Недра Земли. Внутреннее строение Земли

Движение континентов

Взглянув на карту Земли, вы можете заметить, что очертания континентов совпадают друг с другом, словно фрагменты составной шарады-загадки. Некоторые ученные полагают, что все континенты некогда (около 200 миллионов лет назад) представляли собой единое целое, образуя единый суперконтинент – Пангею. Считается, что затем материковые плиты начали расползаться, это и привело к появлению материков (см. статью «Движение материков«). Свидетельство существования Пангеи являются ископаемые окаменелости – остатки древнейших растений и животных, дошедших до нас в горных породах (см. статью «Древнейшие формы жизни«). Окаменелости одних и тех же животных были найдены на разных континентах, удаленных друг от друга на многие тысячи километров. Например, окаменелые останки листозавра, древней растительноядной рептилии, были обнаружены в Южной Африке, Азии и Антарктиде. Это доказывает, что все континенты представляли собой в древности единое целое. Некоторые ученые не признают существование Пангеи. Они утверждают, что животные могли перебираться с материка на материк по узким полоскам суши, некогда соединявшим континенты. Другие полагают, что эти животные могли попасть на стволах гигантских древних деревьев.

Поиски окаменелостей

Окаменелости часто встречаются в таких породах, как известняки и сланцы. Их можно также найти на разрезах горных пород, обнаженных при строительстве дорог. Начиная раскопки, всегда заручитесь разрешением на их проведение. Окаменелости можно отыскать в грудах камней у подножия гор. Разная окраска и типы горных пород указывает на то, что здесь можно встретить окаменелости. Чтобы извлечь их из пород, вам потребуется молоток и зубило. Записи о своих находках вы можете заносить в особый журнал.

Строение Земли постоянно меняется. Более 4,6 миллиардов лет тому назад поверхность Земли была покрыта огнедышащими вулканами, из кратеров которых извергались газы, потоки расплавленных пород и водяной пар. После их остывания началось формирование земной коры. Пар конденсировался и выпадал на землю в виде ливневых дождей, которые постепенно заполняли пространство будущих морей.

На протяжении многих миллионов лет Земля прошла через разные этапы своего развития. На дне высохших морей иногда находят окаменелые остатки простейших древних организмов. Первыми на суше появились растения. Позднее из приморских болот и мелководных морей на сушу стали выбираться первые животные. У них развились особые органы – лимбы, позволяющие дышать воздухом.

Постоянно меняющаяся планета

Около 65 миллионов лет назад случилось нечто, повлекшее за собой гибель 75% видов животных, обитавших тогда на Земле, в том числе и динозавров. Как свидетельствуют окаменелости, это произошло за сравнительно короткий период. Динозавры жили на Земле примерно 140 миллионов лет назад. Существует немало теорий, объясняющих причины их вымирание. Может быть болота и озера, в которых жило большинство динозавров, начали активно высыхать. Возможно, эти древние гиганты не сумели приспособиться к изменениям температуры на Земле. Или основная масса растений, которыми питались растительноядные динозавры, погибла в результате изменений климата, что повлекло за собой вымирание сначала растительноядных, а затем хищных динозавров. Одна из теорий объясняет это вымирание столкновением Земли с громадным астероидом, после чего над поверхностью планеты поднялись огромные плотные тучи пыли, на долгие годы закрывшие солнечный свет.

Мантия

Часть Земли, которая расположилась под земной корой, называется мантия. Это самая объемная часть, на ее массу приходиться 67%. Верхняя граница мантии находиться на глубине 30 км, а нижняя – 2900 км от поверхности. Промежуток между корой и мантией называют зоной Мохоровичича. В свой очередь сама мантия делится на несколько сфер: верхнюю (глубина до 900 км) и нижнюю мантии. Процессы, которые происходят в мантии, существенно влияют на поверхность Земли и на саму кору. Именно благодаря вязкому составу мантии, происходит движение литосферных плит, извержение вулканов, землетрясения и формирование различных рудных месторождений.

По одному из мнений ученых считается, что мантия состоит из элементов, которые во время образования планеты находились в твердом состоянии. Железо и магний объединились с диоксидом кремния и сформировали силикаты. Силикаты магния находятся в верхней части мантии, а с глубиной увеличивается количество силикатов железа. В нижней части мантии они разлагаются на оксиды. С увеличением глубины происходит значительное увеличение температуры и давления. Изучение мантии длительное время вызывает огромный интерес среди ученых всей планеты. Исследование пород, которые, по мнению ученых, входят в состав верхней и нижней мантии, привело их к выводу, что в нижней ее части находится значительно количество кремния. А для верхнего слоя характерны запасы воды, которые просачиваются туда через земную кору, а также способны подниматься обратно.

Роль атмосферы в жизни Земли

Атмосфера является источником кислорода, которым дышат люди. Однако при подъеме на высоту общее атмосферное давление падает, что приводит к снижению парциального кислородного давления.

Лёгкие человека содержат приблизительно три литра альвеолярного воздуха. Если атмосферное давление в норме, то парциальное кислородное давление в альвеолярном воздухе будет составлять 11 мм рт. ст., давление углекислых газов — 40 мм рт. ст., а водяных паров — 47 мм рт. ст. При увеличении высоты кислородное давление понижается, а давление паров воды и углекислоты в лёгких в сумме будет оставаться постоянным — приблизительно 87 мм рт. ст. Когда давление воздуха сравняется с этой величиной, кислород прекратит поступать в лёгкие.

В связи со снижением атмосферного давления на высоте 20 км, здесь будет кипеть вода и межтканевая жидкость организма в человеческом теле. Если не использовать герметическую кабину, на такой высоте человек погибнет практически мгновенно. Поэтому с точки зрения физиологических особенностей человеческого организма, «космос» берёт начало с высоты 20 км над уровнем моря.

Роль атмосферы в жизни Земли очень велика. Так, например, благодаря плотным воздушным слоям — тропосфере и стратосфере, люди защищены от радиационного воздействия. В космосе, в разреженном воздухе, на высоте свыше 36 км, действует ионизирующая радиация. На высоте свыше 40 км — ультрафиолетовая.

При подъёме над поверхностью Земли на высоту свыше 90-100 км будет наблюдаться постепенное ослабление, а затем и полное исчезновение привычных для человека явлений, наблюдаемых в нижнем атмосферном слое:

• Не распространяется звук.
• Отсутствует аэродинамическая сила и сопротивление.
• Тепло не передаётся конвекцией и т. д.

Атмосферный слой защищает Землю и все живые организмы от космической радиации, от метеоритов, отвечает за регулирование сезонных температурных колебаний, уравновешивание и выравнивание суточных. При отсутствии атмосферы на Земле суточная температура колебалась бы в пределах +/-200С˚. Атмосферный слой — это животворный «буфер» между земной поверхностью и космосом, носитель влаги и тепла, в атмосфере происходят процессы фотосинтеза и обмена энергии — важнейших биосферных процессов.

Земная кора

Земная кора представляет собой твердую оболочку Земли и является верхней частью литосферы. Большая ее часть находиться под Мировым океаном и отсюда происходит деление коры на океаническую ( занимает 21%) и континентальную (79%). Если взять общую массу планеты за 100%, то на кору приходится всего лишь 0,47 %. Для земной коры характерны постоянные горизонтальные и вертикальные движения, что приводит к образованию различных форм рельефа. Деление коры на материковую и океаническую обосновано ее отличаем в строении.

Материковая часть гораздо толще океанической, а ее граница не совпадает с береговой линией Мирового океана. С географической точки зрения считается, что прибрежные зоны, мелкие моря, заливы с глубиной до 200 метров являются продолжением континентальной части. Ведь, как показывают исследования, нахождения небольших водных объектов на той или иной территории – явление не постоянное. Океаническая часть коры начинается там, где глубина воды достигает 4 километров.

Материковую кору формируют три слоя:

• Осадочный – его толщина в некоторых местах достигает до 15 км. А свое название слой получил из-за того, что он состоит из осадков различного типа, которые в течении миллионов лет накапливались слой за слоем. Изучение этого слоя дает возможность ученым наблюдать за различными геологическими процессами, проследить этапы поднятия и опускания коры.
• Гранитный слой получил свое название в результате одинаковой скорости сейсмических волн в нем и в самом граните. Состоит он из пород кристаллического происхождения, которые образовались в результате поднятия магмы с глубин Земли.
• Базальтовый слой получил свое название так же благодаря скорости сейсмических волн в нем. Нижняя граница этого слоя может достигать 70 км в глубину и соответственно точный состав его никто не знает. По одним предположениям он состоит из базальтов, по другим – из метаморфических пород с высокой степенью метаморфизма.

Океаническая часть земной коры отличается по составу от материковой, хотя в своем строении она также имеет три слоя. Осадочный слой в океанической части в ширину достигает всего 1 км. Гранитный слой отсутствует, а на его месте находится малоизученная часть, которую чаще всего именуют как второй либо промежуточный слой. Ну и третий – это базальтовый слой, который по своему строению похож на материковый. Следует заметить, что толщина земной коры океанического типа всего 3-7 км, что гораздо меньше, чем материкового.

Строение Земной коры

Рассмотренные нами ранее типы горных пород — магматические,
осадочные и метаморфические участвуют в строении земной коры. По своим
физико-химическим параметрам все породы земной коры группируются в
три крупных слоя. Снизу вверх это: 1-базальтовый, 2-гранито-гнейсовый,
3-осадочный. Эти слои в земной коре размещены неравномерно. Прежде
всего, это выражается в колебаниях мощности каждого слоя. Кроме того,
не во всех частях наблюдается полный набор слоев. Поэтому более детальное
изучение позволило по составу, строению и мощности выделить четыре
типа земной коры: 1-континентальный, 2-океанский, 3-субконтинентальный,
4-субокеанский.

1. Континентальный тип- имеет мощность 35-40 км до 55-75 км в горных сооружениях,
содержит в своем составе все три слоя. Базальтовый слой состоит из
пород типа габбро и метаморфических пород амфиболитовой и гранулитовой
фаций. Называется он так потому, что по физическим параметрам он близок
базальтам. Гранитный слой по составу — это гнейсы и гранито-гнейсы.

2.Океанский тип — резко отличается от континентального
мощностью (5-20 км, средняя 6-7 км) и отсутствием гранито-гнейсового
слоя. В его строении участвуют два слоя: первый слой осадочный, маломощный
(до 1 км), второй слой — базальтовый. Некоторые ученые выделяют третий
слой, который является продолжением второго, т.е. имеет базальтовый
состав, но сложен ультраосновными породами мантии, подвергшихся серпентинизации.

3.Субконтинентальный тип — включает все три слоя и этим близок к континентальному.
Но отличается меньшей мощностью и составом гранитного слоя (меньше
гнейсов и больше вулканических пород кислого состава). Этот тип встречается
на границе континентов и океанов с интенсивным проявлением вулканизма.

4. Субокеанский тип — располагается в глубоких прогибах земной коры (внутриконтинентальные
моря типа Черного и Средиземного). От океанского типа отличается большей
мощностью осадочного слоя до 20-25 км.

Проблема
формирования земной коры.

По
Виноградову- процесс формирования земной коры происходил по принципу
зонной плавки. Суть процесса: вещество Протоземли, близкое
к метеоритному, в результате радиоактивного прогрева расплавлялось
и более легкая силикатная часть поднималась к поверхности, а Fe-Ni
концентрировалась в ядре. Таким образом, происходило формирование
геосфер.

Следует
отметить, что земная кора и твердая часть верхней мантии объединяются
в литосферу, ниже которой располагается астеносфера.

Тектоносфера — это литосфера и часть верхней мантии до глубин 700км
(т.е. до глубины самых глубоких очагов землетрясений). Названа так
потому, что здесь происходят основные тектонические процессы, определяющие
перестройку этой геосферы.

Природоведение

Что у Земли внутри

Внутреннее строение Земли сложное. В ее центре расположено ядро. Затем следуют мантия, занимающая большую часть объема Земли, и земная кора.

Ядро Земли делится на два слоя: внутреннее ядро и внешнее. Внутреннее ядро твердое, внешнее — жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Температура ядра достигает 6000 °С. Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля.

Мантия (в переводе с латинского языка это слово означает «покрывало») составляет 83% от объема Земли. Несмотря на высокую температуру (до 2000 °С), вещество мантии из-за большого давления находится в твердом состоянии. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой.

Земная кора — это твердая верхняя оболочка Земли. Ее толщина от 5 до 75 км, причем под материками она значительно толще, чем под океанами. Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского «релево» — поднимаю).

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок — все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам. Хотя за ними закрепилось название «горные», они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные — достаточно прочные камни, например гранит, известняк. Рыхлые — породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из трех минералов — кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие и из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

Движение материков

180 млн лет назад единый материк Пангея раскололся на два больших материка

135 млн лет назад Северная Америка начала удаляться от Европы, Африка — от Южной Америки, Индия двинулась в сторону Азии

Современное положение материков

Горные породы и минералы, которые использует человек, называют полезными ископаемыми. Земная кора — источник самых разнообразных полезных ископаемых, со многими из которых вы уже познакомились в младших классах. Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии — не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей — плит. Плиты очень медленно (со скоростью несколько сантиметров в год) движутся — скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось. В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

Границы плит Земли

Маленькая экскурсия в мир камней

Магматические горные породы — гранит, базальт и другие — составляют до 60% объема земной коры. Они образовались из магмы в результате ее остывания. Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относят песок, глину, мел, известняк. Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высоких температур и давления (мрамор, кварцит, гнейс и др.).

Горные породы

Проверьте свои знания

1. Каково внутреннее строение Земли?
2. Что представляет собой земное ядро?
3. Какими свойствами обладает вещество мантии?
4. Как называют неровности земной поверхности?
5. Что такое горные породы и минералы?
6. Что называют полезными ископаемыми?
7. Почему движутся материки?

Подумайте!

1. Почему одни участки суши медленно поднимаются, а другие опускаются?
2. Как ученые изучают состав земной коры?

Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора образована горными породами. Горные породы состоят из минералов.

Твердая оболочка — земля

Литосфера — это верхняя твердая оболочка Земли. имеющая большую прочность и переходящая в менее прочную астеносферу. Литосфера включает земную кору и верхнюю мантию до глубины примерно 200 км.  

Земная кора — верхняя твердая оболочка Земли. ограниченная снизу Мохоровичича поверхностью. Vp), к-рые на границе Мохоровичича скачкообразно возрастают с 7 5 — 7 8 до 8 1 — 8 2 км / с. Мощность континентальной коры в зависимости от тектонич. В континентальной коре различают осадочный ( Vp до 4 5 км / с), гранитный ( Vp 5 1 — 6 4 км / с) и базальтовый ( Vp 6 1 — 7 4 км / с) слои. Мощность осадочного слоя достигает 20 км, распространен он не повсеместно.  

Литосфера — земная кора, внешняя твердая оболочка земли. образованная осадочными и базальтовыми породами. Большинство организмов, обитающих в литосфере, населяют почвенный слой глубиной несколько метров.  

Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы — почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания. При нормальных природных условиях 1 см толщины плодородной почвы образуется за 125 — 400 лет. Процесс значительно ускоряется при оптимальной агротехнике, но даже в этих условиях для создания 1 см плодородного слоя требуется не менее 40 лет.  

Эта деформирующая сила не изменяет существенно формы твердой оболочки Земли. поскольку уже маленькие деформации, возникшие в оболочке, в состоянии компенсировать действие этой силы. Каждый из этих пар горбов сохраняет свое положение вдоль линии, соединяющей центр Земли соответственно с центрами Солнца и Луны. Поскольку Земля совершает вращение.  

Эта деформирующая сила не изменяет существенно формы твердой оболочки Земли. поскольку уже миленькие деформации, возникшие в оболочке, в состоянии компенсировать действие этой силы. Каждый из этих пар горбов сохраняет свое положение вдоль линии, соединяющей центр Земли соответственно с центрами Солнца и Луны. Поскольку Земля совершает вращение, горбы и впадины перемещаются по поверхности Земли и вызывают периодическое повышение и понижение уровня воды в океанах. У берегов это явление выражается в приливах и отливах. Это было бы справедливо, если бы вся поверхность Земли была покрыта водой. Очевидно, что в течение суток в данном месте бывает два прилива и два отлива.  

Эта деформирующая сила не изменяет существенно формы твердой оболочки Земли. поскольку уже маленькие деформации, возникшие в оболочке, в со-зтоянии компенсировать действие этой гилы. Каждый из этих пар горбов охраняет свое положение вдоль линии, оединяющей центр Земли соответственно; центрами Солнца и Луны.  

Относительное содержание химических элементов в земной коре — литосфере ( твердая оболочка Земли толщиной 16 — 20 км) выражается кларками в вес.  

Современная биосфера имеет вторичное происхождение и образовалась из газов, выделенных твердой оболочкой Земли после формирования планеты.  

Уравнение (13.84) использовал Томсон ( Кельвин) в его ранних исследованиях остывания внешней твердой оболочки Земли.  

Оба эти эффекта должны сказываться, например, на упругом поведении пластов горных пород внешней твердой оболочки Земли. залегающих на больших глубинах и находящихся под действием больших давлений и температур.  

Разная плотность горных пород в сиалической оболочке, различная мощность ее и разница в высотах поверхности твердой оболочки Земли над уровнем моря ( положительная в большинстве случаев в пределах суши и отрицательная в пределах океанов и морей) приводят к тому, что ускорение силы тяжести g меняется от точки к точке земной поверхности.  

Это приводит к накоплению в литосфере отрицательных а перемещения заряженных частиц в ионосфере индуцируют трические токи в твердой оболочке Земли. В целом ионосфера образует с поверхностью Земли сферический конденсатор, в котором ионосфера обладает положительными, а литосфера отрицательными статическими электрическими зарядами. Роль изолятора выполняют плотные слои атмосферы.  

Если углерод можно рассматривать как основной элемент для всей органической жизни, то кремний играет такую же роль для твердой оболочки Земли. которая представляет собой смесь различных соединений кремния с кислородом и другими элементами.  

После возникновения жизни на Земле растительные и животные организмы равномерно распределили углерод по поверхности нашей планеты, сконцентрировав основные запасы его в верхней части твердой оболочки Земли.  

Страницы:      1    2    3    4

Ядро земного шара

В самом центре нашей планеты расположилось ядро, которое занимает 31,5% от всей массы Земли. Так же как и остальные внутренние составляющие планеты, ядро состоит из нескольких частей – внешнее и внутреннее ядро. По проведенным исследованиям было выяснено, что в составе ядра преобладает железно-никелевый сплав. Внешняя часть ядра имеет радиус около 2200 км, а по составу оно более жидкое. Внутренняя часть меньше по размеру, ее радиус 1300 км и она более плотная. Наша планета имеет магнитное поле, на создание которого непосредственное влияние оказывают внутренние структуры Земли.

Это говорит о том, что ядро должно быть электропроводником. Средняя плотность вещества, которое входит в состав ядра составляет 11 т/м3. Такая плотность может быть только у металла. Точный состав ядра не может выяснить ни один ученый, так как получить образцы из центра Земли просто нереально. А вся информация, которая есть в наличии, является лишь догадками и предположениями.

Анализируя все вышесказанное, можно сделать вывод, что внутреннее строение Земли очень сложное. С одной стороны все просто – кора, мантия, ядро. Но с другой – заглянуть вовнутрь мы не можем, чтобы быть 100% уверенными в том, что там происходит. Доказано, что планета образовалась из скопления различных кусков метеоритов, астероидов, комет, пыли и грязи. Все эти частички формировали Землю без определенного порядка. А говорит это о том, что первоначально во всех сферах были куски одного и того же состава. Для того, чтобы образовались географические оболочки, чтобы произошло выделение внутренних слоев Земного шара, должны были происходить гигантские процессы.

Анализирую динамику развития земной коры, мы в очередной раз убеждаемся, что эти процессы не угасают и сейчас. Миллиарды лет происходит движение литосферных плит, образование огромных впадин, излитие лавы, формирование гор. Потом это все разрушается и воздвигается заново. Все это возможно только при наличии огромной энергии и вещества, которые не перестают выделяться с недр Земли. Выяснить причины всех этих процессов и разгадать их взаимоотношение между собой – это главная задача ученых, на разгадку которой уйдет еще не одно десятилетие.