Navrhuje sa, že okrem zliatin železa a niklu by mali byť v jadre prítomné aj ľahšie prvky, ako je kremík a síra, prípadne kremík a kyslík. Otázka stavu zemského jadra je stále diskutabilná. So zvyšujúcou sa vzdialenosťou od povrchu sa zvyšuje stlačenie, ktorému je látka vystavená. Výpočty ukazujú, že tlak v zemskom jadre môže dosiahnuť 3 milióny atm. Mnohé látky sa zároveň zdajú byť metalizované – prechádzajú do kovového stavu. Existovala dokonca hypotéza, že jadro Zeme pozostáva z kovového vodíka.

4. Teória prirodzeného reaktora

Nedávno americký geofyzik M. Herndon vyslovil hypotézu, že v strede Zeme sa nachádza prirodzený „ nukleárny reaktor» z uránu a plutónia (alebo tória) s priemerom iba 8 km http://galspace.spb.ru - Projekt "Výskum slnečnej sústavy" (2005-2008) . Táto hypotéza je schopná vysvetliť obrátenie zemského magnetického poľa, ku ktorému dochádza každých 200 000 rokov. Ak sa tento predpoklad potvrdí, potom život na Zemi môže skončiť o 2 miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo, keďže urán aj plutónium veľmi rýchlo vyhoria. Ich vyčerpanie povedie k zániku magnetického poľa, ktoré chráni Zem pred krátkovlnným slnečným žiarením a v dôsledku toho k zániku všetkých foriem biologického života. Túto teóriu komentoval člen korešpondent Ruskej akadémie vied V.P. Trubitsyn Trubitsyn V.P., Zharkov V.N. "Fyzika planetárnych interiérov", - M. Science 1980: " Urán aj tórium sú veľmi ťažké prvky, ktoré v procese diferenciácie primárnej hmoty planéty môžu klesnúť do stredu Zeme. Ale na atómovej úrovni sú závislí na svetleuhprvkov, ktoré sú prenášané do zemskej kôry, preto sa všetky ložiská uránu nachádzajú v najvrchnejšej vrstve kôry. To znamená, že ak by sa tieto prvky koncentrovali aj vo forme zhlukov, mohli by zostúpiť do jadra, ale podľa prevládajúcich predstáv by ich mal byť malý počet. Preto, aby sme mohli urobiť vyhlásenia o uránovom jadre Zeme, je potrebné poskytnúť rozumnejší odhad množstva uránu, ktoré sa dostalo do železného jadra. Treba tiež poznamenať, že pohyb uránu do jadra vedie k zníženiu rádioaktívneho nebezpečenstva, pretože skalný plášť je veľmi dobrou clonou.».

Na jeseň 2002 profesor Harvardskej univerzity A. Dzewonski a jeho študent M. Ishii na základe analýzy údajov z viac ako 300 000 seizmických udalostí zozbieraných počas 30 rokov navrhli nový model, podľa ktorého tzv. “ jadro leží vo vnútornom jadre, ktoré má priemer asi 600 km: Jeho prítomnosť môže byť dôkazom existencie dvoch štádií vývoja vnútorného jadra. Na potvrdenie takejto hypotézy je potrebné umiestniť viac viac seizmografy za účelom detailnejšieho výberu anizotropie (závislosti fyzikálnych vlastností hmoty od smeru v jej vnútri), ktorá charakterizuje samotný stred Zeme.

Individuálna tvár planéty, podobne ako vzhľad živej bytosti, je do značnej miery určená vnútornými faktormi, ktoré vznikajú v jej hlbokých hĺbkach. Je veľmi ťažké študovať tieto interiéry, pretože materiály, ktoré tvoria Zem, sú nepriehľadné a husté, takže objem priamych údajov o podstate hlbokých zón je veľmi obmedzený. Patria sem: takzvané minerálne kamenivo (veľké horninové zložky) z prírodného superhlbokého vrtu - kimberlitová rúra v Lesote (Južná Afrika), ktorá je považovaná za predstaviteľa hornín vyskytujúcich sa v hĺbke okolo 250 km, ako ako aj jadro (valcový skalný stĺp), vyzdvihnuté z najhlbšej studne na svete (12 262 m) na polostrove Kola. Štúdium superhlbín planéty sa neobmedzuje len na toto. V 70. rokoch 20. storočia sa na území Azerbajdžanu uskutočnil vedecký kontinentálny vrt - studňa Saably (8 324 m). A v Bavorsku bol začiatkom 90. rokov minulého storočia položený ultrahlboký vrt KTB-Oberpfalz s veľkosťou viac ako 9 000 m.

Existuje mnoho ďalších metód na štúdium našej planéty, ale hlavné informácie o jej vnútornej štruktúre boli získané ako výsledok štúdií seizmických vĺn, ktoré sa vyskytujú počas zemetrasení a silných výbuchov. Každú hodinu sa na rôznych miestach Zeme zaznamená asi 10 kmitov zemského povrchu. V tomto prípade vznikajú seizmické vlny dvoch typov: pozdĺžne a priečne. Oba typy vĺn sa môžu šíriť v pevnej látke, ale v kvapalinách sa môžu šíriť iba pozdĺžne vlny. Posuny zemského povrchu zaznamenávajú seizmografy inštalované po celej zemeguli. Pozorovania rýchlosti, ktorou sa vlny šíria zemou, umožňujú geofyzikom určiť hustotu a tvrdosť hornín v hĺbkach, ktoré sú pre priamy výskum nedostupné. Porovnanie hustôt známych zo seizmických údajov a hustôt získaných v priebehu laboratórnych experimentov s horninami nám umožňuje vyvodiť záver o materiálovom zložení zemského vnútra. Najnovšie údaje z geofyziky a experimenty súvisiace so štúdiom štrukturálnych premien minerálov umožnili modelovať mnohé črty štruktúry, zloženia a procesov vyskytujúcich sa v hlbinách Zeme.

Späť v 17. storočí, úžasná zhoda obrysov pobrežia západné pobrežie Afrika a východné pobrežie Južnej Ameriky priviedli niektorých vedcov k myšlienke, že kontinenty „chodia“ po planéte. Ale až o tri storočia neskôr, v roku 1912, nemecký meteorológ Alfred Lothar Wegener podrobne opísal svoju hypotézu kontinentálneho driftu, podľa ktorej sa relatívne polohy kontinentov menili počas celej histórie Zeme. Zároveň predložil mnoho argumentov v prospech skutočnosti, že v dávnej minulosti sa kontinenty spojili. Okrem podobnosti pobrežia objavil zhodu geologických štruktúr, kontinuitu reliktných pohorí a identitu fosílnych pozostatkov na rôznych kontinentoch. Profesor Wegener aktívne obhajoval myšlienku existencie jediného superkontinentu Pangea v minulosti, jeho rozdelenia a následného unášania vytvorených kontinentov do rôzne strany. Táto nezvyčajná teória sa však nebrala vážne, pretože z vtedajšieho hľadiska sa zdalo úplne nepochopiteľné, že by sa obrovské kontinenty mohli nezávisle pohybovať po planéte.

K oživeniu myšlienok tohto vedca došlo v dôsledku výskumu na dne oceánov. Faktom je, že vonkajší reliéf kontinentálnej kôry je dobre známy, ale dno oceánu, po mnoho storočí spoľahlivo pokryté mnohými kilometrami vody, zostalo neprístupné na štúdium a slúžilo ako nevyčerpateľný zdroj najrôznejších legiend a mýtov. dôležitý krok vpred v štúdiu jeho reliéfu bol vynález presného echolotu, pomocou ktorého bolo možné nepretržite merať a zaznamenávať hĺbku dna pozdĺž línie pohybu plavidla. Jedným z pozoruhodných výsledkov intenzívneho výskumu oceánskeho dna boli nové údaje o jeho topografii. Topografia dna oceánov sa dnes ľahšie mapuje vďaka satelitom, ktoré veľmi presne merajú „výšku“ morskej hladiny: presne odrážajú rozdiely v hladine mora medzi jednotlivými miestami. Namiesto plochého dna, bez akýchkoľvek zvláštnych znakov, pokrytého bahnom, boli objavené hlboké priekopy a strmé útesy, obrovské pohoria a najväčšie sopky. Na mapách najvýraznejšie vyniká stredoatlantické pohorie, ktoré uprostred pretína Atlantický oceán.

Ukázalo sa, že dno oceánu starne, keď sa vzďaľuje od stredooceánskeho hrebeňa a „šíri sa“ z jeho centrálnej zóny rýchlosťou niekoľkých centimetrov za rok. Pôsobenie tohto procesu môže vysvetliť podobnosť obrysov kontinentálnych okrajov, ak predpokladáme, že medzi časťami rozdeleného kontinentu vzniká nový oceánsky hrebeň a dno oceánu, ktoré symetricky rastie na oboch stranách, vytvára nový oceán. . Pravdepodobne takto vznikol Atlantický oceán, uprostred ktorého leží Stredoatlantický hrebeň. Ak sa však plocha morského dna zväčší a Zem sa nerozšíri, potom sa niečo v globálnej kôre musí zrútiť, aby sa tento proces kompenzoval. Presne to sa deje na okraji väčšiny Tichý oceán. Tu sa litosférické platne zbiehajú a jedna z kolidujúcich platní sa ponorí pod druhú a ide hlboko do Zeme. Takéto kolízne miesta sú označené aktívnymi sopkami, ktoré sa tiahnu pozdĺž pobrežia Tichého oceánu a tvoria takzvaný „ohnivý kruh“.

Priame vŕtanie morského dna a určenie veku vyzdvihnutých hornín potvrdili výsledky paleomagnetických štúdií. Tieto skutočnosti tvorili základ teórie novej globálnej tektoniky alebo tektoniky litosférických platní, ktorá spôsobila skutočnú revolúciu vo vedách o Zemi a priniesla nové chápanie vonkajších obalov planéty. Hlavnou myšlienkou tejto teórie je horizontálny pohyb dosiek.

5. Evolúcia Zeme

Otázka raného vývoja Zeme je úzko spojená s teóriou jej vzniku. Dnes je známe, že naša planéta vznikla asi pred 4,5 miliardami rokov. V procese formovania Zeme z častíc protoplanetárneho oblaku postupne narastala jej hmotnosť. Gravitačné sily rástli a následne aj rýchlosť častíc dopadajúcich na planétu. Kinetická energia častíc sa zmenila na teplo a Zem sa stále viac zahrievala. Pri dopadoch na ňom vznikli krátery a z nich vymrštená látka už nedokázala prekonať zemskú príťažlivosť a spadla späť.

Čím väčšie boli padajúce predmety, tým viac zohrievali Zem. Energia nárazu sa neuvoľnila na povrchu, ale v hĺbke rovnajúcej sa približne dvom priemerom prenikajúceho telesa. A keďže hlavnú hmotu v tomto štádiu dodávali planéte telesá veľké niekoľko stoviek kilometrov, energia sa uvoľnila vo vrstve hrubej asi 1000 km. Nestihla vyžarovať do vesmíru a zostala v útrobách Zeme. V dôsledku toho sa teplota v hĺbkach 100-1000 km mohla priblížiť k bodu topenia. Dodatočný nárast teploty bol pravdepodobne spôsobený rozpadom rádioaktívnych izotopov s krátkou životnosťou.

Zdá sa, že prvé taveniny, ktoré sa objavili, boli zmesou tekutého železa, niklu a síry. Tavenina sa hromadila a následne vďaka vyššej hustote presakovala dole a postupne vytvárala zemské jadro. Diferenciácia (stratifikácia) hmoty Zeme teda mohla začať už v štádiu jej vzniku. Nárazové prepracovanie povrchu a nástup konvekcie tomuto procesu nepochybne zabránili. Ale určitá časť ťažšej hmoty ešte stihla klesnúť pod premiešanú vrstvu. Na druhej strane diferenciácia hustoty zastavila konvekciu a bola sprevádzaná dodatočným uvoľňovaním tepla, čím sa urýchlil proces tvorby rôznych zón na Zemi.

Jadro sa pravdepodobne formovalo niekoľko stoviek miliónov rokov. S postupným ochladzovaním planéty začala kryštalizovať zliatina železa a niklu bohatá na nikel, ktorá má vysoký bod topenia – tak sa (možno) zrodilo pevné vnútorné jadro. K dnešnému dňu je to 1,7% hmotnosti Zeme. Asi 30 % zemskej hmoty je sústredených v roztavenom vonkajšom jadre.

Vývoj ďalších mušlí trval oveľa dlhšie a v niektorých ohľadoch sa ešte neskončil.

Litosféra hneď po svojom vzniku mala malú hrúbku a bola veľmi nestabilná. Opäť ho pohltil plášť, zničený v ére takzvaného veľkého bombardovania (pred 4,2 až 3,9 miliardami rokov), keď Zem, podobne ako Mesiac, zasiahli veľmi veľké a pomerne početné meteority. Na Mesiaci a dnes môžete vidieť dôkazy bombardovania meteoritmi - početné krátery a moria (oblasti vyplnené vybuchnutou magmou). Na našej planéte aktívne tektonické procesy a vplyv atmosféry a hydrosféry prakticky vymazali stopy tohto obdobia.

Asi pred 3,8 miliardami rokov vznikla prvá ľahká a teda „nepotopiteľná“ žulová kôra. V tom čase už mala planéta vzdušný obal a oceány; plyny potrebné na ich vznik boli v predchádzajúcom období intenzívne zásobované z útrob Zeme. Atmosféru vtedy tvorili najmä oxid uhličitý, dusík a vodná para. Bolo v ňom málo kyslíka, no vznikol v dôsledku po prvé fotochemickou disociáciou vody a po druhé fotosyntetickou aktivitou jednoduchých organizmov, ako sú modrozelené riasy.

Pred 600 miliónmi rokov bolo na Zemi niekoľko mobilných kontinentálnych platní, veľmi podobných tým moderným. Nový superkontinent Pangea sa objavil oveľa neskôr. Existoval pred 300-200 miliónmi rokov a potom sa rozpadol na časti, ktoré vytvorili súčasné kontinenty.

Čo čaká Zem v budúcnosti? Na túto otázku možno odpovedať len s vysokou mierou neistoty, abstrahujúcej tak od možného vonkajšieho, kozmického vplyvu, ako aj od aktivít ľudstva, ktoré premieňa životné prostredie, a to nie vždy k lepšiemu.

Nakoniec sa útroby Zeme ochladia natoľko, že konvekcia v plášti a následne aj pohyb kontinentov (a tým aj budovanie hôr, sopečné erupcie, zemetrasenia) postupne zoslabnú a zastavia sa. Zvetrávanie časom vymaže nerovnosti zemskej kôry a povrch planéty zmizne pod vodou. Jeho ďalší osud určí priemerná ročná teplota. Ak výrazne klesne, oceán zamrzne a Zem pokryje ľadová kôra. Ak teplota stúpne (a s najväčšou pravdepodobnosťou k tomu povedie zvyšujúca sa svietivosť Slnka), voda sa vyparí a odkryje plochý povrch planét. Je zrejmé, že v oboch prípadoch už život ľudstva na Zemi nebude možný, aspoň v našom modernom chápaní.

Záver -smer geologického vývoja Zeme

Geologická história Zeme zahŕňa nasledujúci sled udalostí vo vývoji Zeme ako planéty: formovanie skál, vznik a deštrukcia reliéfov, potápanie pevniny pod vodou (postup mora), ústup more, zaľadnenie, objavenie sa a miznutie rôznych druhov živočíchov a rastlín atď. d. Trvanie geologickej histórie Zeme sa meria v mnohých miliónoch rokov.

Vyššie načrtnutý sled hlavných udalostí v histórii zemskej kôry, vznik oceánov a kontinentov, nezapadá do rámca rozšírenej myšlienky, že kontinenty postupne rastú na úkor oceánov. Moderné oceány nie sú v žiadnom prípade relikty (pozostatky) primárneho oceánu, ale geologické štruktúry kontinentov, často odrezané mladšími oceánskymi depresiami; to všetko je v rozpore s názorom, že oceány sú primárne. Ako možno vysvetliť, prečo v priebehu 4,5 miliardy rokov v niektorých oblastiach procesy oddeľovania plášťovej hmoty viedli k vytvoreniu hrubej kontinentálnej kôry, zatiaľ čo v iných oblastiach sa tento proces zastavil vo fáze formovania primitívnej oceánskej kôry? Predpokladajme, že takáto stálosť by sa dala vysvetliť primárnou nehomogenitou plášťa. To však nezodpovedá mnohým skutočnostiam všeobecného štrukturálneho plánu štruktúry litosféry; Tomu odporuje aj história moderných geosynklinál a platforiem.

Nie celkom vyhovujúci je iný názor, podľa ktorého vývoj zemskej kôry dlho sledoval cestu prírastku kontinentálnej kôry a až v druhohorách sa začal rozpad kontinentov, pričom nové oceány vznikali buď v dôsledku expanziou kontinentálnych oceánov alebo v dôsledku kolapsu, poklesu a prepracovania kontinentálnej kôry.kôra („oceanizácia“).

Je zrejmé, že obe tieto hypotézy príliš zjednodušujú oveľa komplikovanejšiu cestu vývoja litosféry v skutočnosti. V počiatočných štádiách, v podmienkach silného tepelného toku a vysoký obsah prchavé a taviteľné látky vo vrchnom plášti, najprv sa vytvorila primárna oceánska kôra (4,0 miliardy rokov pred Kristom) a potom primárna kontinentálna kôra (3,5 až 2,0 miliardy rokov pred Kristom). Tento proces, postupne slabnúci, sa skončil najmä 2,0 miliardy rokov pred naším letopočtom. e. vytvorenie pravdepodobne pomerne rovnomernej a relatívne malej hrúbky (v priemere nie viac ako 30–35 km) vrstvy kontinentálnej kôry. Zároveň časom zoslabol aj tepelný tok z hlbín a všadeprítomná pohyblivosť kôry bola nahradená jej nerovnomernou pohyblivosťou po sieti hlbokých zlomov vo vychladnutom pevnom obale Zeme. Potom prišiel čas fragmentácie kontinentálnej kôry; vznikli široké mobilné geosynklinálne pásy, ktorých vnútorné časti sa v počiatočných fázach svojho vývoja veľkosťou a charakterom kôry blížili oceánom. Neskôr v mobilných pásoch vznikli zóny prudkého zhrubnutia kôry – miestami je takmer dvojnásobne hrubá ako „normálna“ primárna kontinentálna kôra. Inými slovami, došlo k prerozdeleniu kôry: jej hrúbka v niektorých oblastiach prudko vzrástla, zatiaľ čo v iných nemenej prudko klesla, zatiaľ čo hrúbka (hrúbka) litosféry pod kontinentmi sa zvýšila v dôsledku poklesu jej podrážky. Zároveň sa začala zmenšovať hrúbka litosféry pod oceánmi, čo súvisí so vznikom hĺbkových zlomov – puklín, v ktorých sa na dno kôry dostávajú výbežky hlbokej podkôrovej vrstvy so zníženou hustotou a viskozitou.

V priebehu vývoja zemskej kôry vo vrchnom plášti (t. j. sfére Zeme pokrytej tektonickými procesmi) sa teda zväčšovala nehomogenita kôry, ktorá určovala rozdiely medzi oceánskou a kontinentálnou hemisférou Zeme. ; bežný zákon vývoj našej planéty - došlo ku komplikácii materiálového zloženia a stavby zemskej kôry, zvýšila sa diferenciácia a rôznorodosť prúdenia hĺbkových procesov v priebehu geologických dejín.

Samozrejme, veda napreduje a zlepšuje sa aj naše chápanie minulosti, ktorá je taká potrebná ako pre pochopenie moderných geologických procesov, tak aj pre predpovedanie budúcnosti.

Zoznam použitej literatúry

1. Koronovskii N.V., Khain V.E., Yasamanov N.A. "Historická geológia" Vydavateľ: "Academy", 2008

2. Jeffreys G. "Zem, jej pôvod, história a štruktúra": Vydavateľstvo zahraničnej literatúry, Per. z angličtiny. M., 1960.

3. Molodensky M.S. „Vybrané diela. gravitačné pole. Postava a vnútorná štruktúra Zeme“, Nauka Publishing House, M., 2001

4. Žarkov V.N. "Vnútorná štruktúra Zeme a planét" Vydavateľstvo "Nauka", 2. vyd. M., 1983.

5. http://galspace.spb.ru - Projekt výskumu slnečnej sústavy (2005-2008)

6. Trubitsyn V.P., Zharkov V.N. "Fyzika planetárnych interiérov", - M. Science 1980

7. Gekhtman G.N. "Vynikajúci geografi a cestovatelia" T., 1962.

8. Fedynsky V.V. Prieskumná geofyzika, Moskva, 1964.

9. Magidovič I.P. "Eseje o histórii geografických objavov" M., 2004.

10. Vernadský V.I. „Obľúbené tr. o dejinách vedy „M., 1981.

11. Khain V.E., Michajlov A.E. "Všeobecná geotektonika". M., 1985.

Podobné dokumenty

Vnútorná štruktúra a históriu geologického vývoja Zeme, formovanie čriev, chemické zloženie. Rozdiel medzi Zemou a ostatnými terestriálnymi planétami. Koncepcie vývoja geosférických schránok a tektoniky litosférických dosiek. Štruktúra a chemické zloženie atmosféry.

semestrálna práca, pridaná 29.04.2011


Vytvorenie modelu vnútornej štruktúry Zeme ako jeden z najväčších úspechov vedy 20. storočia. Chemické zloženie a štruktúra zemskej kôry. Charakteristika zloženia plášťa. Moderné predstavy o vnútornej štruktúre Zeme. Zloženie zemského jadra.

abstrakt, pridaný 17.03.2010


Vnútorná stavba a história geologického vývoja Zeme, jej vznik a diferenciácia čriev, chemické zloženie. Metódy určovania vnútornej stavby a veku Zeme. Štruktúra a chemické zloženie atmosféry. Atmosférická cirkulácia a klíma Zeme.

abstrakt, pridaný 14.03.2011


Vznik Zeme podľa moderných kozmologických konceptov. Model štruktúry, základné vlastnosti a ich parametre charakterizujúce všetky časti Zeme. Štruktúra a hrúbka kontinentálnej, oceánskej, subkontinentálnej a suboceánskej kôry.

abstrakt, pridaný 22.04.2010


Zem vo svetovom priestore, postavenie Zeme v slnečná sústava. Tvar, veľkosť a stavba Zeme, jej geologická stavba, fyzikálne vlastnosti a chemické zloženie. Štruktúra zemskej kôry, tepelný režim planéty. Myšlienka pôvodu Zeme.

abstrakt, pridaný 13.10.2013


Raný vývoj Zeme a vzťah tohto problému s teóriou vzniku života na planéte. Etapy vzniku a vývoja zemských schránok. Pokusy predpovedať ďalší vývoj Zeme. Štruktúra zemskej kôry v rôznych obdobiach existencie planéty.

abstrakt, pridaný 23.04.2010


Štruktúra a pôvod slnečnej sústavy. Stavba Zeme, materiálové zloženie. Endogénne geologické procesy. Hlavné zákonitosti vývoja zemskej kôry. Distribúcia vody na zemeguli. Klasifikácia podzemných vôd a podmienky ich výskytu.

návod, pridané 23.02.2011


Charakteristika škrupín Zeme. Tektonika litosférických dosiek a vznik veľkých reliéfov. Horizontálna štruktúra litosféry. Typy zemskej kôry. Pohyb plášťovej hmoty cez kanály plášťa v útrobách Zeme. Smer a pohyb litosférických dosiek.

prezentácia, pridaná 1.12.2011


Všeobecný obraz vnútornej štruktúry Zeme. Zloženie hmoty zemského jadra. Bloky zemskej kôry. Litosféra a astenosféra. Základná štruktúra Východoeurópskej platformy. stručný popis hlbokú štruktúru územia Bieloruska a priľahlých regiónov.

test, pridané 28.07.2013


Vznik Zeme pred 4,7 miliardami rokov z plynnej hmoty rozptýlenej v protosolárnej sústave. Zloženie Zeme: železo (34,6 %), kyslík (29,5 %), kremík (15,2 %), horčík (12,7 %). Hrúbka zemskej kôry. Svetový oceán a zem. Objem vody na našej planéte.

Výsledkom geologického vývoja Zeme bol vznik najvrchnejších schránok – atmosféry, hydrosféry a litosféry. Stalo sa to v dôsledku ochladzovania zemského povrchu a viedlo k vytvoreniu primárneho bazaltu alebo podobného zloženia ako zemská kôra. Takmer súčasne sa v dôsledku kondenzácie vodnej pary vytvoril vodný obal planéty, hydrosféra.

Vznik a štruktúra litosféry. Zemskú kôru tvoria horniny, ktoré majú rôzne formy výskytu. Horniny ležia v horizontálnych vrstvách alebo sú narušené zlommi a zvrásnené vrásami. Výskyt hornín je najčastejšie spôsobený vnútornými (endogénnymi) silami. Štruktúra zemskej kôry, vytvorená endogénnymi procesmi, je tzv tektonická štruktúra, alebo tektonika.

Moderná topografia planéty sa vyvíjala mnoho stoviek miliónov rokov a naďalej sa mení pod vplyvom kombinovaného pôsobenia tektonických, hydrosférických, atmosférických a biologických procesov na jej povrchu. Začalo sa to asi pred 3,5 miliardami rokov, keď sa začali vytvárať sopečné oblúky. Vznik sopečných oblúkov prebiehal na primárnej zvyškovej alebo sekundárnej kôre, vzniknutej pri naťahovaní oceánskej kôry nad zónami poklesu (zrážky litosférických dosiek a ich podliezanie pod sebou so vznikom sopečného oblúka). V dôsledku toho približne pred 2,7 až 2,5 miliardami rokov vznikli významné oblasti kontinentálnej kôry, ktoré sa zjavne zlúčili do jedného superkontinentu - prvej Pangey v histórii Zeme. Hrúbka tejto kôry už dosiahla novovekú hrúbku 35-40 km. Jeho spodná časť pod vplyvom vysokých tlakov a teplôt zaznamenala výrazné premeny a na stredných úrovniach sa roztavili veľké masy žuly.

Ďalší dôležitý moment vo vývoji Zeme nastal približne pred 2,5 miliardami rokov. Superkontinent, ktorý vznikol v predchádzajúcej fáze - prvá Pangea - prešiel významnými zmenami a pred 2,2 miliardami rokov sa rozpadol na samostatné, relatívne malé

kontinenty oddelené panvami s novovytvorenou oceánskou kôrou. Samostatné stopy týchto štádií doskovej tektoniky možno nájsť aj teraz. Prvé štádium (pred vznikom Pangea) sa bežne nazýva embryonálna dosková tektonika, a druhý - malá dosková tektonika. Na konci druhého obdobia, asi pred 1,7 miliardami rokov, sa kontinenty opäť spojili do jedného superkontinentu. Vznikla Pangea-N. Jeho rozpad sa začal asi pred 1 miliardou rokov, hoci k čiastočným separáciám a opätovnému zjednoteniu mohlo dôjsť aj predtým.

V intervale pred 1-0,6 miliardami rokov prešiel štrukturálny plán Zeme radikálnymi zmenami a výrazne sa priblížil modernému. Od toho momentu sa začalo dosková tektonika v plnom rozsahu. Je to spôsobené tým, že zemská litosféra je rozdelená na obmedzený počet veľkých (5 000 km) a stredných (1 000 km) pevných a monolitických dosiek s priemerom, ktoré sú umiestnené na plastickejšom a viskóznejšom obale - astenosfére. . Litosférické platne sa začali pohybovať pozdĺž astenosféry v horizontálnom smere a vytvárali rozšírenia a plazenie, ktoré sa v priemere v planetárnom meradle navzájom kompenzujú. V histórii Zeme ako planéty sa teda opakovane vyskytoval proces formovania a rozpadu Pangey. Trvanie takýchto cyklov je 500-600 miliónov rokov. Táto veľká periodicita je prekrytá menšou periodicitou spojenou s naťahovaním a stláčaním zemskej kôry.

V dôsledku tektonickej činnosti je dnešný reliéf zemského povrchu charakterizovaný globálnou asymetriou dvoch hemisfér (severnej a južnej): jednou z nich je obrovský priestor naplnený vodou. Sú to oceány, ktoré zaberajú viac ako 70 % celého povrchu. Na druhej pologuli sa sústreďujú zdvihy zemskej kôry a vytvárajú kontinenty. Globálna asymetria v štruktúre povrchu našej planéty bola zaznamenaná už dávno, čo umožnilo rozdeliť planetárny reliéf na dve hlavné oblasti - oceánsku a kontinentálnu. Dno oceánov a kontinentov sa navzájom líšia štruktúrou zemskej kôry, chemickým a petrografickým zložením, ako aj históriou geologického vývoja. Kôra má zväčšenú hrúbku v oblasti kontinentov a zmenšenú v oblastiach dna oceánu.

Priemerná hrúbka kontinentálnej kôry je 35 km. Jeho horná vrstva je bohatá na žulové horniny, spodná vrstva je bohatá na čadičové magmy. Na dne oceánov nie je žiadna žulová vrstva a zemská kôra pozostáva len z čadičovej vrstvy. Jeho hrúbka je 5-10 km. Okrem toho kontinentálna kôra obsahuje viac rádioaktívnych prvkov generujúcich teplo ako tenká oceánska kôra.

Zemská kôra, ktorá tvorí hornú časť litosféry, pozostáva hlavne z ôsmich chemických prvkov: kyslíka, kremíka, hliníka

minium, železo, vápnik, horčík, sodík a draslík. Polovicu celej hmoty kôry tvorí kyslík, ktorý je v nej obsiahnutý vo viazanom stave najmä vo forme oxidov kovov.

Zemská kôra je zložená z hornín rôznych typov a rôzneho pôvodu. Viac ako 70 % tvoria vyvreté horniny, 20 % sú metamorfované, 9 % sú sedimentárne horniny.

Nemali by sme zabúdať, že povrch Zeme tvoria litosférické dosky, ktorých počet a poloha sa menila od epochy k epoche. Doska je celá hmota zemskej kôry a pod ňou ležiaceho plášťa, ktoré sa ako celok pohybujú po povrchu zeme. Dnes sa rozlišuje 8-9 veľkých tanierov a viac ako 10 malých. Platne sa pomaly horizontálne pohybujú (globálna dosková tektonika). V oblastiach riftových údolí, kde je materiál plášťa vynášaný smerom von, sa dosky rozchádzajú a v miestach, kde sú horizontálne posuny susedných dosiek opačné, sa navzájom tlačia. Pozdĺž hraníc litosférických dosiek sa nachádzajú zóny zvýšenej tektonickej aktivity. Keď sa dosky pohybujú, ich okraje sú rozdrvené, čím sa vytvárajú horské pásma alebo celé horské oblasti. Oceánske platne, ktoré majú pôvod v trhlinách, sa pri približovaní ku kontinentom zväčšujú. Prechádzajú pod ostrovné oblúky alebo kontinentálnu platňu a ťahajú so sebou nahromadené sedimentárne horniny. Látka subdukčnej dosky dosahuje v plášti hĺbky až 500-700 km, kde sa začína topiť.

Vznik atmosféry a hydrosféry. Súčasťou zemskej atmosféry a hydrosféry sú prchavé látky, ktoré sa objavili v dôsledku jej chemickej diferenciácie. Podľa dostupných údajov vodná para a atmosférické plyny vznikali v útrobách Zeme a na jej povrch sa dostávali v dôsledku vnútorného zahrievania spolu s najtaviteľnejšími látkami primárneho plášťa pri sopečnej činnosti.

Voda a oxid uhličitý ako zložky plynového a prachového mraku zostali ešte dlho vo forme molekúl, keď už vznikla väčšina pevných kondenzátov. Preto zostávajúce plyny boli do určitej miery absorbované prachovými časticami prostredníctvom adsorpcie a rôznych chemických reakcií. Takže prchavé látky napadli terestriálne planéty. Z útrob Zeme sa dostávajú na povrch v dôsledku sopečnej činnosti. Navyše podľa Alvena a Arrhenia sa už pri bombardovaní Zeme planetesimálami, keď sa zemské horniny zahrievali a topili, uvoľňovali plyny a vodné pary obsiahnuté v horninách. Zároveň Zem stratila vodík a hélium, ale zadržiavali ťažšie plyny. Zdrojom atmosféry sa teda stalo odplyňovanie zemského vnútra.

gule a hydrosféry. Podľa niektorých výpočtov sa v dôsledku nárazového odplynenia uvoľnilo 65 až 80% z celkového množstva prchavých zložiek Zeme.

Svetové oceány vznikli z pár materiálu plášťa a prvé časti kondenzovanej vody boli kyslé. Potom sa objavili mineralizované vody a skutočné sladké vody vznikli oveľa neskôr v dôsledku vyparovania z povrchu primárnych oceánov v procese prirodzenej destilácie.

Problém pôvodu oceánu je spojený s problémom pôvodu nielen vody, ale aj látok v nej rozpustených. Hydrosféra Zeme, podobne ako atmosféra, sa tiež objavila v dôsledku odplynenia vnútra planéty. Materiál oceánu a materiál atmosféry vznikli zo spoločného zdroja.

Oceánska voda je unikátny prírodný roztok obsahujúci v priemere 3,5% rozpustených látok, ktorý zabezpečuje slanosť vody. Vo vode zemské oceány obsahuje veľa chemických prvkov. Medzi nimi najdôležitejšiu úlohu zohráva sodík, horčík, vápnik, chlór, dusík, fosfor, kremík. Tieto prvky sú absorbované živými organizmami a ich koncentrácia v morskej vode je riadená rastom a rozmnožovaním morských rastlín a živočíchov. Významnú úlohu v zložení morskej vody zohrávajú v nej rozpustené prírodné plyny – dusík, kyslík, oxid uhličitý, ktoré úzko súvisia s atmosférou a živou hmotou pevniny a mora.

Ako sa dnes považuje, primárna atmosféra Zeme bola svojím zložením blízka zloženiu sopečných a meteoritových plynov. S najväčšou pravdepodobnosťou to pripomínalo modernú atmosféru Venuše. Na povrch Zeme sa dostala voda, oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, metán, čpavok, sírovodík atď.. Tvorili primárnu atmosféru Zeme. Vo všeobecnosti mala primárna atmosféra redukčný charakter a prakticky nemala voľný kyslík, hoci jeho nevýznamné frakcie vznikali v hornej časti atmosféry v dôsledku fotolýzy vody.

Zloženie primárnej atmosféry Zeme, ktorá vznikla v dôsledku nárazového odplyňovania a sopečnej činnosti, sa teda veľmi líšilo od zloženia moderná atmosféra. Tieto rozdiely sú spojené s prítomnosťou života na Zemi, ktorý má najvýznamnejší vplyv na všetky procesy prebiehajúce na našej planéte. Chemický vývoj atmosféry a hydrosféry teda prebiehal za neustálej účasti živých organizmov a vedúcu úlohu zohrávali fotosyntetické zelené rastliny.

Moderná dusíkovo-kyslíková atmosféra je výsledkom činnosti Života na Zemi. To isté možno povedať o moderná kompozícia vody oceánov planéty. Preto dnes na našom

život na planéte a ním pretvorený Životné prostredie tvoria samostatný obal Zeme – biosféru.

Geosféry Zeme

Vznik Zeme sprevádzala diferenciácia hmoty, ktorej výsledkom bolo rozdelenie Zeme na koncentricky umiestnené vrstvy – geosféry. Geosféry sa líšia chemickým zložením, stavom agregácie a fyzikálnymi vlastnosťami. V strede sa vytvorilo jadro Zeme, obklopené plášťom. Z najľahších zložiek hmoty uvoľnenej z plášťa vznikla zemská kôra, nachádzajúca sa nad plášťom. Toto je takzvaná „pevná“ Zem, ktorá obsahuje takmer celú hmotnosť planéty. Ďalej vznikli vodné a vzdušné škrupiny našej planéty. Okrem toho má Zem gravitačné, magnetické a elektrické polia.

Môžeme teda rozlíšiť množstvo geosfér, ktoré tvoria Zem: jadro, plášť, litosféru, hydrosféru, atmosféru, magnetosféru.

Okrem menovaných škrupín Zeme nižšie zvážime biosféru a noosféru. Okrem toho možno v literatúre nájsť rozbor ďalších schránok – antroposféry, technosféry, sociosféry, no ich uvažovanie presahuje rámec prírodných vied.

Geosféry sa líšia hlavne hustotou ich základných látok. Najhustejšie látky sú sústredené v centrálnych častiach planéty. Jadro tvorí 1/3 hmotnosti Zeme, kôra a plášť - 2/3.

Všetky zemské škrupiny sú navzájom prepojené a prenikajú jedna cez druhú. Hydrosféra je vždy prítomná v litosfére a atmosfére, atmosféra - v litosfére a hydrosfére atď. Vnútorné obaly Zeme sú úzko spojené s atmosférou, hydrosférou a litosférou. Okrem toho sa vo všetkých obaloch, okrem plášťa a jadra, nachádza biosféra.

Zemské jadro

Jadro zaberá centrálnu oblasť našej planéty. Toto je najhlbšia geosféra. Priemerný polomer jadra je asi 3500 km, nachádza sa hlbšie ako 2900 km. Jadro sa skladá z dvoch častí – veľkého vonkajšieho a malého vnútorného jadra.

vnútorné jadro Povaha vnútorného jadra Zeme, počnúc hĺbkou 5000 km, zostáva záhadou. Ide o guľu s priemerom 2200 km, o ktorej sa vedci domnievajú, že pozostáva zo železa (80 %) a niklu.

(20 %). Vhodná zliatina pri existujúci tlak vnútri zemského vnútra má bod topenia rádovo 4500 °C.

vonkajšie jadro. Súdiac podľa geofyzikálnych údajov, vonkajšie jadro je tekuté – roztavené železo s prímesou niklu a síry. Je to spôsobené tým, že tlak v tejto vrstve je menší. Vonkajšie jadro je guľovitá vrstva s hrúbkou 2900-5000 km. Aby vnútorné jadro zostalo pevné a vonkajšie tekuté, teplota v strede Zeme by nemala presiahnuť 4500 °C, ale ani nižšia ako 3200 °C.

S tekutom stave vonkajšie jadro spájajú predstavy o povahe zemského magnetizmu. Magnetické pole Zeme je premenlivé, poloha magnetických pólov sa mení z roka na rok. Paleomagnetické štúdie ukázali, že napríklad za posledných 80 miliónov rokov došlo nielen k zmene intenzity poľa, ale aj k viacnásobnému systematickému prevráteniu magnetizácie, v dôsledku čoho došlo k zmene severných a južných magnetických pólov Zeme. zmenili miesta. Počas obdobia prepólovania došlo k momentom úplného vymiznutia magnetického poľa. Preto pozemský magnetizmus nemôže byť vytvorený permanentným magnetom v dôsledku stacionárnej magnetizácie jadra alebo akejkoľvek jeho časti. Predpokladá sa, že magnetické pole vzniká procesom nazývaným samobudený dynamo efekt. Rolu rotora (pohyblivého prvku), prípadne dynama, môže zohrávať hmota tekutého jadra, ktoré sa pohybuje s rotáciou Zeme okolo svojej osi a budiaci systém tvoria prúdy, ktoré vo vnútri vytvárajú uzavreté slučky. sféra jadra.

Plášť

Plášť je najmocnejšou škrupinou Zeme, zaberá 2/3 jej hmotnosti a väčšinu objemu. Existuje aj vo forme dvoch guľovitých vrstiev – spodného a vrchného plášťa. Hrúbka spodnej časti plášťa je 2000 km, horná 900 km. Všetky vrstvy plášťa sa nachádzajú medzi polomermi 3450 a 6350 km.

Údaje o chemickom zložení plášťa boli získané na základe analýz najhlbších vyvrelín, ktoré sa dostali do horných horizontov v dôsledku mohutných tektonických výzdvihov s odnosom plášťového materiálu. Materiál horného plášťa sa zbieral z dna rôznych častí oceánu. Hustota a chemické zloženie plášťa sa výrazne líšia od zodpovedajúcich charakteristík jadra. Plášť tvoria rôzne silikáty (zlúčeniny na báze kremíka), predovšetkým minerál olivín.

Vplyvom vysokého tlaku je materiál plášťa s najväčšou pravdepodobnosťou v kryštalickom stave. Teplota plášťa

nastaví na cca 2500°C. Práve vysoké tlaky určili takýto stav agregácie látky, inak by uvedené teploty viedli k jej roztaveniu.

Astenosféra, spodná časť horného plášťa, je v roztavenom stave. Toto je spodná vrstva horného plášťa a litosféry. Litosféra v nej akoby „pláva“. Vo všeobecnosti má horný plášť zaujímavá vlastnosť- vo vzťahu ku krátkodobému zaťaženiu sa správa ako tuhý materiál a vo vzťahu k dlhodobému zaťaženiu - ako plastový materiál.

Mobilnejšia a ľahšia litosféra sa spolieha na nie príliš viskóznu a plastickú astenosféru. Celkovo možno litosféru, astenosféru a ďalšie vrstvy plášťa považovať za trojvrstvový systém, ktorého každá časť je pohyblivá vzhľadom na ostatné zložky.

Litosféra

Litosféra sa nazýva zemská kôra s časťou podložného plášťa, ktorý tvorí vrstvu hrubú asi 100 km. Zemská kôra má vysoký stupeň tuhosti, no zároveň veľkú krehkosť. V hornej časti sa skladá z granitov, v spodnej časti - čadičov.

Ostrú asymetriu štruktúry povrchu našej planéty si všimli už dávno. Preto je planetárny reliéf rozdelený na dve hlavné oblasti - oceánsku a kontinentálnu. Priemerná hrúbka kontinentálnej kôry je 35 km. Jeho horná vrstva je bohatá na žulové horniny a spodná vrstva je bohatá na čadičové magmy. Na dne oceánov nie je žiadna žulová vrstva a zemská kôra pozostáva len z čadičovej vrstvy. Hrúbka oceánskej kôry je 5-10 km.

Prvé časti vulkanického materiálu mali zloženie bazaltov alebo im blízke. Čadičová magma stúpajúca na povrch stratila plyny, ktoré unikli do atmosféry, a zmenila sa na čadičovú lávu, ktorá sa šírila po primárnom povrchu planéty. Počas ochladzovania vytvoril pevné obaly – primárnu kôru oceánskeho typu. Proces topenia týchto hmôt bol však asymetrický a na jednej pologuli planéty sa ich sústredilo viac ako na druhej. V oblastiach budúcich kontinentov bola mladá zemská kôra dynamicky nestabilná a pod vplyvom vnútorných príčin, ktorých podstata ešte nebola dobre pochopená, sa pohybovala nahor a nadol.

Pri všeobecných oscilačných pohyboch sa jednotlivé časti primárnej kôry občas ukázali ako nad hladinou oceánu a boli zničené vplyvom chemicky aktívnych plynov primárnej atmosféry, vody a iných fyzikálnych činiteľov. Pro-

Deštrukčné kanály boli transportované do nížinných oblastí a vodných útvarov, kde sa vytvorili sedimentárne horniny s mechanickým triedením častíc podľa veľkosti a mineralogického zloženia. Tieto procesy išli ešte aktívnejšie s príchodom biosféry. Oblasti vyzdvihnutia zeme - miesta budúcich kontinentov - začali rásť do pásov tvorených vrstvami sedimentárnych hornín, ktoré vznikli v dôsledku deštrukcie vyvýšenejších oblastí zeme. Tieto pásy boli následne podrobené skladaniu a vyzdvihnutiu a prejavila sa v nich sopečná činnosť. Okolo jadier kontinentov vznikali staroveké pohoria, ktoré boli následne tiež zničené geologickými činiteľmi. Takto vznikla kontinentálna časť zemskej kôry.

Oceánska časť pravdepodobne zriedka alebo vôbec vyčnievala nad hladinu svetového oceánu a neprebiehali v nej procesy diferenciácie hmoty a neusadzovali sa sedimentárne horniny.

Geologické vlastnosti zemskej kôry sú určené kombinovanými účinkami atmosféry, hydrosféry a biosféry - troch vonkajších obalov planéty. Zloženie kôry a vonkajších obalov sa priebežne aktualizuje. Vplyvom zvetrávania a driftu sa hmota kontinentálneho povrchu úplne obnoví za 80-100 miliónov rokov. Stratu hmoty kontinentov dopĺňajú zdvihy ich kôry. Ak by tieto vyzdvihnutia neexistovali, potom by sa počas niekoľkých geologických období všetka pevnina dostala do oceánu a naša planéta by bola pokrytá súvislou vodnou škrupinou.

Pôda sa objavuje na povrchu litosféry ako výsledok kombinovanej činnosti viacerých faktorov. Zakladateľ pedológie, ruský vedec V.V.Dokučajev, tzv pôdy vonkajšie horizonty hornín prirodzene zmenených kombinovaným vplyvom vody, vzduchu a rôznych druhov organizmov vrátane ich zvyškov. Pôda je teda najzložitejším systémom, ktorý sa snaží o rovnovážnu interakciu s prostredím.

Hydrosféra

Vodnú škrupinu Zeme na našej planéte predstavuje Svetový oceán, sladké vody riek a jazier, ľadovcové a podzemné vody. Celkové zásoby vody na Zemi sú 1,5 miliardy km 3 . Z tohto množstva tvorí 97 % slaná morská voda, 2 % zamrznutá voda z ľadovcov a 1 % sladká voda.

Hydrosféra je súvislá škrupina Zeme, pretože moria a oceány prechádzajú na súši do podzemnej vody a medzi súšou a morom je neustála cirkulácia vody, ktorej ročný objem sa odhaduje na 100 000 km 3. Väčšina vody vyparenej z povrchu morí a oceánov padá vo forme zrážok nad ne,

asi 10% - je unesený na pevninu, padá na ňu a potom je buď odnesený riekami do oceánu, alebo ide do podzemia, alebo je zachovaný v ľadovcoch. Kolobeh vody v prírode nie je absolútne uzavretý kolobeh. Dnes je dokázané, že naša planéta neustále stráca časť vody a vzduchu, ktoré prichádzajú do svetového priestoru. Preto časom na našej planéte vyvstane problém ochrany vody.

Voda je látka s mnohými jedinečnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Voda má najmä vysokú tepelnú kapacitu, teplo topenia a vyparovania a vďaka týmto vlastnostiam je najdôležitejším klimatotvorným faktorom na Zemi. Voda je dobré rozpúšťadlo, takže obsahuje veľa chemických prvkov a zlúčenín potrebných na udržanie života. Nie náhodou sa kolískou Života na našej planéte stal Svetový oceán.

Svetový oceán. Väčšinu povrchu Zeme zaberajú oceány (71 % povrchu planéty). Obklopuje kontinenty (Eurázia, Afrika, Severná a Južná Amerika, Austrália a Antarktída) a ostrovy. Oceán je rozdelený podľa kontinentov na štyri časti: Tichý oceán (50 % plochy Svetového oceánu), Atlantický oceán (25), Indický (21) a Severný ľadový oceán (4 %). Oceány sú často označované ako „sporák planéty“. AT teplý čas rok sa voda ohrieva pomalšie ako zem, takže ochladzuje vzduch, v zime naopak teplá voda ohrieva studený vzduch.

V oceánoch neustále prebiehajú progresívne pohyby masy vody – morské prúdy. Vznikajú vplyvom prevládajúcich vetrov, slapových síl Mesiaca a Slnka a tiež v dôsledku existencie vodných vrstiev rôznej hustoty. Pod vplyvom rotácie Zeme sa všetky prúdy na severnej pologuli odchyľujú doprava a na južnej pologuli doľava. Obrovskú úlohu v moriach a oceánoch zohrávajú prílivy a odlivy, ktoré spôsobujú periodické kolísanie hladiny vody a zmenu prílivových prúdov. Na otvorenom oceáne dosahuje výška prílivu jeden meter, pri pobreží - až 18 metrov. Najvyšší príliv sa pozoruje pri pobreží Francúzska (14,7 m) a v Anglicku, pri ústí rieky Severn (16,3 m), v Rusku - v zálive Menza pri Bielom mori (10 m) a v zálive Penzhina. Okhotského mora (11 m).

Obrovské potravinové, energetické a minerálne zásoby oceánov.

Rieky. Dôležitou súčasťou zemskej hydrosféry sú riek- vodné toky tečúce v prirodzených kanáloch a napájané povrchovým a podzemným odtokom z ich povodí. Rieky s prítokmi tvoria riečny systém. Prietok a prietok vody v nich závisí od sklonu kanála. Zvyčajne sa rozlišujú horské rieky s rýchlym tokom.

a úzke riečne údolia a nížinné rieky s pomalým prúdom a široké riečne údolia.

Rieky sú dôležitou súčasťou kolobehu vody v prírode. Ich celkový ročný prietok do Svetového oceánu je 38,8 tisíc km3. Rieky sú zdrojom pitnej a priemyselnej vody, zdrojom vodnej energie. Rieky sú domovom veľkého množstva rastlín, rýb a iných sladkovodných organizmov. Väčšina veľké rieky na planéte - Amazon, Mississippi, Yenisei, Lena, Ob, Níl, Amur, Yangtze, Volga.

Jazerá a močiare- tiež súčasť hydrosféry Zeme. Jazerá sú vodné útvary naplnené vodou, ktorých celý povrch je otvorený atmosfére a ktoré nemajú svahy, ktoré vytvárajú prúdy, a nie sú spojené s morom okrem riek a kanálov. Pojem "jazero" zahŕňa širokú škálu vodných plôch vrátane rybníkov (malých plytkých jazier), nádrží, ako aj močiarov a močiarov so stojatou vodou. Podľa pôvodu môžu byť jazerá ľadovcové, prietokové, termokrasové, slané. Z geologického hľadiska majú jazerá krátku životnosť. Spravidla postupne miznú v dôsledku nerovnováhy medzi prítokom a odtokom vody z jazera. Medzi najväčšie jazerá patria: Kaspické a Aralské more, Bajkal, Horné jazero, Huron a Michigan v USA a Kanade, Viktória, Nyanza a Tanganika v Afrike.

Podzemná voda- Ďalšia časť hydrosféry. Podzemná voda je všetka voda pod zemským povrchom. Existujú podzemné rieky, ktoré voľne pretekajú podzemnými kanálmi - trhliny a jaskyne. Existujú aj filtrovateľné vody presakujúce cez voľné skaly (piesok, štrk, okruhliaky). Horizont podzemnej vody najbližšie k zemskému povrchu sa nazýva tzv podzemná voda.

Voda, ktorá spadla do pôdy, sa dostane k vodeodolnej vrstve, hromadí sa na nej a impregnuje nadložné horniny. Takto vznikajú vodonosné vrstvy, ktoré môžu slúžiť ako zdroje vody. Niekedy môže nepriepustná vrstva vytvoriť permafrost.

ľadovce, tvoriace zemský ľadový obal (kryosféru), sú tiež súčasťou hydrosféry našej planéty. Zaberajú plochu rovnajúcu sa 16 miliónom km 2, čo je približne 1/10 povrchu planéty. Práve tie obsahujú hlavné zásoby sladkej vody (3/4). Ak by sa ľad v ľadovcoch náhle roztopil, hladina svetového oceánu by stúpla o 50 metrov.

Ľadové masívy sa tvoria tam, kde je možné sneh napadnutý počas zimy nielen nahromadiť, ale aj udržať počas leta. Časom sa takýto sneh zhutní do stavu ľadu a môže pokryť celú oblasť ako ľadová pokrývka alebo ľadová pokrývka. Miesta, kde sa hromadí trvalka

ľadu sú určené zemepisnou šírkou a výškou nad hladinou mora. V polárnych oblastiach leží hranica viacročného ľadu na úrovni mora, v Nórsku - v nadmorskej výške 1,2 - 1,5 km nad morom, v Alpách - v nadmorskej výške 2,7 km av Afrike - v nadmorskej výške 4,9 km.

Glaciológovia rozlišujú medzi kontinentálnymi krytmi, čiže štítmi, a horskými ľadovcami. Najmohutnejšie kontinentálne ľadové štíty sa nachádzajú v Antarktíde a Grónsku. Na niektorých miestach dosahuje hrúbka ľadu 3,2 km. Vrstvy ľadu sa postupne posúvajú smerom k oceánu a vytvárajú ľadové hory - ľadovce. Horské ľadovce sú ľadové rieky klesajúce po svahoch hôr, hoci ich pohyb je veľmi pomalý – rýchlosťou 3 až 300 m za rok. Ľadovce pri svojom pohybe menia obraz krajiny, ťahajú so sebou balvany, odlupujú sa zo svahov hôr a odlamujú výrazné kusy skál. Produkty skazy odnáša ľadovec pozdĺž svahu a pri roztápaní sa usadzujú.

Večný mráz. Súčasťou kryosféry Zeme sú okrem ľadovcov aj permafrostové pôdy (permafrost). Hrúbka takýchto pôd v priemere dosahuje 50 - 100 m av Antarktíde dosahuje 4 km. Permafrost zaberá rozsiahle územia v Ázii, Európe, Severnej Amerike a Antarktíde Celková plocha je 35 miliónov km2. Permafrost sa vyskytuje na miestach, kde sú priemerné ročné teploty negatívne. Obsahuje až 2% celkové množstvo ľadu na Zemi.

Atmosféra

Atmosféra je vzduchový obal Zeme, ktorý ju obklopuje a rotuje s ňou. Podľa chemického zloženia je atmosféra zmesou plynov, ktorá pozostáva zo 78 % dusíka, 21 % kyslíka, ako aj inertných plynov, vodíka, oxidu uhličitého, vodnej pary, ktoré tvoria asi 1 % objemu. Okrem toho vzduch obsahuje veľké množstvo prachu a rôznych nečistôt, ktoré vznikajú geochemickými a biologickými procesmi na zemskom povrchu.

Hmotnosť atmosféry je pomerne veľká a dosahuje 5,15 10 18 kg. To znamená, že každý meter kubický vzduchu okolo nás váži asi 1 kg. Hmotnosť vzduchu, ktorý na nás tlačí, je tzv atmosferický tlak. Priemerný atmosférický tlak na zemskom povrchu je 1 atm alebo 760 mm ortuťový stĺpec. To znamená, že na každý štvorcový centimeter nášho tela tlačí záťaž atmosféry s hmotnosťou 1 kg. S výškou hustota a tlak atmosféry rýchlo klesá.

V atmosfére sú oblasti so stabilnými minimami a maximami teplôt a tlakov. Takže v oblasti Islandu a Aleut

Ostrovy majú takú oblasť, ktorá je tradičným rodiskom cyklónov, ktoré určujú počasie v Európe. A vo východnej Sibíri je oblasť nízkeho tlaku v lete nahradená oblasťou vysoký tlak v zime. Heterogenita atmosféry spôsobuje pohyb vzdušných hmôt – tak sa objavujú vetry.

Atmosféra Zeme má vrstvenú štruktúru a vrstvy sa líšia fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Najdôležitejšie z nich sú teplota a tlak, ktorých zmena je základom oddeľovania vrstiev atmosféry. Atmosféra Zeme sa teda delí na: troposféru, stratosféru, ionosféru, mezosféru, termosféru a exosféru.

Troposféra- Toto je spodná vrstva atmosféry, ktorá určuje počasie na našej planéte. Jeho hrúbka je 10-18 km. Tlak a teplota klesajú s nadmorskou výškou až na -55°C. Troposféra obsahuje hlavné množstvo vodnej pary, tvoria sa oblaky a tvoria sa všetky druhy zrážok.

Ďalšia vrstva atmosféry je stratosféra, siaha až do výšky 50 km. Spodná časť stratosféry má stálu teplotu, v hornej časti dochádza k zvýšeniu teploty v dôsledku pohlcovania slnečného žiarenia ozónom.

Ionosféra- táto časť atmosféry, ktorá začína vo výške 50 km. Ionosféra pozostáva z iónov – elektricky nabitých častíc vzduchu. K ionizácii vzduchu dochádza pod vplyvom Slnka. Ionosféra má vysokú elektrickú vodivosť, a preto odráža krátke rádiové vlny, čo umožňuje komunikáciu na veľké vzdialenosti.

Od výšky 80 km začína mezosféra, ktorého úlohou je absorpcia slnečného ultrafialového žiarenia ozónom, vodnou parou a oxidom uhličitým.

V nadmorskej výške 90 - 200-400 km je termosféra. AT Práve tu prebiehajú hlavné procesy absorpcie a premeny slnečného ultrafialového a röntgenového žiarenia. Vo výške viac ako 250 km neustále fúka vietor o sile hurikánu, za ktorého príčinu sa považuje kozmické žiarenie.

Horná oblasť atmosféry, siahajúca od 450-800 km do 2000-3000 km, je tzv. exosféra. Obsahuje atómový kyslík, hélium a vodík. Niektoré z týchto častíc neustále unikajú do vesmíru.

Výsledkom samoregulačných procesov v zemskej atmosfére je klíma našej planéty. Nie je to rovnaké ako počasie, ktoré sa môže meniť každý deň. Počasie je veľmi premenlivé a závisí od kolísania tých vzájomne prepojených procesov, v dôsledku ktorých vzniká. Sú to teplota, vietor, tlak, zrážky. Počasie je hlavne výsledkom interakcie atmosféry s pevninou a oceánmi.

Podnebie je stav počasia v regióne počas dlhého časového obdobia. Vzniká v závislosti od zemepisnej šírky, nadmorskej výšky, prúdenia vzduchu. Reliéf a typ pôdy sú menej ovplyvnené. Existuje niekoľko klimatických oblastí sveta, ktoré majú súbor podobných charakteristík súvisiacich so sezónnymi teplotami, zrážkami a silou vetra:

vlhké tropické pásmo- priemerné ročné teploty sú viac ako 18°C, nie je chladné počasie, spadne viac zrážok ako sa vyparí voda;

suchá zóna- oblasť s nízkymi zrážkami. Suché podnebie môže byť horúce, ako v trópoch, alebo svieže, ako v pevninskej Ázii;

teplé klimatické pásmo- priemerné teploty v najchladnejšom období tu neklesajú pod -3°C a aspoň jeden mesiac má priemernú teplotu vyššiu ako 10°C. Prechod zo zimy do leta je dobre výrazný;

chladné podnebie severnej tajgy- v chladnom období priemerná teplota klesá pod -3°C, ale v teplom období je nad 10°C;

polárne klimatické pásmo- aj v najteplejších mesiacoch sú tu priemerné teploty pod 10°C, takže v týchto oblastiach sú chladné letá a veľmi chladné zimy;

horské klimatické pásmo- oblasti, ktoré sa líšia klimatickými charakteristikami od klimatickej zóny, v ktorej sa nachádzajú. Vzhľad takýchto zón je spôsobený skutočnosťou, že priemerné teploty klesajú s výškou a množstvo zrážok sa veľmi líši.

Podnebie Zeme má výrazné cyklickosť. Najznámejším príkladom klimatickej cykliky je zaľadnenie, ktoré sa pravidelne vyskytovalo na Zemi. Za posledné dva milióny rokov naša planéta zažila 15 až 22 ľadových dôb. Dôkazom toho sú štúdie sedimentárnych hornín nahromadených na dne oceánov a jazier, ako aj štúdie vzoriek ľadu z hlbín Antarktídy a Grónska. ľadové pláty. Počas poslednej doby ľadovej teda Kanadu a Škandináviu pokryl obrovský ľadovec a Severná škótska vysočina, pohoria severného Walesu a Álp mali obrovské ľadové čiapky.

Teraz žijeme v období globálne otepľovanie. Od roku 1860 sa priemerná teplota Zeme zvýšila o 0,5 °C. Dnes je nárast priemerných teplôt ešte rýchlejší. To hrozia najvážnejšími klimatickými zmenami na celej planéte a ďalšími dôsledkami, ktorým sa budeme podrobnejšie venovať v kapitole o environmentálnych problémoch.

Magnetosféra

Magnetosféra - najvzdialenejší a rozšírený obal Zeme - je oblasť blízkozemského priestoru, ktorej fyzikálne vlastnosti sú determinované magnetickým poľom Zeme a jeho interakciou s prúdmi nabitých častíc kozmického pôvodu. Na dennej strane sa rozprestiera na 8-24 polomeroch Zeme, na nočnej strane dosahuje niekoľko stoviek polomerov a tvorí magnetický chvost Zeme. V magnetosfére sú radiačné pásy.

Magnetické pole Zeme sa vytvára vo vonkajšom obale jadra v dôsledku cirkulácie elektrických prúdov. Preto je Zem obrovský magnet s jasne definovanými magnetickými pólmi. Severný magnetický pól sa nachádza v Severnej Amerike na polostrove Botia, južný magnetický pól je v Antarktíde na stanici Vostok.

Teraz sa zistilo, že magnetické pole Zeme nie je konštantné. Jeho polarita sa v histórii existencie Zeme niekoľkokrát zmenila. Takže pred 30 000 rokmi bol severný magnetický pól na južnom póle. Okrem toho dochádza k periodickým poruchám magnetického poľa Zeme - magnetickým búrkam, hlavný dôvod ktorého výskytom je kolísanie slnečnej aktivity. Magnetické búrky sú preto časté najmä v rokoch aktívneho Slnka, kedy sa na ňom objavuje veľa škvŕn a na Zemi sa objavujú polárne žiary.

Postava a rozmery Zeme

Slová a frázy

Prvé predstavy o tvare a veľkosti Zeme sa objavili už v staroveku. Takže Aristoteles (3. storočie pred Kristom) podal prvý dôkaz o sférickosti Zeme, keď si všimol jej zaoblený tieň na disku Mesiaca počas zatmenia Mesiaca. Presnú odpoveď o tvare a veľkosti Zeme dajú merania dĺžky poludníkového oblúka jedného stupňa na rôznych miestach povrchu Zeme. Tieto merania ukázali, že dĺžka oblúka poludníka je 1 0 v polárnych oblastiach je najväčšia 111,7 km a na rovníku je najmenšia - 110,6 km. Naša Zem teda nie je vo svojom tvare guľou. Rovníkový polomer Zeme je väčší ako polárny o 21,4 km. Dospeli sme teda k záveru, že tvar našej planéty zodpovedá rotačnému elipsoidu.PNasledujúce merania ukázali, že Zem je stlačená nielen na póloch, ale aj pozdĺž rovníka, pretože najväčší a najmenší polomer rovníka sa líšia dĺžkou o 213 m. na jeho povrchu sú hlboké priehlbiny a kopce. Najbližšie k modernej postave Zeme je postava tzv geoid .

geoid - tvar, ktorý je určený hladinou voľne rozvádzanej vody. Na takomto obrázku je gravitácia všade kolmo na jeho povrch (obr. 1).

Výsledky moderných meraní geoidu dávajú tieto hodnoty: rovníkový polomer r uh = 6378,16 km, polárny polomer r P = 6357,78 km, priemerná hodnota polomeru je 6371,11 km. Dĺžka rovníka: L = 40075,696 km; plocha - 510,2 milióna km 2 , jeho objem je 1,083 × 10 12 km 3, hmotnosť - 5,976 × 10 27 g.

Na základe rozdielu v dĺžke rovníka ( a) a polárny ( v) polomery sa určuje hodnota polárnej kompresie Zeme:

r =.

aJe známe, že Zem obieha okolo Slnka po eliptickej dráhe v priemernej vzdialenosti 149,5 milióna km. Pdoba obehu je 365 242 sr. solárne deň Priemerná rýchlosť obehu je 29,8 km/s. Doba rotácie Zeme okolo vlastnej osi je 23 hodín 56 minút a 4,1 sekundy. Rýchlosť rotácie Zeme postupne klesá, takže dĺžka dňa za storočie sa zvyšuje o 0,001 sek. Polohu osi rotácie komplikuje jej pomalé otáčanie po kruhovom kužeľu (úplná otáčka za 26 tisíc rokov) a oscilácia osi s periódou 18,6 roka (jav precesie a nutácie).

1.2.

Geofyzikálne polia a fyzikálne vlastnosti Zeme

Slová a frázy

Pod geofyzikálnymi poľami Zeme rozumieme prirodzené fyzikálne polia vytvorené touto planétou. Patria sem gravitačné, magnetické, tepelné a elektrické.

Gravitačné pole. Na Zem neustále pôsobí príťažlivá sila smerujúca do stredu a odstredivá sila. Výslednica týchto dvoch síl určuje silu gravitácie. Jednotka merania gravitácie pomenovaná po Galileovi haló(1 cm/s 2 = 1 Gal).

Znaky rozloženia gravitácie na povrchu Zeme určil už v 18. storočí francúzsky matematik A. Clairaut. Bol prvým, kto odvodil vzorec na výpočet gravitačnej sily v akejkoľvek zemepisnej šírke sféroidu so známymi hodnotami gravitačnej sily (gravitačné zrýchlenie) v blízkosti pólu a na rovníku:

g = g uh+(g n –g uh ) hriech 2 ty

kde g, g uh, g n - zrýchlenie voľného pádu pre danú zemepisnú šírku (u), na rovníku a na póle.

Normálne hodnoty zrýchlenia voľného pádu na Zemi klesajú z 978 cm/s 2 na póloch až 983 cm/s 2 na rovníku. Tieto hodnoty sa však výrazne líšia od skutočne nameraných na povrchu Zeme. Tento rozdiel je spôsobený zmenou hustoty hornín, ktoré tvoria Zem. Táto vlastnosť gravitačného poľa je základom aplikovaného použitia gravimetrickej metódy. Zrýchlenie voľného pádu (g) ​​sa meria špeciálnymi prístrojmi - gravimetrami. Nazývajú sa odchýlky skutočných údajov (g) od teoretických hodnôt pre danú oblasť gravitačné anomálie. Na základe výsledkov gravimetrických meraní sa budujú gravimetrické profily a mapy. Gravimetrické anomálie úzko súvisia s rozložením hustôt. Nad hustými horninami sa gravitácia zvyšuje, nad menej hustými (svetlými) klesá. Štruktúra zemskej kôry sa teda dá určiť z gravimetrických máp. Napríklad nad rímsami suterénu horniny základného a ultrabázického zloženia (gabro, peridotity), rudy ťažkých kovov, vysoké hodnoty gravitácia (pozitívne anomálie) a nad ľahšími - relatívny pokles hodnôt gravitácie (obr. 2).

M magnetické pole zeme. Magnetické vlastnosti našej planéty boli známe už v starovekej Číne. nášhZem je obrovský magnet s magnetickým poľom okolo nej, ktoré sa rozprestiera za planétou o niekoľko polomerov Zeme. Ako každý magnet, aj Zem má magnetické póly, ktoré sa však nezhodujú s pólmi geografickými, keďže stred magnetického poľa je posunutý voči stredu našej planéty o 430 km (obr. 3). V roku 1970 bola podľa toho určená poloha magnetických pólov: juh – pri severnom Grónsku (74 ° N a 100° w.l.) a severný je na západ od Rossovho mora va Antarktída (68° j. š. a 145° v. d.).

V polohe magnetických pólov sú zaznamenané sekulárne, ročné a denné výkyvy. Okrem toho svetské výkyvy dosahujú 30 0 .

H Najzreteľnejšie sa magnetické pole Zeme prejavuje pôsobením na magnetickú ihlu, ktorá je nastavená striktne pozdĺž magnetického poludníka v ktoromkoľvek bode zemského povrchu. V dôsledku rozdielu medzi magnetickými a geografickými pólmi sa v odčítaní magnetickej ihly rozlišuje magnetická deklinácia a sklon.

Magnetická deklinácia - uhol odchýlky magnetickej strelky (magnetického poludníka) od geografického poludníka oblasti. Deklinácia môže byť východná a západná (obr. 4). izogónia - Sú to čiary spájajúce body na mape s rovnakou deklináciou. Nulový izogón určuje polohu magnetického poludníka.

M obrazná nálada - uhol sklonu magnetickej strelky k horizontu. Na severnej pologuli je severný koniec magnetickej ihly spustený nadol, na južnej pologuli - južný koniec šípky. Čiary spájajúce body s rovnakým sklonom sa nazývajú izokliny. Nulová izoklina zodpovedá magnetickému rovníku.

Okrem deklinácie a sklonu sa magnetické pole vyznačuje silou, ktorá je malá a nepresahuje 0,01A/m.l nazývame čiary, ktoré spájajú body rovnakej intenzity izodynamika. Intenzita magnetického poľa sa zvyšuje od magnetického rovníka k pólom. Odchýlka intenzity magnetického poľa od priemernej hodnoty pre danú oblasť sa nazýva magnetické anomálie. Sú spojené s rôznymi magnetickými vlastnosťami hornín, v rôznych stupeň magnetizácie v magnetickom poli Zeme.

Vzhľadom na heterogenitu magnetických vlastností rôznych hornín sa vyhľadávanie minerálov uskutočňuje metódou magnetického prieskumu. Objasňujú sa aj znaky geologickej stavby zemskej kôry (obr. 5). Magnetické vlastnosti sa študujú pomocou magnetometre nielen pozemné, ale aj tie, ktoré sú inštalované na lietadlách a kozmických lodiach.

P o zvyškovej magnetizácii hornín bolo možné obnoviť prvky starovekého magnetického poľa (poloha pólov a napätie), čo dalo vznik novému odboru geológie - paleomagnetizmus. Paleomagnetické štúdie ukázali, že magnetické póly sa za posledných päťsto miliónov rokov nepretržite pohybovali smerom na západ rýchlosťou 1 cm/rok – migrácia magnetických pólov(obr. 6). Ďalšou vlastnosťou magnetického poľa Zeme je periodická zmena polarity magnetických pólov, t.j. prepólovanie. Každých 200-300 tisíc rokov sa severný pól zemského magnetu stane južným a naopak. Stupnica magnetických inverzií sa používa na rozčlenenie a porovnanie vrstiev hornín a určenie veku. Podľa moderných predstáv má geomagnetické pole Zeme elektromagnetickú povahu. Vyskytuje sa pod vplyvom komplexný systém elektrické prúdy, ktoré sprevádzajú turbulentnú konvekciu hmoty v kvapalnom vonkajšom jadre. V dôsledku toho Zem funguje ako dynamo (Frenkel-Elsasserova teória dynama).

Tepelné pole Zeme. Tepelný režim Zeme je určený teplom, ktoré sa uvoľňuje z jej vnútra. Okrem toho je pre povrch Zeme dôležité aj teplo prijaté zo Slnka. 1 cm za minútu 2 Na povrch Zeme prichádza zo Slnka asi 8,173 J tepla. Táto hodnota sa nazýva slnečná konštanta. Jedna tretina slnečnej energie sa odráža od atmosféry a zemského povrchu a rozptýli sa.aslnečné žiarenie ďaleko prevyšuje množstvo tepla prichádzajúceho z hlbín (asi 4 × 10 –4 J za minútu). Preto je teplota na povrchu našej planéty a hornej vrstvy litosféry určená žiarením Slnka. Kolísa (mení sa) v rôznych časoch dňa a v rôzne časy roku.

V určitej hĺbke od povrchu sa nachádza pás konštantnej teploty rovnajúci sa priemernej ročnej teplote oblasti. Takže v Moskve, v hĺbke 20 metrov od povrchu, sa pozoruje konštantná teplota rovnajúca sa + 4,2 0 C a v Paríži +11,8 0 C v hĺbke 28 m. nPod pásom konštantnej teploty sa vplyvom vnútorného tepla Zeme teplota zvýši v priemere o 3 0 C na každých 100 m. aZmena teploty v stupňoch na jednotku hĺbky sa nazýva geotermálny gradient a interval hĺbky v metroch, pri ktorom teplota stúpne o 1 ˚ , sa volá geotermálny stupeň(jeho priemerná hodnota je 33 m).

Štúdium vnútorného tepelného toku ukázalo, že jeho hodnota závisí od intenzity endogénnych procesov a od stupňa pohyblivosti kôry. Priemerná hodnota tepelného toku pre Zem je asi 1,4–1,5 μcal/cm 2 ×s. Pzvýšené hodnoty tepelného toku sú pozorované v horských štruktúrach (do 2 - 4 μcal/cm 2 ×s), v riftových údoliach stredooceánskych chrbtov (do 2 μcal/cm 2 ×s alebo viac, miestami dosahujúce 6,0–8,0 μcal/cm 2 × s). vVysoké hodnoty tepelného toku boli zaznamenané aj vo vnútorných trhlinách Červeného mora, jazerabaikal . Hlavnými zdrojmi vnútornej tepelnej energie Zeme sú:

Radiogénne teplo spojené s rozpadom rádioaktívnych prvkov ( 238 u , 235 u , 232 th, 40 K a ďalšie).

Ggravitačná diferenciácia hmoty na hranici medzi plášťom a jadrom, ktorá je sprevádzaná uvoľňovaním tepla.

Ako už bolo uvedené, s rastúcou hĺbkou sa pozoruje zvýšenie teploty. Napríklad v superhlbokej studni Kola, ktorá sa nachádza v starovekom kryštalickom štíte VýchodueEurópska platforma, vypočítaný geotermálny gradient bol braný ako 1 ˚ C na 100 m a očakávaná teplota v hĺbke 15 000 metrov by mala byť 150–160 S. aTakto bola teplota rozložená do hĺbky 2 500 – 3 000 m. Dpotom sa obraz zmenil. Tepelný tok sa zdvojnásobil a teplotný gradient bol 1,7 - 2,2˚C pri 100 m. na pri značke 12 000 metrov bola teplota nad 200 ˚ C namiesto očakávaných 120 ˚ S.

P podľa výpočtov rôznych autorov v hĺbke 100 km teplota nepresahuje 1300 - 1500 ˚ C, pretože práve z týchto hĺbok vyteká na povrch láva s teplotou 1100 - 1250 st. 0 C tteplota hlbších zón plášťa a jadra sa odhaduje na veľmi približne 4000 - 5000 ˚ C (obr. 7).

Rozloženie a zmena teploty vo vrchných vrstvách zemskej kôry súvisí najmä s lokálnymi zdrojmi tepla, ako aj s rozdielnou tepelnou vodivosťou hornín.

Komu miestne zdroje by mali zahŕňať: magmatické komory, zlomové zóny s aktívnou cirkuláciou termálnych vôd, oblasti so zvýšenou koncentráciou rádioaktívnych prvkov atď.sTepelná vodivosť hornín má významný vplyv na distribúciu tepla. Takže napríklad kryštalické horniny majú vyššiu tepelnú vodivosť ako voľné sedimentárne horniny a tepelná vodivosť pozdĺž vrstiev je oveľa vyššia ako v smere kolmom na podložie. Preto, keď je výskyt blízko vertikály, hrúbka sedimentárnych hornín bude charakterizovaná vyššou teplotou ako keď je horizontálna. To vysvetľuje nárast teploty nad ropnými poľami, ktoré sa nachádzajú v konvexných ohyboch zásobníkov (obr. 8).tPodpovrchová teplota je jedným z hlavných faktorov regulujúcich tvorbu akumulácií mnohých minerálov. Akumuláciu uhľovodíkov rôzneho fázového zloženia teda určuje teplota a tlak zásobníka, v závislosti od toho, ktoré usadeniny sa tvoria hlavne jednofázové (ropa alebo plyn), dvojfázové (plyn-olej) alebo sú v kritickom stave (plyn -kondenzát).tInformácie o tlaku a teplote zásobníka teda umožňujú cielene vyhľadávať ropné a plynové polia.

Úvod

Po mnoho storočí zostala otázka pôvodu Zeme monopolom filozofov, pretože skutočný materiál v tejto oblasti takmer úplne chýbal. Prvé vedecké hypotézy týkajúce sa pôvodu Zeme a slnečnej sústavy, založené na astronomické pozorovania, boli predložené len v 18. storočie. Odvtedy sa neprestali objavovať nové a nové teórie v súlade s rastom našich kozmogonických predstáv.

Prvou z tejto série bola slávna teória, ktorú v roku 1755 sformuloval nemecký filozof Emanuel Kant. Kant veril, že slnečná sústava vznikla z nejakej primárnej hmoty, predtým voľne rozptýlenej vo vesmíre. Častice tejto hmoty sa pohybovali rôznymi smermi a pri vzájomnej zrážke stratili rýchlosť. Najťažšie a najhustejšie z nich sa pod vplyvom gravitácie navzájom spojili a vytvorili centrálny zväzok - Slnko, ktoré zase priťahovalo vzdialenejšie, menšie a ľahšie častice.

Vznikol tak určitý počet rotujúcich telies, ktorých dráhy sa vzájomne pretínali. Niektoré z týchto telies, ktoré sa spočiatku pohybovali v opačných smeroch, boli nakoniec vtiahnuté do jedného prúdu a vytvorili prstence plynnej hmoty umiestnené približne v rovnakej rovine a rotujúce okolo Slnka v rovnakom smere bez toho, aby sa navzájom rušili. V oddelených prstencoch vznikali hustejšie jadrá, ku ktorým sa postupne priťahovali ľahšie častice a vytvárali guľovité zhluky hmoty; takto vznikli planéty, ktoré naďalej obiehali okolo Slnka v rovnakej rovine ako pôvodné prstence plynnej hmoty.

1. História zeme

Zem je tretia planéta od Slnka v slnečnej sústave. Obieha okolo hviezdy po eliptickej obežnej dráhe (veľmi blízko kruhovej) s priemernou rýchlosťou 29,765 km/s v priemernej vzdialenosti 149,6 milióna km za obdobie 365,24 dňa. Zem má satelit - Mesiac, ktorý obieha okolo Slnka v priemernej vzdialenosti 384 400 km. Sklon zemskej osi k rovine ekliptiky je 66033`22``. Doba rotácie planéty okolo svojej osi je 23 h 56 min 4,1 s. Rotácia okolo svojej osi spôsobuje zmenu dňa a noci a naklonenie osi a cirkuláciu okolo Slnka - zmenu ročných období. Tvar Zeme je geoid, približne trojosový elipsoid, sféroid. Priemerný polomer Zeme je 6371,032 km, rovníkový - 6378,16 km, polárny - 6356,777 km. Plocha zemegule je 510 miliónov km2, objem je 1,083 * 1012 km2, priemerná hustota je 5518 kg / m3. Hmotnosť Zeme je 5976 * 1021 kg. Zem má magnetické a úzko súvisiace elektrické polia. Gravitačné pole Zeme určuje jej sférický tvar a existenciu atmosféry.

Podľa moderných kozmogonických koncepcií bola Zem vytvorená asi pred 4,7 miliardami rokov z plynnej hmoty rozptýlenej v protosolárnom systéme. V dôsledku diferenciácie hmoty Zem vplyvom svojho gravitačného poľa, v podmienkach zahrievania zemského vnútra, vznikla a vyvinula sa rozdielne v chemickom zložení, stave agregácie a fyzikálnych vlastnostiach obalu - geosféry. : jadro (v strede), plášť, zemská kôra, hydrosféra, atmosféra, magnetosféra. V zložení Zeme dominuje železo (34,6 %), kyslík (29,5 %), kremík (15,2 %), horčík (12,7 %). Zemská kôra, plášť a vnútorná časť jadra sú pevné (vonkajšia časť jadra sa považuje za kvapalinu). Od povrchu Zeme do stredu sa zvyšuje tlak, hustota a teplota. Tlak v strede planéty je 3,6 * 1011 Pa, hustota je asi 12,5 * 103 kg / m3, teplota sa pohybuje od 50000 do

60000 C. Hlavné typy zemskej kôry sú kontinentálne a oceánske, v prechodovej zóne z pevniny do oceánu je vyvinutá stredná kôra.

Väčšinu Zeme zaberá Svetový oceán (361,1 milióna km2; 70,8 %), pevnina má rozlohu 149,1 milióna km2 (29,2 %) a tvorí šesť kontinentov a ostrovov. Nad hladinu svetového oceánu sa týči v priemere o 875 m (najvyššia výška je 8848 m - hora Chomolungma), hory zaberajú viac ako 1/3 povrchu pevniny. Púšte pokrývajú asi 20% povrchu zeme, lesy - asi 30%, ľadovce - viac ako 10%. Priemerná hĺbka svetového oceánu je asi 3800 m (najväčšia hĺbka je 11020 m - Mariánska priekopa (žľab) v Tichom oceáne). Objem vody na planéte je 1370 miliónov km3, priemerná slanosť je 35 g/l.

Atmosféru Zeme, ktorej celková hmotnosť je 5,15 * 1015 ton, tvorí vzduch - zmes najmä dusíka (78,08 %) a kyslíka (20,95 %), zvyšok tvorí vodná para oxid uhličitý, ako aj inertný a iné plyny. Maximálna teplota povrchu pevniny je 570-580 C (v tropických púšťach Afriky a Severnej Ameriky), minimum je asi -900 C (v centrálnych oblastiach Antarktídy).

Vznik Zeme a počiatočné štádium jej vývoja patrí do pregeologických dejín. Absolútny vek najstarších hornín je viac ako 3,5 miliardy rokov. Geologická história Zeme je rozdelená na dve nerovnaké etapy: prekambrium, ktoré zaberá približne 5/6 celej geologickej chronológie (asi 3 miliardy rokov), a fanerozoikum, ktoré pokrýva posledných 570 miliónov rokov. Asi pred 3-3,5 miliardami rokov v dôsledku prirodzeného vývoja hmoty vznikol na Zemi život a začal sa rozvoj biosféry. Úhrn všetkých živých organizmov, ktoré ho obývajú, tzv živá hmota Zeme, mala významný vplyv na vývoj atmosféry, hydrosféry a sedimentárneho obalu. Nový

faktorom, ktorý má silný vplyv na biosféru, je produkčná činnosť človeka, ktorý sa objavil na Zemi pred menej ako 3 miliónmi rokov. Vysoká miera rastu svetovej populácie (275 miliónov ľudí v roku 1000, 1,6 miliardy ľudí v roku 1900 a približne 6,3 miliardy ľudí v roku 1995) a rastúci vplyv ľudská spoločnosť prinieslo problémy do prírodného prostredia racionálne využitie všetky prírodné zdroje a ochranu prírody.

Všeobecne známy model vnútornej stavby Zeme (jej rozdelenie na jadro, plášť a zemskú kôru) vypracovali seizmológovia G. Jeffreys a B. Gutenberg ešte v prvej polovici 20. storočia. Rozhodujúcim faktorom bolo zistenie prudkého poklesu rýchlosti prechodu seizmických vĺn vo vnútri zemegule v hĺbke 2900 km s polomerom planéty 6371 km. Rýchlosť šírenia pozdĺžnych seizmických vĺn priamo nad uvedenou hranicou je 13,6 km/s a pod ňou - 8,1 km/s. Tak to je hranica plášť-jadro.

Polomer jadra je teda 3471 km. Horná hranica plášťa je seizmická Mohorovičický úsek pridelil juhoslovanský seizmológ A. Mohorovič (1857-1936) už v roku 1909. Oddeľuje zemskú kôru od plášťa. Na tejto hranici sa rýchlosti pozdĺžnych vĺn, ktoré prešli zemskou kôrou, prudko zvýšia zo 6,7-7,6 na 7,9-8,2 km/s, ale to sa deje v rôznych hĺbkach. Pod kontinentmi je hĺbka sekcie M (teda chodidiel zemskej kôry) niekoľko desiatok kilometrov a pod niektorými horskými štruktúrami (Pamír, Andy) môže dosiahnuť 60 km, kým pod oceánskymi panvami, napr. vrátane vodného stĺpca je hĺbka len 10-12 km. Vo všeobecnosti sa zemská kôra v tejto schéme javí ako tenká škrupina, pričom plášť siaha do hĺbky do 45 % zemského polomeru.

Ale v polovici 20. storočia sa do vedy dostali myšlienky o frakčnejšej hlbokej štruktúre Zeme. Na základe nových seizmologických údajov sa ukázalo, že jadro je možné rozdeliť na vnútorné a vonkajšie a plášť na spodný a vrchný (obr. 1). Tento populárny model sa používa dodnes. Začal to austrálsky seizmológ K.E. Bullen, ktorý začiatkom 40. rokov navrhol schému na rozdelenie Zeme zóny, ktoré označil písmenami: A - zemská kôra, B - zóna v hĺbkovom intervale 33-413 km, C - zóna 413-984 km, D - zóna 984-2898 km, D - 2898-4982 km, F - 4982-5121 km , G - 5121-6371 km (stred Zeme). Tieto zóny sa líšia seizmickými charakteristikami. Neskôr rozdelil zónu D na zóny D "(984-2700 km) a D" (2700-2900 km). V súčasnosti je táto schéma výrazne upravená a v literatúre je široko používaná iba vrstva D“. hlavná charakteristika- pokles gradientov seizmickej rýchlosti v porovnaní s nadložnou oblasťou plášťa.

vnútorné jadro, s polomerom 1225 km, je pevný a má vysokú hustotu - 12,5 g/cm3. vonkajšie jadro kvapalina, jej hustota je 10 g/cm3. Na hranici medzi jadrom a plášťom dochádza k prudkému skoku nielen v rýchlosti pozdĺžnych vĺn, ale aj v hustote. V plášti klesá na 5,5 g/cm3. Je ním ovplyvnená vrstva D", ktorá je v priamom kontakte s vonkajším jadrom, keďže teploty v jadre výrazne prevyšujú teploty plášťa. Táto vrstva miestami vytvára obrovské tepelné a masové toky smerujúce na zemský povrch cez plášť, tzv chocholy. Na planéte sa môžu objaviť vo forme veľkých vulkanických oblastí, ako napríklad na Havajských ostrovoch, Islande a iných regiónoch.

Horná hranica D" vrstvy je neistá; jej úroveň od povrchu jadra sa môže meniť od 200 do 500 km alebo viac.

Možno konštatovať, že táto vrstva odráža nerovnomerné a rôzne intenzity prítoku jadrovej energie do oblasti plášťa.

Hranica dolného a horný plášť v uvažovanej schéme slúži seizmický úsek v hĺbke 670 km. Má globálne rozšírenie a je odôvodnené skokom v seizmických rýchlostiach smerom k ich zvýšeniu, ako aj zvýšením hustoty hmoty spodného plášťa. Tento úsek je zároveň hranicou zmien minerálne zloženie skaly v plášti.

teda spodný plášť, uzavretý medzi hĺbkami 670 a 2900 km, sa tiahne pozdĺž polomeru Zeme v dĺžke 2230 km. Horný plášť má dobre upevnený vnútorný seizmický úsek prechádzajúci v hĺbke 410 km. Pri prekročení tejto hranice zhora nadol sa seizmické rýchlosti prudko zvyšujú. Tu, ako aj na spodnej hranici vrchného plášťa prebiehajú výrazné minerálne premeny.

Horná časť vrchného plášťa a zemská kôra sú spolu spojené ako litosféra, čo je vrchná pevná škrupina Zeme, na rozdiel od hydro a atmosféry. Vďaka teórii tektoniky litosférických dosiek sa rozšíril pojem „litosféra“. Teória predpokladá pohyb dosiek pozdĺž astenosféra- zmäkčená, čiastočne, prípadne tekutá hlboká vrstva so zníženou viskozitou. Seizmológia však neukazuje astenosféru udržiavanú vo vesmíre. V mnohých oblastiach bolo identifikovaných niekoľko astenosférických vrstiev umiestnených pozdĺž vertikály, ako aj ich diskontinuita pozdĺž horizontály. Ich striedanie je jednoznačné najmä v rámci kontinentov, kde sa hĺbka výskytu astenosférických vrstiev (šošoviek) pohybuje od 100 km až po mnoho stoviek.

Pod oceánskymi priepastnými depresiami leží astenosférická vrstva v hĺbkach 70–80 km alebo menej. V súlade s tým je spodná hranica litosféry v skutočnosti neurčitá, čo vytvára veľké ťažkosti pre teóriu kinematiky litosférických dosiek, čo si všimli mnohí výskumníci. Toto sú základné pojmy štruktúra zeme ktoré boli doteraz stanovené. Ďalej sa obraciame na najnovšie údaje o hlbokých seizmických hraniciach, ktoré poskytujú najdôležitejšie informácie o vnútornej štruktúre planéty.

3. Geologická stavba Zeme

História geologickej stavby Zeme sa zvyčajne zobrazuje vo forme postupne sa objavujúcich etáp alebo fáz. Geologický čas sa počíta od začiatku formovania Zeme.

Fáza 1(4,7 - 4 miliardy rokov). Zem je tvorená plynom, prachom a planetezimálami. V dôsledku energie uvoľnenej pri rozpade rádioaktívnych prvkov a zrážke planetezimál sa Zem postupne otepľuje. Pád obrovského meteoritu na Zem vedie k uvoľneniu materiálu, z ktorého je vytvorený Mesiac.

Podľa iného konceptu bol Proto-Mesiac, nachádzajúci sa na jednej z heliocentrických dráh, zajatý Proto-Zemou, v dôsledku čoho sa vytvoril binárny systém Zem-Mesiac.

Odplynenie Zeme vedie k začiatku tvorby atmosféry pozostávajúcej najmä z oxidu uhličitého, metánu a amoniaku. Na konci uvažovanej fázy sa v dôsledku kondenzácie vodnej pary začína tvorba hydrosféry.

2. fáza(4 - 3,5 miliardy rokov). Objavujú sa prvé ostrovy, prakontinenty, zložené z hornín obsahujúcich najmä kremík a hliník. Prakontinenty mierne stúpajú nad stále veľmi plytké oceány.

3. fáza(3,5 - 2,7 miliardy rokov). Železo sa zhromažďuje v strede Zeme a tvorí jej tekuté jadro, čo spôsobuje vznik magnetosféry. Vytvárajú sa predpoklady pre objavenie sa prvých organizmov, baktérií. Formovanie kontinentálnej kôry pokračuje.

4. fáza(2,7 - 2,3 miliardy rokov). Vzniká jeden superkontinent. Pangea, proti ktorej stojí superoceán Panthalassa.

5. fáza(2,3 - 1,5 miliardy rokov). Ochladzovanie kôry a litosféry vedie k rozpadu superkontinentu na bloky-mikroplatne, medzi ktorými sú priestory vyplnené sedimentmi a sopkami. V dôsledku toho vznikajú systémy zloženého povrchu a vzniká nový superkontinent Pangea I. Organický svet predstavujú modrozelené riasy, ktorých fotosyntetická aktivita prispieva k obohacovaniu atmosféry kyslíkom, čo vedie k tzv. ďalší rozvoj organického sveta.

6. fáza(1700 - 650 miliónov rokov). Dochádza k deštrukcii Pangea I, vytváraniu panví s kôrou oceánskeho typu. Vznikajú dva superkontinenty: Gondavana, ktorá zahŕňa Južnú Ameriku, Afriku, Madagaskar, Indiu, Austráliu, Antarktídu a Lauráziu, ktorá zahŕňa Severnú Ameriku, Grónsko, Európu a Áziu (okrem Indie). Gondwana a Laurasia sú oddelené morom sýkoriek. Prichádzajú prvé doby ľadové. Organický svet je rýchlo nasýtený mnohobunkovými nekostrovými organizmami. Objavujú sa prvé kostrové organizmy (trilobity, mäkkýše atď.). prebieha produkcia ropy.

7. fáza(650 - 280 miliónov rokov). Apalačský horský pás v Amerike spája Gondwanu s Lauráziou – vzniká Pangea II. Obrysy sú naznačené

Paleozoické oceány - paleoatlantický, paleotetýdsky, paleoázijský. Gondwana je dvakrát pokrytá vrstvou zaľadnenia. Objavujú sa ryby, neskôr - obojživelníky. Rastliny a zvieratá prichádzajú na zem. Začína sa intenzívna tvorba uhlia.

8. fáza(280 - 130 miliónov rokov). Pangea II je preniknutá čoraz hustejšou sieťou kontinentálnych útesov, štrbinovitých hrebeňových rozšírení zemskej kôry. Začína sa štiepenie superkontinentu. Afrika sa oddeľuje od Južnej Ameriky a Hindustanu a ten druhý od Austrálie a Antarktídy. Nakoniec sa Austrália oddeľuje od Antarktídy. krytosemenné rastliny ovládať veľké plochy pôdy. Vo svete zvierat dominujú plazy a obojživelníky, objavujú sa vtáky a primitívne cicavce. Na konci obdobia zomiera mnoho skupín zvierat, vrátane obrovských dinosaurov. Príčiny týchto javov sa zvyčajne prejavujú buď v zrážke Zeme s veľkým asteroidom, alebo v prudkom zvýšení sopečnej aktivity. Oboje by mohlo viesť ku globálnym zmenám (zvýšenie obsahu oxidu uhličitého v atmosfére, výskyt veľkých požiarov, pozlátenie), nezlučiteľných s existenciou mnohých živočíšnych druhov.

9. fáza(130 miliónov rokov - 600 tisíc rokov). Všeobecná konfigurácia kontinentov a oceánov prechádza veľkými zmenami, najmä Eurázia je oddelená od Severnej Ameriky, Antarktída od Južnej Ameriky. Rozloženie kontinentov a oceánov sa stalo veľmi blízko modernému. Na začiatku sledovaného obdobia je na celej Zemi teplá a vlhká klíma. Koniec obdobia charakterizujú ostré klimatické kontrasty. Po zaľadnení Antarktídy prichádza zaľadnenie Arktídy. Fauna a flóra sa vyvíjajú blízko modernej. Objavujú sa prví predkovia moderného človeka.

10. fáza(modernosť). Medzi litosférou a zemským jadrom prúdy magmy stúpajú a klesajú, cez trhliny v kôre sa lámu nahor. Fragmenty oceánskej kôry klesajú až do samotného jadra a potom sa vznášajú a možno vytvárajú nové ostrovy. Litosférické dosky na seba narážajú a sú neustále ovplyvňované prúdmi magmy. Tam, kde sa dosky rozchádzajú, vznikajú nové segmenty litosféry. Neustále prebieha proces diferenciácie pozemskej hmoty, ktorý premieňa stav všetkých geologických obalov Zeme vrátane jadra.

Záver

Zem je vyčlenená samotnou prírodou: v slnečnej sústave sú rozvinuté formy života iba na tejto planéte, iba na nej miestne usporiadanie hmoty dosiahlo nezvyčajne vysokú úroveň a pokračuje vo všeobecnej línii vývoja hmoty. Práve na Zemi prešla najkomplikovanejšia etapa sebaorganizácie, ktorá znamená hlboký kvalitatívny skok k najvyšším formám poriadku.

Zem je najväčšia planéta vo svojej skupine. Ako však ukazujú odhady, aj také rozmery a hmotnosť sa ukážu ako minimálne, pri ktorých je planéta schopná udržať si svoju plynnú atmosféru. Zem intenzívne stráca vodík a niektoré ďalšie ľahké plyny, čo potvrdzujú pozorovania takzvaného zemského oblaku.

Atmosféra Zeme sa zásadne líši od atmosfér iných planét: má nízky obsah oxidu uhličitého, vysoký obsah molekulárneho kyslíka a relatívne vysoký obsah vodnej pary. Existujú dva dôvody, prečo sa zemská atmosféra rozlišuje: voda oceánov a morí dobre absorbuje oxid uhličitý a biosféra nasýti atmosféru molekulárnym kyslíkom vytvoreným v procese fotosyntézy rastlín. Výpočty ukazujú, že ak uvoľníme všetok oxid uhličitý absorbovaný a viazaný v oceánoch a súčasne odstránime z atmosféry všetok kyslík nahromadený v dôsledku života rastlín, potom by sa zloženie zemskej atmosféry v jej hlavných črtách podobalo zloženie atmosféry Venuše a Marsu.

V zemskej atmosfére vytvára nasýtená vodná para vrstvu mrakov, ktorá pokrýva významnú časť planéty. Zemské oblaky sú základným prvkom kolobehu vody, ktorý sa na našej planéte vyskytuje v systéme hydrosféra – atmosféra – pevnina.

V dnešnej dobe na Zemi aktívne prebiehajú tektonické procesy geologická históriaďaleko od dokončenia. Z času na čas sa ozveny planetárnej aktivity prejavia s takou silou, že spôsobia lokálne katastrofické otrasy, ktoré ovplyvňujú prírodu a ľudskú civilizáciu. Paleontológovia tvrdia, že v ére ranej mladosti Zeme bola jej tektonická aktivita ešte vyššia. Moderný reliéf planéty sa vyvinul a naďalej mení pod vplyvom kombinovaného pôsobenia tektonických, hydrosférických, atmosférických a biologických procesov na jej povrchu.

Bibliografia

1. V.F. Tulinov "Koncepcie moderných prírodných vied": Učebnica pre vysoké školy. - M .: UNITI-DANA, 2004

2. A.V. Byalko "Naša planéta - Zem" - M. Nauka, 1989

3. G.V. Voitkevich "Základy teórie pôvodu Zeme" - M Nedra, 1988

4. Fyzická encyklopédia. Tt. 1-5. - M. Veľká ruská encyklopédia, 1988-1998.

Úvod………………………………………………………………………………..3

1. História Zeme………………………………………..…………………………4

2. Seizmický model stavby Zeme………………………………...6

3. Geologická stavba Zeme………………………………………...9

Záver……………………………………………………………………………….. 13

Referencie……………………………………………………………………… 15

INŠTITÚT HOSPODÁRSTVA A PODNIKANIA

Extramurálna

ESAY

Na tému „Koncepcie moderných prírodných vied“

na tému "Štruktúra Zeme"

Študentka skupiny 06-H11z Surkova V.V.

Vedecký poradca E. M. Permyakov

Vnútorná štruktúra Zeme

Nedávno americký geofyzik M. Herndon vyslovil hypotézu, že v strede Zeme sa nachádza prirodzený „jadrový reaktor“ uránu a plutónia (alebo tória) s priemerom len 8 km. Táto hypotéza je schopná vysvetliť obrátenie zemského magnetického poľa, ku ktorému dochádza každých 200 000 rokov. Ak sa tento predpoklad potvrdí, potom život na Zemi môže skončiť o 2 miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo, keďže urán aj plutónium veľmi rýchlo vyhoria. Ich vyčerpanie povedie k zániku magnetického poľa, ktoré chráni Zem pred krátkovlnným slnečným žiarením a v dôsledku toho k zániku všetkých foriem biologického života. Túto teóriu komentoval člen korešpondent Ruskej akadémie vied V.P. Trubitsyn: „Urán aj tórium sú veľmi ťažké prvky, ktoré v procese diferenciácie primárnej látky planéty môžu klesnúť do stredu Zeme. Ale na atómovej úrovni sú unášané ľahkými prvkami, ktoré sú unášané do zemskej kôry, a preto sa všetky ložiská uránu nachádzajú v najvrchnejšej vrstve kôry. To znamená, že ak by sa tieto prvky koncentrovali aj vo forme zhlukov, mohli by zostúpiť do jadra, ale podľa prevládajúcich predstáv by ich mal byť malý počet. Preto, aby sme mohli urobiť vyhlásenia o uránovom jadre Zeme, je potrebné poskytnúť rozumnejší odhad množstva uránu, ktoré sa dostalo do železného jadra. Sleduje tiež štruktúru Zeme

Na jeseň 2002 profesor Harvardskej univerzity A. Dzewonski a jeho študent M. Ishii na základe analýzy údajov z viac ako 300 000 seizmických udalostí zozbieraných počas 30 rokov navrhli nový model, podľa ktorého tzv. “ jadro leží vo vnútornom jadre, ktoré má priemer asi 600 km: Jeho prítomnosť môže byť dôkazom existencie dvoch štádií vývoja vnútorného jadra. Na potvrdenie takejto hypotézy je potrebné rozmiestniť po zemeguli ešte viac seizmografov, aby sa urobil podrobnejší výber anizotropie (závislosti fyzikálnych vlastností hmoty od smeru v jej vnútri), ktorá charakterizuje samotný stred zemegule. Zem.

Individuálna tvár planéty, podobne ako vzhľad živej bytosti, je do značnej miery určená vnútornými faktormi, ktoré vznikajú v jej hlbokých hĺbkach. Je veľmi ťažké študovať tieto interiéry, pretože materiály, ktoré tvoria Zem, sú nepriehľadné a husté, takže objem priamych údajov o podstate hlbokých zón je veľmi obmedzený. Patria sem: takzvané minerálne kamenivo (veľké horninové zložky) z prírodného superhlbokého vrtu - kimberlitová rúra v Lesote (Južná Afrika), ktorá je považovaná za predstaviteľa hornín vyskytujúcich sa v hĺbke okolo 250 km, ako ako aj jadro (valcový skalný stĺp), vyzdvihnuté z najhlbšej studne na svete (12 262 m) na polostrove Kola. Štúdium superhlbín planéty sa neobmedzuje len na toto. V 70. rokoch dvadsiateho storočia sa na území Azerbajdžanu uskutočnili vedecké kontinentálne vrty - studňa Saably (8 324 m). A v Bavorsku bol začiatkom 90. rokov minulého storočia položený ultrahlboký vrt KTB-Oberpfalz s veľkosťou viac ako 9 000 m.

Existuje veľa vtipných a zaujímavé metódyštúdie našej planéty, ale hlavné informácie o jej vnútornej štruktúre boli získané ako výsledok štúdií seizmických vĺn, ktoré sa vyskytujú pri zemetraseniach a silných výbuchoch. Každú hodinu sa na rôznych miestach Zeme zaznamená asi 10 kmitov zemského povrchu. V tomto prípade vznikajú seizmické vlny dvoch typov: pozdĺžne a priečne. Oba typy vĺn sa môžu šíriť v pevnej látke, ale v kvapalinách sa môžu šíriť iba pozdĺžne vlny. Posuny zemského povrchu zaznamenávajú seizmografy inštalované po celej zemeguli. Pozorovania rýchlosti, ktorou sa vlny šíria zemou, umožňujú geofyzikom určiť hustotu a tvrdosť hornín v hĺbkach, ktoré sú pre priamy výskum nedostupné. Porovnanie hustôt známych zo seizmických údajov a hustôt získaných v priebehu laboratórnych experimentov s horninami (kde sa modeluje teplota a tlak zodpovedajúci určitej hĺbke zeme) umožňuje vyvodiť záver o materiálovom zložení zemského vnútra. . Najnovšie údaje z geofyziky a experimenty súvisiace so štúdiom štrukturálnych premien minerálov umožnili modelovať mnohé črty štruktúry, zloženia a procesov vyskytujúcich sa v hlbinách Zeme.

V 17. storočí prekvapivá zhoda obrysov pobrežia západného pobrežia Afriky a východného pobrežia Južnej Ameriky naznačovala niektorým vedcom, že kontinenty „prechádzajú“ okolo planéty. Ale až o tri storočia neskôr, v roku 1912, nemecký meteorológ Alfred Lothar Wegener podrobne opísal svoju hypotézu kontinentálneho driftu, podľa ktorej sa relatívne polohy kontinentov menili počas celej histórie Zeme. Zároveň predložil mnoho argumentov v prospech skutočnosti, že v dávnej minulosti sa kontinenty spojili. Okrem podobnosti pobrežia objavil zhodu geologických štruktúr, kontinuitu reliktných pohorí a identitu fosílnych pozostatkov na rôznych kontinentoch. Profesor Wegener aktívne obhajoval myšlienku existencie jediného superkontinentu Pangea v minulosti, jeho rozdelenia a následného unášania vytvorených kontinentov rôznymi smermi. Táto nezvyčajná teória sa však nebrala vážne, pretože z vtedajšieho hľadiska sa zdalo úplne nepochopiteľné, že by sa obrovské kontinenty mohli nezávisle pohybovať po planéte. Sám Wegener navyše nevedel poskytnúť vhodný „mechanizmus“ schopný hýbať kontinentmi.

K oživeniu myšlienok tohto vedca došlo v dôsledku výskumu na dne oceánov. Faktom je, že vonkajší reliéf kontinentálnej kôry je dobre známy, ale dno oceánu, po mnoho storočí spoľahlivo pokryté mnohými kilometrami vody, zostalo neprístupné na štúdium a slúžilo ako nevyčerpateľný zdroj najrôznejších legiend a mýtov. Dôležitým krokom vpred v štúdiu jeho reliéfu bol vynález presného echolotu, pomocou ktorého bolo možné nepretržite merať a zaznamenávať hĺbku dna pozdĺž línie pohybu plavidla. Jedným z pozoruhodných výsledkov intenzívneho výskumu oceánskeho dna boli nové údaje o jeho topografii. Topografia dna oceánov sa dnes ľahšie mapuje vďaka satelitom, ktoré veľmi presne merajú „výšku“ morskej hladiny: presne odrážajú rozdiely v hladine mora medzi jednotlivými miestami. Namiesto plochého dna, bez akýchkoľvek zvláštnych znakov, pokrytého bahnom, boli objavené hlboké priekopy a strmé útesy, obrovské pohoria a najväčšie sopky. Na mapách sa obzvlášť výrazne vyníma stredoatlantické pohorie, ktoré presne v strede pretína Atlantický oceán.

Ukázalo sa, že dno oceánu starne, keď sa vzďaľuje od stredooceánskeho hrebeňa a „šíri sa“ z jeho centrálnej zóny rýchlosťou niekoľkých centimetrov za rok. Pôsobenie tohto procesu môže vysvetliť podobnosť obrysov kontinentálnych okrajov, ak predpokladáme, že medzi časťami rozdeleného kontinentu vzniká nový oceánsky hrebeň a dno oceánu, ktoré symetricky rastie na oboch stranách, vytvára nový oceán. . Pravdepodobne takto vznikol Atlantický oceán, uprostred ktorého leží Stredoatlantický hrebeň. Ak sa však plocha morského dna zväčší a Zem sa nerozšíri, potom sa niečo v globálnej kôre musí zrútiť, aby sa tento proces kompenzoval. Presne to sa deje na okrajoch veľkej časti Tichého oceánu. Tu sa litosférické platne zbiehajú a jedna z kolidujúcich platní sa ponorí pod druhú a ide hlboko do Zeme. Takéto kolízne miesta sú označené aktívnymi sopkami, ktoré sa tiahnu pozdĺž pobrežia Tichého oceánu a tvoria takzvaný „ohnivý kruh“.

Priame vŕtanie morského dna a určenie veku vyzdvihnutých hornín potvrdili výsledky paleomagnetických štúdií. Tieto skutočnosti tvorili základ teórie novej globálnej tektoniky alebo tektoniky litosférických platní, ktorá spôsobila skutočnú revolúciu vo vedách o Zemi a priniesla nové chápanie vonkajších obalov planéty. Hlavnou myšlienkou tejto teórie je horizontálny pohyb dosiek.

Ako sa zrodila zem

Podľa moderných kozmologických konceptov sa Zem sformovala spolu s ďalšími planétami asi pred 4,5 miliardami rokov z kúskov a úlomkov, ktoré sa točili okolo mladého Slnka. Rástla, pohlcovala hmotu okolo seba, až kým nedosiahla súčasnú veľkosť. Spočiatku bol proces rastu veľmi prudký a neustály dážď padajúcich telies mal viesť k jeho výraznému zahrievaniu, pretože kinetická energia častíc sa premieňala na teplo. Pri dopadoch vznikali krátery a látka z nich vymrštená už nedokázala prekonať silu gravitácie a padala späť a čím väčšie boli padajúce telesá, tým viac Zem zahrievali. Energia padajúcich telies sa už neuvoľňovala na povrchu, ale v hlbinách planéty, pričom nemala čas vyžarovať do vesmíru. Aj keď pôvodná zmes látok mohla byť vo veľkom meradle homogénna, zahrievanie zemskej hmoty v dôsledku gravitačného stláčania a bombardovania jej úlomkov viedlo k roztaveniu zmesi a výsledné kvapaliny sa vplyvom gravitácie oddelili od ostatných pevné časti. Postupné prerozdeľovanie látky pozdĺž hĺbky v súlade s hustotou malo viesť k jej stratifikácii do samostatných schránok. Ľahšie látky bohaté na kremík sa oddelili od hustejších, obsahujúcich železo a nikel, a vytvorili prvú zemskú kôru. Po zhruba miliarde rokov, keď sa Zem výrazne ochladila, zemská kôra stvrdla a zmenila sa na pevný vonkajší obal planéty. Zem ochladzovala zo svojho jadra veľa rôznych plynov (zvyčajne sa to stávalo pri sopečných erupciách) - ľahké, ako vodík a hélium, väčšinou unikali do vesmíru, ale keďže sila zemskej príťažlivosti bola už dosť veľká, zostalo to ťažšie. Práve tvorili základ zemskej atmosféry. Časť vodnej pary z atmosféry kondenzovala a na Zemi sa objavili oceány.

Čo teraz?

Zem nie je najväčšia, ale ani najmenšia planéta medzi svojimi susedmi. Jeho rovníkový polomer rovnajúci sa 6378 km je v dôsledku odstredivej sily vytváranej dennou rotáciou väčší ako polárny o 21 km. Tlak v strede Zeme je 3 milióny atm a hustota hmoty je asi 12 g/cm3. Hmotnosť našej planéty zistená experimentálnymi meraniami fyzikálnej konštanty gravitácie a gravitačného zrýchlenia na rovníku je 6*1024 kg, čo zodpovedá priemernej hustote hmoty 5,5 g/cm3. Hustota minerálov na povrchu je približne polovičná oproti priemernej hustote, čo znamená, že hustota hmoty v centrálnych oblastiach planéty by mala byť vyššia ako priemerná hodnota. O výraznom náraste hustoty hmoty od povrchu do stredu svedčí aj moment zotrvačnosti Zeme, ktorý závisí od rozloženia hustoty hmoty po polomere. Z útrob Zeme sa neustále uvoľňuje tepelný tok a keďže teplo sa môže prenášať len z horúceho do studeného, ​​v hĺbkach planéty musí byť teplota vyššia ako na jej povrchu. Hĺbkové vrty ukázali, že teplota sa zvyšuje s hĺbkou asi o 20 °C na kilometer a líši sa od miesta k miestu. Ak by zvyšovanie teploty pokračovalo nepretržite, potom by v samom strede Zeme dosahovalo desiatky tisíc stupňov, no geofyzikálne štúdie ukazujú, že v skutočnosti by tu mala byť teplota niekoľko tisíc stupňov.

Hrúbka zemskej kôry (vonkajšieho obalu) sa pohybuje od niekoľkých kilometrov (v oceánskych oblastiach) až po niekoľko desiatok kilometrov (v horských oblastiach kontinentov). Sféra zemskej kôry je veľmi malá, tvorí len asi 0,5 % celkovej hmotnosti planéty. Hlavným zložením kôry sú oxidy kremíka, hliníka, železa a alkalických kovov. Kontinentálna kôra, ktorá obsahuje hornú (žula) a spodnú (čadič) vrstvu pod sedimentárnou vrstvou, obsahuje najstaršie horniny Zeme, ktorých vek sa odhaduje na viac ako 3 miliardy rokov. Oceánska kôra pod sedimentárnou vrstvou obsahuje hlavne jednu vrstvu, ktorá má podobné zloženie ako čadič. Vek sedimentárneho krytu nepresahuje 100-150 miliónov rokov.

Stále záhadná vrstva Moho (pomenovaná podľa srbského seizmológa Mohoroviča, ktorý ju objavil v roku 1909) oddeľuje zemskú kôru od podložného plášťa, v ktorom sa rýchlosť šírenia seizmických vĺn prudko zvyšuje.

Plášť predstavuje asi 67% celkovej hmotnosti planéty. Pevná vrstva vrchného plášťa, siahajúca do rôznych hĺbok pod oceánmi a kontinentmi, sa spolu so zemskou kôrou nazýva litosféra – najtuhšia škrupina Zeme. Pod ním je vyznačená vrstva, kde dochádza k miernemu poklesu rýchlosti šírenia seizmických vĺn, čo poukazuje na zvláštny stav hmoty. Táto vrstva, menej viskózna a plastickejšia v porovnaní s vrstvami nad a pod, sa nazýva astenosféra. Predpokladá sa, že hmota plášťa je v nepretržitom pohybe a predpokladá sa, že v relatívne hlbokých vrstvách plášťa pri zvyšovaní teploty a tlaku dochádza k prechodu hmoty do hustejších modifikácií. Takýto prechod potvrdzujú aj experimentálne štúdie.

V spodnom plášti v hĺbke 2900 km dochádza k prudkému skoku nielen v rýchlosti pozdĺžnych vĺn, ale aj v hustote a priečne vlny tu úplne miznú, čo svedčí o zmene materiálového zloženia hornín. Toto je vonkajšia hranica zemského jadra.

Zemské jadro bolo objavené v roku 1936. Bolo mimoriadne ťažké ho zobraziť kvôli malému počtu seizmických vĺn, ktoré ho dosiahli a vracali sa na povrch. Navyše extrémne teploty a tlaky jadra sa v laboratóriu dlho ťažko reprodukovali. Zemské jadro je rozdelené na 2 samostatné oblasti: kvapalné (VONKAJŠIE JADR) a pevné (BHUTPEHHE), prechod medzi nimi leží v hĺbke 5156 km. Železo je prvok, ktorý zodpovedá seizmickým vlastnostiam jadra a je hojne distribuovaný vo vesmíre tak, že predstavuje približne 35 % jeho hmotnosti v jadre planéty. Podľa moderných údajov je vonkajším jadrom rotujúci prúd roztaveného železa a niklu, dobrý vodič elektriny. Práve s ním je spojený pôvod zemského magnetického poľa, keďže elektrické prúdy prúdiace v tekutom jadre vytvárajú globálne magnetické pole. Vrstva plášťa, ktorá je v kontakte s vonkajším jadrom, je ním ovplyvnená, pretože teploty v jadre sú vyššie ako v plášti. Na niektorých miestach táto vrstva vytvára obrovské teplo a masové toky smerujúce k povrchu Zeme – chocholy.

VNÚTORNÉ PEVNÉ JADRO nie je spojené s plášťom. Predpokladá sa, že jeho pevné skupenstvo, napriek vysokej teplote, zabezpečuje gigantický tlak v strede Zeme. Navrhuje sa, že okrem zliatin železa a niklu by mali byť v jadre prítomné aj ľahšie prvky, ako je kremík a síra, prípadne kremík a kyslík. Otázka stavu zemského jadra je stále diskutabilná. So zvyšujúcou sa vzdialenosťou od povrchu sa zvyšuje stlačenie, ktorému je látka vystavená. Výpočty ukazujú, že tlak v zemskom jadre môže dosiahnuť 3 milióny atm. Mnohé látky sú zároveň akoby pokovované – prechádzajú do kovového stavu. Existovala dokonca hypotéza, že jadro Zeme pozostáva z kovového vodíka.

Aby sme pochopili, ako geológovia vytvorili model štruktúry Zeme, musíme poznať základné vlastnosti a ich parametre, ktoré charakterizujú všetky časti Zeme. Tieto vlastnosti (alebo charakteristiky) zahŕňajú:

1. Fyzikálne - hustota, elastické magnetické vlastnosti, tlak a teplota.

2. Chemické - chemické zloženie a chemické zlúčeniny, rozloženie chemických prvkov v Zemi.

Na základe toho sa určuje výber metód na štúdium zloženia a štruktúry Zeme. Poďme sa na ne v krátkosti pozrieť.

Najprv si všimneme, že všetky metódy sú rozdelené na:

priame - založené na priamom štúdiu minerálov a hornín a ich umiestnení vo vrstvách Zeme;

· nepriame – založené na štúdiu fyzikálnych a chemických parametrov minerálov, hornín a vrstiev pomocou prístrojov.

Priamymi metódami môžeme študovať iba hornú časť Zeme, pretože. najhlbšia studňa (Kolskaya) dosiahla ~12 km. Hlbšie časti sa dajú posúdiť podľa sopečných erupcií.

Hlboká vnútorná stavba Zeme sa študuje nepriamymi metódami, predovšetkým komplexom geofyzikálnych metód. Zoberme si tie hlavné.

1.seizmická metóda(grécky seizmos - trasenie) - spolieha sa na fenomén vzniku a šírenia elastických vibrácií (alebo seizmických vĺn) v rôznych médiách. Elastické kmity vznikajú na Zemi pri zemetraseniach, pádoch meteoritov či výbuchoch a začínajú sa rôznou rýchlosťou šíriť od zdroja svojho vzniku (zdroj zemetrasenia) až na povrch Zeme. Existujú dva typy seizmických vĺn:

1-pozdĺžne P-vlny (najrýchlejšie), prechádzajú všetkými médiami – pevnými aj kvapalnými;

2-priečne S-vlny sú pomalšie a prechádzajú len pevným médiom.

Seizmické vlny počas zemetrasení sa vyskytujú v hĺbkach od 10 km do 700 km. Rýchlosť seizmických vĺn závisí od elastických vlastností a hustoty hornín, ktoré prechádzajú. Po dosiahnutí povrchu Zeme sa zdá, že cez ňu presvitajú a poskytujú predstavu o prostredí, ktoré prešli. Zmena rýchlostí dáva predstavu o heterogenite a stratifikácii Zeme. Okrem meniacich sa rýchlostí dochádza k lomu seizmických vĺn pri prechode cez heterogénne vrstvy alebo odrazu od povrchu oddeľujúceho vrstvy.

2.gravimetrická metóda vychádza zo štúdia tiažového zrýchlenia Dg, ktoré závisí nielen od zemepisnej šírky, ale aj od hustoty hmoty Zeme. Na základe štúdia tohto parametra bola stanovená heterogenita v rozložení hustoty v rôznych častiach Zeme.

3.magnetometrická metóda- na základe štúdia magnetických vlastností hmoty Zeme. Početné merania ukázali, že rôzne horniny sa navzájom líšia magnetickými vlastnosťami. To vedie k vytvoreniu oblastí s nehomogénnymi magnetickými vlastnosťami, ktoré umožňujú posúdiť štruktúru Zeme.

Porovnaním všetkých charakteristík vedci vytvorili model štruktúry Zeme, v ktorom sa rozlišujú tri hlavné oblasti (alebo geosféry):

1-Zemská kôra, 2-Zemský plášť, 3-Zemské jadro.

Každá z nich je zase rozdelená na zóny alebo vrstvy. Zvážte ich a zhrňte hlavné parametre v tabuľke.

1.zemská kôra(vrstva A) je vrchná vrstva Zeme, jej hrúbka sa pohybuje od 6-7 km do 75 km.

2.Plášť Zemeďalej rozdelené na horné (s vrstvami: B a C) a spodné (vrstva D).

3. Jadro - rozdelené na vonkajšie (vrstva E) a vnútorné (vrstva G), medzi ktorými je prechodová zóna - vrstva F.

hranica medzi zemská kôra a plášť je úsek Mohorović, medzi plášť a jadro aj ostrá hranica - úsek Gutenberg.

Z tabuľky vyplýva, že rýchlosť pozdĺžneho a šmykové vlny sa zvyšuje od povrchu do hlbších sfér Zeme.

Charakteristickým znakom horného plášťa je prítomnosť zóny, v ktorej rýchlosť priečnych vĺn prudko klesá na 0,2–0,3 km/s. Vysvetľuje to skutočnosť, že spolu s pevným stavom je plášť čiastočne reprezentovaný taveninou. Táto vrstva znížených rýchlostí sa nazýva astenosféra. Jeho hrúbka je 200-300 km, hĺbka je 100-200 km.

Na rozhraní medzi plášťom a jadrom dochádza k prudkému poklesu rýchlosti pozdĺžnych vĺn a útlmu rýchlosti priečnych vĺn. Na základe toho bol urobený predpoklad, že vonkajšie jadro je v stave taveniny.

Priemerné hodnoty hustoty podľa geosfér ukazujú jej nárast smerom k jadru.

O chemickom zložení Zeme a jej geosfér dávajú predstavu:

1- chemické zloženie zemskej kôry,

2 - chemické zloženie meteoritov.

Chemické zloženie zemskej kôry bolo študované dostatočne podrobne – je známe jej objemové chemické zloženie a úloha chemických prvkov pri tvorbe minerálov a hornín. Situácia je zložitejšia, pokiaľ ide o štúdium chemického zloženia plášťa a jadra. Nemôžeme to urobiť priamymi metódami. Preto sa používa porovnávací prístup. Východiskovým bodom je predpoklad protoplanetárnej podobnosti medzi zložením meteoritov, ktoré dopadli na Zem, a vnútornými geosférami Zeme.

Všetky meteority, ktoré zasiahli Zem, sú rozdelené do typov podľa ich zloženia:

1-železo, pozostávajú z Ni a 90 % Fe;

2-železné kamene (siderolity) pozostávajú z Fe a silikátov,

3-kameň, pozostávajúci z Fe-Mg kremičitanov a inklúzií niklu a železa.

Na základe analýzy meteoritov experimentálne štúdie a teoretické výpočty vedci naznačujú (podľa tabuľky), že chemické zloženie jadra je nikel železo. Pravda, v posledných rokoch sa objavuje názor, že okrem Fe-Ni môže jadro obsahovať nečistoty S, Si alebo O. Pre plášť je chemické spektrum určené kremičitanmi Fe-Mg, t.j. zvláštny olivín-pyroxén pyrolit tvorí spodný plášť a horný - horniny ultramafického zloženia.

Chemické zloženie zemskej kôry zahŕňa maximálne spektrum chemických prvkov, ktoré sa prejavuje v rozmanitosti doteraz známych minerálnych druhov. Kvantitatívny pomer medzi chemickými prvkami je pomerne veľký. Porovnanie najbežnejších prvkov v zemskej kôre a plášti ukazuje, že vedúcu úlohu zohrávajú Si, Al a O 2 .

Po zvážení hlavných fyzikálnych a chemických vlastností Zeme teda vidíme, že ich hodnoty nie sú rovnaké, sú rozdelené zónovo. To dáva predstavu o heterogénnej štruktúre Zeme.

Štruktúra zemskej kôry

Na štruktúre zemskej kôry sa podieľajú skôr uvažované typy hornín – vyvrelé, sedimentárne a metamorfované. Všetky horniny zemskej kôry sú podľa svojich fyzikálnych a chemických parametrov zoskupené do troch veľkých vrstiev. Zdola nahor je to: 1-čadič, 2-žula-rula, 3-sedimentárny. Tieto vrstvy v zemskej kôre sú rozložené nerovnomerne. V prvom rade je to vyjadrené kolísaním výkonu každej vrstvy. Navyše nie všetky časti zobrazujú kompletnú sadu vrstiev. Podrobnejšie štúdium preto umožnilo rozlíšiť štyri typy zemskej kôry z hľadiska zloženia, štruktúry a hrúbky: 1-kontinentálnu, 2-oceánsku, 3-subkontinentálnu, 4-suboceánsku.

1. Kontinentálny typ- má v horských štruktúrach hrúbku 35-40 km až 55-75 km, vo svojom zložení obsahuje všetky tri vrstvy. Čadičovú vrstvu tvoria horniny typu gabro a metamorfované horniny amfibolitovej a granulitovej fácie. Nazýva sa tak preto, že vo fyzikálnych parametroch sa blíži k bazaltom. Zloženie žulovej vrstvy sú ruly a granit-ruly.

2.Oceánsky typ- výrazne sa líši od kontinentálnej hrúbky (5-20 km, priemer 6-7 km) a absencia granitovo-rulovej vrstvy. Na jeho štruktúre sa podieľajú dve vrstvy: prvá vrstva je sedimentárna, tenká (do 1 km), druhá vrstva je čadičová. Niektorí vedci rozlišujú tretiu vrstvu, ktorá je pokračovaním druhej, t.j. má čadičové zloženie, ale pozostáva z ultramafických hornín plášťa, ktoré prešli serpentinizáciou.

3. Subkontinentálny typ- zahŕňa všetky tri vrstvy a má blízko ku kontinentálnej. Vyznačuje sa však menšou hrúbkou a zložením granitovej vrstvy (menej ruly a viac vulkanických hornín kyslého zloženia). Tento typ sa nachádza na hranici kontinentov a oceánov s intenzívnym prejavom vulkanizmu.

4. Podoceánsky typ- nachádza sa v hlbokých korytách zemskej kôry (vnútrozemské moria ako Čierne a Stredozemné more). Od oceánskeho typu sa líši väčšou hrúbkou sedimentárnej vrstvy až 20-25 km.

Problém tvorby zemskej kôry.

Podľa Vinogradova proces tvorby zemskej kôry prebiehal podľa princípu zónové tavenie. Podstata procesu: látka Proto-Zeme, blízka meteoritu, sa v dôsledku rádioaktívneho zahrievania roztopila a ľahšia silikátová časť vystúpila na povrch a Fe-Ni sa koncentroval v jadre. Tak došlo k formovaniu geosfér.

Je potrebné poznamenať, že zemská kôra a pevná časť horného plášťa sú spojené do litosféra, pod ktorým je astenosféra.

tektonosféra- to je litosféra a časť vrchného plášťa do hĺbky 700 km (tj do hĺbky najhlbších zdrojov zemetrasenia). Nazýva sa tak preto, lebo tu prebiehajú hlavné tektonické procesy, ktoré určujú reštrukturalizáciu tejto geosféry.