Геологічна будова планети. Землі будова
Внутрішня будова Землі
В даний час переважна більшість геологів, геохіміків, геофізиків і планетологів приймається, що Земля має умовно сферичну будову з нечіткими межами розділу (або переходу), а сфери – умовно мозаїчно-блокове. Основні сфери – земна кора, тришарова мантія та двошарове ядро Землі.
Земна кора
Земна кора становить найвищу оболонку твердої Землі. Потужність її коливається від 0 на деяких ділянках серединно-океанічних хребтів та океанських розломів до 70-75 км під гірськими спорудами Анд, Гімалаїв та Тибету. Земна кора має латеральною неоднорідністю , тобто. склад і будова земної кори різні під океанами та континентами. На підставі цього виділяються два основні типи кори – океанічна та континентальна та один тип проміжної кори.
● Океанічна кора займає Землі близько 56% земної поверхні. Потужність її зазвичай вбирається у 5-6 км і максимальна біля підніжжя континентів. У її будові виділяються три шари.
Перший шарпредставлений осадовими породами. В основному це глинисті, крем'янисті та карбонатні глибоководні пелагічні опади, причому карбонати з певної глибини зникають внаслідок розчинення. Ближче до континенту з'являється домішка уламкового матеріалу, знесеного з суші (континенту). Потужність опадів коливається від нуля в зонах спредингу до 10-15 км поблизу континентальних підніжжів (періокеанічних прогинах).
Другий шарокеанічної кори у верхній частині(2А) складений базальтами з рідкими та тонкими прошарками пелагічних опадів. Базальти нерідко мають подушкову окремість (піллоу-лави), але відзначаються і покриви масивних базальтів. У нижній частинідругого шару (2В) у базальтах розвинені паралельні дайки долеритів. Загальна потужність другого шару близько 1,5-2 км. Будова першого та другого шару океанської кори добре вивчена за допомогою підводних апаратів, драгуванням та бурінням.
Третій шарокеанічна кора складається з повнокристалічних магматичних порід основного та ультраосновного складу. У верхній частині розвинені породи типу габро, а нижня частина складена «смуговим комплексом», що складається з чергування габро та ультрамафітів. Потужність 3 шару близько 5 км. Він вивчений за даними драгування та спостережень з підводних апаратів.
Вік океанічної кори вбирається у 180 млн. років.
При вивченні складчастих поясів континентів було виявлено у яких фрагменти асоціацій порід, подібних океанським. Г Штейманом було запропоновано на початку XX століття називати їх офіолітовими комплексами(або офіолітами) і розглядати «тріаду» порід, що складається з серпентенізованих ультрамафітів, габро, базальтів та радіоляритів, як релікти океанічної кори. Підтвердження цьому було отримано лише у 60-ті роки XX століття, після публікацій статті з цієї теми А.В. Пейві.
● Континентальна кора поширена у межах континентів, а й у межах шельфових зон континентальних околиць і мікроконтинентів, розташованих усередині океанських басейнів. Загальна площа становить близько 41% земної поверхні. Середня потужність 35-40 км. На щитах та платформах континентів вона варіює від 25 до 65 км, а під гірськими спорудами сягає 70-75 км.
Континентальна кора має тришарову будову:
Перший шар- Осадовий, зазвичай називається осадовим чохлом. Потужність його коливається від нуля на щитах, підняттях фундаменту та в осьових зонах складчастих споруд до 10-20 км в екзогональних западинах плит платформ, передових та міжгірських прогинах. Він складний, переважно, осадовими породами континентального чи мілководного морського, рідше батіального (в глибоководних западинах) походження. У цьому осадовому шарі можливі покриви та сили магматичних порід, що утворюють трапові поля (трапові формації). Віковий діапазон порід осадового чохла від кайнозою до 1,7 млрд. років. Швидкість поздовжніх хвиль становить 2,0-5,0 км/сек.
Другий шарконтинентальної кори або верхній шар консолідованої кори виходить на денну поверхню на щитах, масивах або виступах платформ та в осьових частинах складчастих споруд. Він розкритий на Балтійському (Фенноскандинавському) щиті на глибину понад 12 км Кольською надглибокою свердловиною та на меншу глибину у Швеції, на Російській плиті у Саатлінській уральській свердловині, на плиті у США, у шахтах Індії та Південної Африки. Він складений кристалічними сланцями, гнейсами, амфіболітами, гранітами і гранітогнейсами, і називається гранітогнейсовим або гранітно-метаморфічнимшаром. Потужність цього шару кори досягає 15-20 км на платформах і 25-30 км у гірських спорудах. Швидкість поздовжніх хвиль становить 55-65 км/с.
Третій шарабо нижній шар консолідованої кори був виділений як гранулито-базитовийшар. Раніше передбачалося, що між другим і третім шаром існує чітка сейсмічна межа, названа на ім'я її першовідкривача кордоном Конрада (К) . Пізніше при сейсмічних дослідженнях почали виділяти навіть до 2-3 кордонів. До . Крім того, дані буріння Кольської СГ-3 не підтвердили різницю у складі порід при переході кордону Конрада. Тому в даний час більшість геологів і геофізиків розрізняють верхню і нижню кору за їх відмінними реологічними властивостями: верхня кора жорсткіша, і тендітніша, а нижня - пластичніша. Тим не менш, на підставі складу ксенолітів із трубок вибуху можна вважати, що «грануліто-базитовий» шар містить гранулити кислого та основного складу та базити. На багатьох сейсмічних профілях нижня кора характеризується наявністю численних майданчиків, що відображають, що також може, ймовірно, розглядатися як наявність пластових впроваджень магматичних порід (щось схоже на трапові поля). Швидкість поздовжніх хвиль у нижній корі 6,4-7,7 км/сек.
● Кора перехідного типу є різновидом кори між двома крайніми типами земної кори (океанської та континентальної) і може бути двох типів – субокеанської та субконтинентальної. Субокеанська корарозвинена вздовж континентальних схилів та підніжжів і, ймовірно, підстилає дно улоговин не дуже глибоких та широких окраїнних та внутрішніх морів. Потужність її вбирається у 15-20 км. Вона пронизана дайками та силами основних магматичних порід. Субокеанська кора розкрита свердловиною біля входу в Мексиканську затоку та оголена на узбережжі Червоного моря. Субконтинентальна кораутворюється в тому випадку, коли океанська кора в енсиматичних вулканічних дугах перетворюється на континентальну, але ще не досягає «зрілості». Вона має знижену (менше 25 км) потужність і нижчий рівень консолідованості. Швидкість поздовжніх хвиль у корі перехідного типу трохи більше 5,0-5,5 км/с.
● Поверхня Мохоровичіча та склад мантії. Кордон між корою і мантією досить чітко визначається по різкому стрибку швидкостей поздовжніх хвиль від 7,5-7,7 до 7,9-8,2 км/сек і вона відома як поверхня Мохоровичіча (Мохо або М) на ім'я хорватського геофізика, що виділив її. .
В океанах вона відповідає межі між полосчастим комплексом 3-го шару та серпентинізованими базіт-гіпербазитами. На континентах вона розташована на глибині 25-65 км. і до 75 км. у складчастих областях. У ряді структур виділяється до трьох поверхонь Мохо, відстані між якими можуть досягати кількох кілометрів.
За результатами вивчення ксенолітів з лав та кімберлітів із трубок вибуху передбачається, що під континентами у верхній мантії присутнім крім перидотитів еклогіти (як релікти океанської кори, що опинилися в мантії у процесі субдукції?).
Верхнячастина мантії - це "виснажена" ("деплетована") мантія. Вона збіднена кремнеземом, лугами, ураном, торем, рідкісними землями та іншими некогерентними елементами завдяки виплавленню з неї базальтових порід земної кори. Вона охоплює майже її літосферну частина. Глибше вона змінюється «невичерпною» мантією. Середній первинний склад мантії близький до шпинелевого лерцоліту або гіпотетичної суміші перидотиту та базальту у пропоції 3:1, яка була названа А.Є. Рінгвудом піролітом.
Шар Голіцинаабо середня мантія(мезосфера) – перехідна зона між верхньою та нижньою мантією. Простирається він із глибини 410 км, де відзначається різке зростання швидкостей поздовжніх хвиль, до глибини 670 км. Зростання швидкостей пояснюється збільшенням щільності речовини мантії приблизно на 10%, у зв'язку з переходом мінеральних видів в інші види з щільнішою упаковкою: наприклад, олівіна в вадслеїт, а потім вадслеїту в рингвудіт зі структурою шпинелі; піроксену у гранат.
Нижня мантіяпочинається з глибини близько 670 км і простягається до глибини 2900 км із шаром D в основі (2650-2900 км), тобто до ядра Землі. На підставі експериментальних даних передбачається, що вона повинна бути складена в основному перовскітом (MgSiO 3) та магнезіовюститом (Fe, Mg)O – продуктами подальшої зміни речовини нижньої мантії при загальному збільшенні відношення Fe/Mg.
За останніми сейсмотомографічними даними виявлено значну негомогеність мантії, а також наявність більшої кількості сейсмічних кордонів (глобальні рівні - 410, 520, 670, 900, 1700, 2200 км і проміжні - 100, 300, 0000, 1000, 2 мантії (Павленкова, 2002; Пущаровський, 1999, 2001, 2005; та ін).
За Д.Ю. Пущаровському (2005) будова мантії представляється трохи інакше, ніж вищенаведені дані згідно з традиційною моделлю (Хаїн, Ломізе, 1995):
Верхня мантіяі двох частин: верхня частина до 410 км, нижня частина 410-850 км. Між верхньою та середньою мантією виділено розділ I – 850-900 км.
Середня мантія: 900-1700 км. Розділ ІІ – 1700-2200 км.
Нижня мантія: 2200-2900 км.
● Ядро Землі за даними сейсмології складається із зовнішньої рідкої частини (2900-5146 км) та внутрішньої твердої (5146-6371 км). Склад ядра більшістю приймається залізним із домішкою нікелю, сірки або кисню або кремнію. Конвекція у зовнішньому ядрі генерує головне магнітне поле Землі. Передбачається, що на межі ядра та нижньої мантії зароджуються плюми які потім у вигляді потоку енергії або високоенергетичної речовини піднімаються вгору, формуючи в земній корі або на її поверхні магматичні породи.
Плюм мантійний – вузький, що піднімається вгору потік твердофазного речовини мантії діаметром близько100 км, який зароджується в гарячому, низькощільному прикордонному шарі, розташованому або вище сейсмічної межі на глибині 660 км, або поруч з кордоном ядро-мантія на глибині 2909 км7. За А.Ф. Грачову (2000) мантійний плюм – це прояв внутрішньоплитної магматичної активності, обумовлений процесами в нижній мантії, джерело якої може знаходитися на будь-якій глибині в нижній мантії, аж до межі ядро-мантія (шар «Д»). (На відміну від гарячої точки,де прояв внутрішньоплитної магматичної активності обумовлено процесами у верхній мантії.) Мантійні плюми характерні для дивергентних геодинамічних режимів. По Дж. Моргану (1971) плюмові процеси зароджуються ще під континентами на стадії рифтогенеза (рифтинга). З проявом мантійного плюма зв'язується формування великих склепінних піднять (діаметром до 2000 км), в яких відбуваються інтенсивні тріщинні виливи базальтів Fe-Ti-типу з коматіїтовою тенденцією, помірно збагачених легкими РЗЕ, з кислими дифференціями. . Відносини ізотопів 3 He/4 He(10 -6)>20; 143 Nd/144 Nd - 0.5126-0/5128; 87 Sr/86 Sr - 0.7042-0.7052. З мантійним плюмом пов'язується формування потужних (від 3-5 км до 15-18 км) лавових товщ архейських зеленокам'яних поясів та пізніших рифтогенних структур.
У північно-східній частині Балтійського щита, і на Кольському півострові зокрема, передбачається, що мантійні плюми зумовили формування пізньоархейських толеїтбазальтових і коматіїтових вулканітів зеленокам'яних поясів, пізньоархейського лужногранітного і анортозитового магматизму, комплексу ранньопротезних , 2003).
Плюм-тектоніка – тектоніка мантійних струменів, пов'язана із тектонікою плит. Цей зв'язок виражається в тому, що холодна літосфера, що субдукується, занурюється до межі верхньої і нижньої мантії (670 км), накопичується там, частково продавливаясь вниз, а потім через 300-400 млн. років проникає в нижню мантію, досягаючи її кордону з ядром (290 км). Це викликає зміну характеру конвекції у зовнішньому ядрі та його взаємодії з внутрішнім ядром (кордон між ними на глибині близько 4200 км) і, як компенсація припливу матеріалу зверху, освіта на межі ядро/мантія висхідних суперплюмів. Останні піднімаються до підошви літосфери, частково відчуваючи затримку межі нижньої і верхньої мантії, а тектоносфері розщеплюються більш дрібні плюми, із якими пов'язаний внутриплитный магматизм. Вони ж, мабуть, стимулюють конвекцію в астеносфері, відповідальну за переміщення літосферних плит. Процеси ж, що відбуваються в ядрі, японські автори позначають на відміну від плейт-і плюм-тектоніки, як тектоніку росту (growth teсtonics), маючи на увазі зростання внутрішнього, чисто залізо-нікелевого ядра за рахунок зовнішнього ядра, поповнюваного короваман.
Виникнення мантійних плюмів, що веде до утворення великих провінцій плато-базальтів, передує рифтогенезу у межах континентальної літосфери. Подальший розвиток може відбуватися по повному еволюційному ряду, що включає закладення потрійних сполук континентальних рифтів, подальше утончення, розрив материкової кори та початок спредингу. Однак розвиток окремо взятого плюма не може призвести до розриву материкової кори. Розрив відбувається у разі закладення системи плюмів на континенті і далі процес розколу відбувається за принципом тріщини, що просуває, від одного плюма до іншого.
Літосфера та астеносфера
Літосфераскладається із земної кори та частини верхньої мантії. Це поняття суто реологічне, на відміну кори і мантії. Вона більш жорстка і крихка, ніж більш ослаблена і пластична оболонка мантії, що підстилає, яка була виділена як астеносфера. Потужність літосфери від 3-4 км в осьових частинах серединно-океанських хребтів до 80-100 км на периферії океанів і 150-200 км і більше (до 400 км?) під щитами стародавніх платформ. Глибинні межі (150-200 км і більше) між літосферою та астеносферою визначається з великими труднощами, або зовсім не виявляються, що, ймовірно, пояснюється високою ізостатичною врівноваженістю та зменшенням контрасту між літосферою та астеносферою в прикордонній зоні, обумовленим високим геотермічним зменшенням розплаву в астеносфері і т.д.
Тектоносфера
Джерела тектонічних рухів і деформацій лежать над самій літосфері, а глибших рівнях Землі. У них залучено всю мантію аж до прикордонного шару з рідким ядром. У зв'язку з тим, що джерела рухів проявляються і в пластичному шарі верхньої мантії, що безпосередньо підстилає літосферу – астеносфері, літосферу і астеносферу нерідко поєднують в одне поняття – тектоносферияк сфери прояву тектонічних процесів. У геологічному сенсі (за речовим складом) тектоносфера ділиться на земну кору і верхню мантію до глибини приблизно 400 км, а реологічному сенсі – на літосферу і астеносферу. Кордони між цими підрозділами, як правило, не збігаються, і літосфера зазвичай включає крім кори та якусь частину верхньої мантії.
Останні матеріали
Основні закономірності татичного деформування ґрунтів
За останні 15...20 років у результаті численних експериментальних досліджень із застосуванням розглянутих вище схем випробувань отримано великі дані про поведінку ґрунтів при складному напруженому стані. Оскільки в даний час у...
Пружнопластичне деформування середовища та поверхні навантаження
Деформації пружнопластичних матеріалів, у тому числі й ґрунтів, складаються з пружних (оборотних) та залишкових (пластичних). Для складання найбільш загальних уявлень про поведінку ґрунтів при довільному навантаженні необхідно вивчити окремо закономірності.
Опис схем та результатів випробувань ґрунтів з використанням інваріантів напруженого та деформованого станів
При дослідженні ґрунтів, як і конструкційних матеріалів, теоретично пластичності прийнято розрізняти навантаження і розвантаження. Навантаженням називають процес, при якому відбувається наростання пластичних (залишкових) деформацій, а процес, що супроводжується зміною (зменшенням).
Інваріанти напруженого та деформованого станів ґрунтового середовища
Застосування інваріантів напруженого та деформованого станів у механіці ґрунтів почалося з появи та розвитку досліджень ґрунтів у приладах, що дозволяють здійснювати дво- та тривісне деформування зразків в умовах складного напруженого стану.
Про коефіцієнти стійкості та зіставлення з результатами дослідів
Так як у всіх розглянутих у цьому розділі задачах ґрунт вважається таким, що знаходиться в граничному напруженому стані, то всі результати розрахунків відповідають нагоді, коли коефіцієнт запасу стійкості к3 = 1.
Тиск ґрунту на споруди
Особливо ефективними є методи теорії граничної рівноваги в задачах визначення тиску ґрунту на споруди, зокрема підпірні стінки. При цьому зазвичай приймається заданим навантаження на поверхні ґрунту, наприклад, нормальний тиск р(х), та…
Несуча здатність основ
Найбільш типовим завданням про граничну рівновагу ґрунтового середовища є визначення несучої здатності основи під дією нормальної або похилої навантажень. Наприклад, у разі вертикальних навантажень на підставі завдання зводиться до того, що…
Процес відриву споруд від основ
Завдання оцінки умов відриву та визначення необхідного для цього зусилля виникає під час підйому суден, розрахунку тримаючої сили «мертвих» якорів, зняття з ґрунту морських гравітаційних бурових опор при їх перестановці, а…
Розв'язання плоскої та просторової задач консолідації та їх застосування
Рішень плоскої і більше просторових завдань консолідації як найпростіших залежностей, таблиць чи графіків дуже обмежене число. Є рішення для випадку докладання до поверхні двофазного ґрунту зосередженої сили.
Астрономи вивчають космос, отримують інформацію про планети і зірки незважаючи на їх величезну віддаленість. При цьому на самій Землі не менше таємниць, ніж у Всесвіті. І сьогодні вчені не знають, що всередині нашої планети. Спостерігаючи, як виливається лава при виверженні вулкана, можна подумати, що всередині Земля теж розплавлена. Але це не так.
Ядро.Центральна частина земної кулі називається ядром (рис. 83). Його радіус складає близько 3500 км. Вчені вважають, що зовнішня частина ядра знаходиться в розплавлено-рідкому стані, а внутрішня - в твердому. Температура у ньому сягає +5 000 °С. Від ядра до Землі температура і тиск поступово знижуються.
Мантія.Ядро Землі вкрите мантією. Її товща становить приблизно 2900 км. Мантію, як і ядро, ніхто ніколи не бачив. Але припускають, що що ближче до центру Землі, то тиск у ній вищий, а температура — від кількох сотень до -2 500 °С. Вважають, що мантія тверда, але одночасно розжарена.
Земна кора.Поверх мантії наша планета вкрита корою. Це верхній твердий шар Землі. У порівнянні з ядром та мантією земна кора дуже тонка. Її товща становить лише 10-70 км. Але це та земна твердь, якою ми ходимо, те-кут річки, на ній побудовані міста.
Земна кора утворена різними речовинами. Вона складається з мінералів та гірських порід. Деякі з них вам вже відомі (граніт, пісок, глина, торф та ін.). Мінерали і гірські породи розрізняються за кольором, твердістю, будовою, температурою плавлення, розчинністю у воді та іншим властивостям. Багато хто з них людина широко використовується, наприклад як паливо, у будівництві, для отримання металів. Матеріал із сайту
 |
| Граніт |
 |
| Пісок |
 |
| Торф |
Верхній шар земної кори видно у відкладеннях на схилах гір, крутих берегах річок, кар'єрах (рис. 84). А заглянути в глиб кори допомагають шахти і свердловини, які використовують для видобутку корисних копалин, наприклад, нафти і газу.
Утворилася із планетарного, була холодною. Виділення тепла при стиску при радіоактивному розпаді призвело до розігріву речовини. При його поділі більш важкі компоненти опускалися до центру планети, легені піднялися до поверхні – Земля складається з ядра, потужної оболонки – мантії та тонкої зовнішньої оболонки – .
Земне ядро- Радіус 3500 км. складається із заліза з домішкою легких елементів. Зовнішній шар ядра знаходиться у рідкому, розплавленому стані. Внутрішнє ядро радіусом 1250 км. - Тверде. Рух речовини у зовнішньому шарі ядра - причина магнітного поля Землі.
Мантія– 2900 км. (83% обсягу планети). Речовина мантії при величезному тиску знаходиться в особливому пластичному стані.
Земна коратверда, шарувата зовнішня потужністю від 5 км. під океанами та до 70 км. під гірськими спорудами материків. Складається на 90% із 8 хімічних елементів: кисню, кремнію, алюмінію, заліза, кальцію, натрію, магнію. Поєднання різних хімічних елементів утворює однорідні за фізичними властивостями природні тіла – мінерали. З складаються.
Магматичні гірські породиутворюються під час застигання (60% обсягу земної кори).
Осадові породи- результат відкладення на суші та дні океану уламків різних порід, а також залишків древніх організмів та продуктів хімічних реакцій.
У метаморфічні можуть перетворюватися різні породи під дією високого, великого, впливом розчинів і (наприклад, мармур, сланець).
Планетарний етап- 7 млрд. років тому з зародження Землі як планети і закінчився 4,5 - 5 млрд. років тому з утворенням первинних та .
Після утворення розпочався геологічний етап – формувалися різні гірські породи.
- докембрій або криптозою (час прихованого життя),
- фанерозою (час явного життя).
Живі організми криптозою ще були безскелетними і після відмирання не залишили слідів. Найбільш давні живі організми з'явилися в морях криптозою близько 3,5 млрд років тому.
У фанерозої багато тварин вже мали тверді частини тіла (панцирі, раковини, внутрішні скелети).
Фанерозою поділяється на ери:
- палеозойську (давнього життя),
- мезозойську (середнього життя)
- кайнозойську (нове життя).
Ери поділяються на періоди. Протягом них також відбувалися зміни лику планети та його органічного світу.
На початку геологічного періоду, близько 4,5 - 5 млрд. років тому, вся земна кора була ще тонкою та рухливою. Вона легко проплавлялася магмою, що впроваджується. Поступово в земній корі виділилися і стійкіші ділянки - давні платформи.
Найдавніша ділянка земної кори, має двоярусну будову. Нижній ярус складається зі зім'ятих у складки гірських порід. На фундаменті залягає платформний чи осадовий чохол. Він утворюється за рахунок опади накопичення на дні морів,
Вступ
Протягом багатьох століть питання про походження Землі залишалося монополією філософів, оскільки фактичний матеріал у цій галузі майже був відсутній. Перші наукові гіпотези щодо походження Землі та сонячної системи, засновані на астрономічних спостереженнях, були висунуті лише в XVIII столітті. З того часу не переставали з'являтися нові і нові теорії, відповідно до зростання наших космогонічних уявлень.
Першою у цьому ряду була знаменита теорія, сформульована 1755 року німецьким філософом Еммануїлом Кантом. Кант вважав, що сонячна система виникла з якоїсь первинної матерії, настільки вільно розсіяної в космосі. Частинки цієї матерії переміщалися в різних напрямках і, зіштовхуючись одна з одною, втрачали швидкість. Найбільш важкі і щільні їх під впливом сили тяжіння з'єднувалися друг з одним, утворюючи центральний потік - Сонце, яке, своєю чергою, притягувало віддалені, дрібні і легкі частки.
Таким чином, виникла деяка кількість тіл, що обертаються, траєкторії яких взаємно перетиналися. Частина цих тіл, що спочатку рухалися в протилежних напрямках, зрештою були втягнуті в єдиний потік і утворили кільця газоподібної матерії, розташовані приблизно в одній площині і обертаються навколо Сонця в одному напрямку, не заважаючи один одному. В окремих кільцях утворювалися щільніші ядра, до яких поступово притягувалися легші частинки, формуючи кулясті скупчення матерії; так складалися планети, які продовжували кружляти навколо Сонця у тій самій площині, як і початкові кільця газоподібної речовини.
1. Історія землі
Земля – це третя від Сонця планета Сонячної системи. Вона обертається навколо зірки еліптичною орбітою (дуже близькою до кругової) із середньою швидкістю 29.765 км/с на середній відстані 149.6 млн. км за період рівний 365.24 діб. Земля має супутник - Місяць, що обертається навколо Сонця на середній відстані 384 400 км. Нахил земної осі до площини екліптики становить 66033`22``. Період обертання планети навколо осі 23 год 56 хв 4.1 сек. Обертання навколо своєї осі викликає зміну дня і ночі, а нахил осі та звернення навколо Сонця - зміну пір року. Форма Землі – геоїд, приблизно – тривісний еліпсоїд, сфероїд. Середній радіус Землі складає 6371.032 км, екваторіальний – 6378.16 км, полярний – 6356.777 км. Площа поверхні земної кулі 510 млн. км2, об'єм – 1.083*1012 км2, середня щільність 5518 кг/м3. Маса Землі становить 5976*1021 кг. Земля має магнітне і тісно пов'язане з ним електричне поле. Гравітаційне поле Землі зумовлює її сферичну форму та існування атмосфери.
За сучасними космогонічними уявленнями, Земля утворилася приблизно 4.7 млрд. років тому з розсіяної в протосонячній системі газової речовини. В результаті диференціації речовини, Земля, під дією свого гравітаційного поля, в умовах розігріву земних надр виникли та розвинулися різні за хімічним складом, агрегатним станом та фізичними властивостями оболонки - геосфери: ядро (в центрі), мантія, земна кора, гідросфера, атмосфера, магнітосфера. У складі Землі переважає залізо (34.6%), кисень (29.5%), кремній (15.2%), магній (12.7%). Земна кора, мантія і внутрішня ядра тверді (зовнішня частина ядра вважається рідкою). Від поверхні Землі до центру зростають тиск, щільність та температура. Тиск у центрі планети 3.6*1011 Па, щільність близько 12.5*103 кг/м3, температура коливається від 50000 до
60000 С. Основні типи земної кори - материковий та океанічний, у перехідній зоні від материка до океану розвинена кора проміжної будови.
Більшість Землі зайнята Світовим океаном (361.1 млн. км2 ;70.8%), суша становить 149.1 млн.км2 (29.2%), і утворює шість материків та острови. Вона піднімається над рівнем світового океану в середньому на 875 м-коду (найбільша висота 8848 м-коду - гора Джомолунгма), гори займають понад 1/3 поверхні суші. Пустелі покривають приблизно 20% поверхні суші, ліси – близько 30%, льодовики – понад 10%. Середня глибина світового океану близько 3800 м (найбільша глибина 11020 м – Маріанський жолоб (впадина) у Тихому океані). Об'єм води планети становить 1370 млн. км3, середня солоність 35 г/л.
Атмосфера Землі, загальна маса якої 5.15 * 1015 т, складається з повітря - суміші переважно азоту (78.08%) і кисню (20.95%), решта - це водяні пари вуглекислий газ, а також інертний та інші гази. Максимальна температура поверхні суші 570-580 С (у тропічних пустелях Африки та Північної Америки), мінімальна – близько -900 С (у центральних районах Антарктиди).
Освіта Землі та початковий етап її розвитку відносяться до догеологічної історії. Абсолютний вік найдавніших гірських порід становить понад 3,5 млрд. років. Геологічна історія Землі ділиться на два нерівні етапи: докембрій, що займає приблизно 5/6 всього геологічного літочислення (близько 3 млрд. років), і фанерозою, що охоплює останні 570 млн. років. Близько 3-3.5 млрд. років тому внаслідок закономірної еволюції матерії Землі виникло життя, почався розвиток біосфери. Сукупність всіх живих організмів, що її населяють, так звана жива речовина Землі, справила значний вплив на розвиток атмосфери, гідросфери і осадової оболонки. новий
фактор, що надає сильний вплив на біосферу - виробнича діяльність людини, яка з'явилася на Землі менше ніж 3 млн. років тому. Високий темп зростання населення Землі (275 млн. чол у 1000 році, 1.6 млрд. чол у 1900 році та приблизно 6.3 млрд. чол у 1995 році) та посилення впливу людського суспільства на природне середовище висунули проблеми раціонального використання всіх природних ресурсів та охорони природи.
Широко відома модель внутрішньої будови Землі (розподіл її на ядро, мантію та земну кору) розроблена сейсмологами Г. Джефрісом та Б. Гутенбергом ще в першій половині XX століття. Вирішальним чинником при цьому виявилося різке зниження швидкості проходження сейсмічних хвиль усередині земної кулі на глибині 2900 км при радіусі планети 6371 км. Швидкість проходження поздовжніх сейсмічних хвиль безпосередньо над зазначеним кордоном дорівнює 136 км/с, а під ним - 81 км/с. Це і є кордон мантії та ядра.
Відповідно радіус ядра становить 3471 км. Верхнім кордоном мантії служить сейсмічний розділ Мохоровичичавиділений югославським сейсмологом А. Мохоровичічем (1857-1936) ще 1909 року. Він відокремлює земну кору від мантії. На цьому рубежі швидкості поздовжніх хвиль, що пройшли через земну кору, стрибкоподібно збільшуються з 6,7-7,6 до 7,9-8,2 км/с, проте це відбувається на різних глибинних рівнях. Під континентами глибина розділу М (тобто підошви земної кори) становить перші десятки кілометрів, причому під деякими гірськими спорудами (Памір, Анди) може сягати 60 км, тоді як під океанськими западинами, включаючи і товщу води, глибина дорівнює лише 10-12 км. . Взагалі ж земна кора у цій схемі вимальовується як тонка шкаралупа, тоді як мантія поширюється на 45% земного радіуса.
Але в середині XX століття в науку увійшли уявлення про більш дрібну глибинну будову Землі. На підставі нових сейсмологічних даних виявилося можливим розділити ядро на внутрішнє та зовнішнє, а мантію – на нижню та верхню (рис. 1). Ця модель, що набула широкого поширення, використовується і в даний час. Початок їй поклав австралійський сейсмолог К.Є. Буллен, який запропонував на початку 40-х років схему поділу Землі на зони, які позначив літерами: А – земна кора, В – зона в інтервалі глибин 33-413 км, С – зона 413-984 км, D – зона 984-2898 км, Д – 2898-4982 км, F – 4982-5121 км , G – 5121-6371 км (центр Землі). Ці зони відрізняються сейсмічними характеристиками. Пізніше зону D він розділив на зони D" (984-2700 км) та D" (2700-2900 км). В даний час ця схема значно видозмінена і лише шар D широко використовується в літературі. Його головна характеристика - зменшення градієнтів сейсмічних швидкостей в порівнянні з вище областю мантії.
Внутрішнє ядро, що має радіус 1225 км, тверде і має велику щільність - 12,5 г/см3. Зовнішнє ядрорідке, його густина 10 г/см3. На межі ядра і мантії відзначається різкий стрибок у швидкості поздовжніх хвиль, а й у щільності. У мантії вона знижується до 5,5 г/см3. Шар D", що знаходиться в безпосередньому зіткненні із зовнішнім ядром, зазнає його впливу, оскільки температури в ядрі значно перевищують температури мантії. Місцями цей шар породжує величезні, спрямовані до поверхні Землі крізь мантійні тепломасопотоки, звані плюмами. Вони можуть виявлятися на планеті у вигляді великих вулканічних областей, як, наприклад, на Гавайських островах, Ісландії та інших регіонах.
Верхня межа шару D" невизначена; її рівень від поверхні ядра може варіювати від 200 до 500 км і більше. Таким чином, можна
зробити висновок, що цей шар відбиває нерівномірне і різноінтенсивне надходження енергії ядра в область мантії.
Кордоном нижньою та верхньої мантіїу схемі служить сейсмічний розділ, що лежить на глибині 670 км. Він має глобальне поширення та обґрунтовується стрибком сейсмічних швидкостей у бік їх збільшення, а також зростанням щільності речовини нижньої мантії. Цей розділ є також межею змін мінерального складу порід у мантії.
Таким чином, нижня мантія, Укладена між глибинами 670 і 2900 км, простягається по радіусу Землі на 2230 км. Верхня мантія має внутрішній сейсмічний розділ, що добре фіксується, що проходить на глибині 410 км. При переході цієї межі зверху донизу сейсмічні швидкості різко зростають. Тут, як і нижній межі верхньої мантії, відбуваються істотні мінеральні перетворення.
Верхню частину верхньої мантії і земну кору разом виділяють як літосферу, що є верхньою твердою оболонкою Землі, в протилежність гідро-і атмосфері. Завдяки теорії тектоніки літосферних плит термін "літосфера" набув найширшого поширення. Теорія передбачає рух плит по астеносфері- розм'якшеному, частково, можливо, рідкому глибинному шарі зниженої в'язкості. Проте сейсмологія не показує витриманої просторі астеносфери. Для багатьох областей виявлено декілька астеносферних верств, розташованих по вертикалі, а також уривчастість їх по горизонталі. Особливо безперечно їх чергування фіксується в межах континентів, де глибина залягання астеносферних шарів (лінз) варіює від 100 км до багатьох сотень.
Під океанськими абісальними западинами астеносферний шар лежить на глибинах 70-80 км. і менше. Відповідно нижня межа літосфери фактично є невизначеною, а це створює великі труднощі для теорії кінематики літосферних плит, що відзначається багатьма дослідниками. Такі основи уявлень про будову Землі, що склалися до теперішнього часу. Далі звернемося до новітніх даних щодо глибинних сейсмічних рубежів, що становлять найважливішу інформацію про внутрішню будову планети.
3. Геологічна будова Землі
Історія геологічної будови Землі прийнято зображати у вигляді стадій або фаз, що послідовно з'являються один за одним. Відлік геологічного часу ведеться від початку процесу утворення Землі.
Фаза 1(4,7 – 4 млрд. років). Відбувається утворення землі з газу, пилу та планетезималей. Через війну енергії, що виділяється у процесі розпаду радіоактивних елементів, і зіткнення планетезималей Земля поступово розігрівається. Падіння Землю гігантського метеорита призводить до викиду матеріалу, з якого утворюється Місяць.
Згідно з іншою концепцією Протолуна, що знаходиться на одній із геліоцентричних орбіт, була захоплена Протоземлею, внаслідок чого утворилася подвійна система Земля – Місяць.
Дегазація Землі призводить до початку утворення атмосфери, що складається в основному з вуглекислоти, метану та аміаку. В кінці аналізованої фази за рахунок конденсації водяної пари починається утворення гідросфери.
Фаза 2(4 – 3,5 млрд. років). Виникають перші острови, протоконтиненти, складені з гірських порід, що містять переважно кремній та алюміній. Протконтиненти трохи піднімаються над ще дуже мілководними океанами.
Фаза 3(3,5 – 2,7 млрд. років). Залізо збирається в центрі Землі та утворює її рідке ядро, яке зумовлює виникнення магнітосфери. Створюються передумови появи перших організмів, бактерій. Триває формування континентальної кори.
Фаза 4(2,7 – 2,3 млрд. років). Утворюється єдиний суперконтинент. Пангея, якому протистоїть суперокеан Панталасса.
Фаза 5(2,3 – 1,5 млрд. років). Охолодження кори та літосфери призводить до розпаду суперконтиненту на блоки-мікропліти, простору між якими заповнюють опади та вулкани. В результаті виникають складчасто-надводні системи та утворюється новий суперконтинент – Пангея I. Органічний світ представлений синьо-зеленими водоростями, фотосинтезуюча діяльність яких сприяє збагаченню атмосфери киснем, що веде до подальшого розвитку органічного світу.
Фаза 6(1700 – 650 млн. років). Відбувається деструкція Пангеї I, утворення басейнів із корою океанського типу. Формуються два суперконтиненти: Гондавана, куди увійшли Південна Америка, Африка, Мадагаскар, Індія, Австралія Антарктида, та Лавразія, що включає Північну Америку, Гренландію, Європу та Азію (крім Індії). Гондвану та Лавразію поділяє море Тітс. Настають перші льодовикові епохи. Органічний світ швидко насичується багатоклітинними безскелетними організмами. З'являються перші скелетні організми (трилобіти, молюски та ін.). відбувається нафтоутворення.
Фаза 7(650 - 280 млн. років). Гірський пояс Аппалачів в Америці поєднує Гондвану з Лавразією - утворюється Пангея II. Позначаються контури
палеозойських океанів – Палеоантлантичного, Палеотетісу, Палеоазійського. Гондвану двічі охоплює покривне заледеніння. З'являються риби, пізніше – амфібії. Рослини та тварини виходять на сушу. Починається інтенсивне вуглеутворення.
Фаза 8(280 - 130 млн. років). Пангея II пронизує дедалі густішою мережею континентальних рифів, щілиноподібних рівноподібних розтягувань земної кори. Починається розколювання суперконтиненту. Африка відокремлюється від Південної Америки та Індостану, а останній – від Австралії та Антарктиди. Нарешті Австралія відокремлюється від Антарктиди. Покритонасінні рослини освоюють значні простори суші. У тваринному світі панують плазуни та земноводні, з'являються птахи та примітивні ссавці. Наприкінці періоду гинуть багато груп тварин, зокрема величезні динозаври. Причини цих явищ зазвичай бачать або у зіткненні Землі з великим астероїдом, або у різкому посиленні вулканічної діяльності. Те й інше могло призвести до глобальних змін (збільшення вмісту вуглекислоти в атмосфері, виникнення великих пожеж, позолодання), несумісних з існуванням багатьох видів тварин.
Фаза 9(130 млн. років – 600 тис. років). Великі зміни зазнають загальної конфігурації материків і океанів, зокрема Євразія відокремлюється від Північної Америки, Антарктида – від Південної Америки. Розподіл материків та океанів став дуже близьким до сучасного. На початку розглянутого періоду клімат по всій Землі теплий і вологий. Кінець періоду характеризується різкими кліматичними контрастами. Після заледенінням Антарктиди відбувається заледеніння Арктики. Складається фауна та флора, близькі до сучасних. З'являються перші предки сучасної людини.
Фаза 10(сучасність). Між літосферою та земним ядром піднімаються і опускаються потоки магми, крізь щілини в корі вони прориваються нагору. Уламки океанічної кори опускаються аж до самого ядра, а потім виринають і, можливо, утворюють нові острови. Літосферні плити стикаються один з одним і знаходяться під постійним впливом потоків магми. Там, де плити розходяться, утворюються нові сегменти літосфери. Постійно відбувається процес диференціації земної речовини, що перетворює стан усіх геологічних оболонок Землі, зокрема і ядра.
Висновок
Земля виділена самою природою: у Сонячній системі тільки на цій планеті існують розвинені форми життя, тільки на ній локальне впорядкування речовини досягло надзвичайно високого ступеня, продовжуючи загальну лінію розвитку матерії. Саме Землі пройдено найскладніший етап самоорганізації, що знаменує глибокий якісний стрибок до вищих форм упорядкованості.
Земля – найбільша планета у своїй групі. Але, як показують оцінки, навіть такі розміри та маса виявляються мінімальними, за яких планета здатна утримувати свою газову атмосферу. Земля інтенсивно втрачає водень та інші легкі гази, що підтверджують спостереження за так званим шлейфом Землі.
Атмосфера Землі кардинально відрізняється від атмосфер інших планет: у ній низький вміст вуглекислого газу, високо вміст молекулярного кисню та відносно великий вміст води. Дві причини створюють виділення атмосфери Землі: вода океанів і морів добре поглинає вуглекислий газ, а біосфера насичує атмосферу молекулярним киснем, що утворюється у процесі рослинного фотосинтезу. Розрахунки показують, що якщо звільнити всю поглинену і пов'язану в океанах вуглекислоту, прибравши одночасно з атмосфери весь накопичений в результаті життєдіяльності рослин кисень, то склад земної атмосфери у своїх основних рисах став подібним до складу атмосфер Венери і Марса.
В атмосфері Землі насичені водяні пари створюють хмарний шар, що охоплює значну частину планети. Хмари Землі входять найважливішим елементом у кругообіг води, що відбувається на нашій планеті в системі гідросфера – атмосфера – суша.
Тектонічні процеси активно протікають Землі й у наші дні, її геологічна історія далека від завершення. Іноді відлуння планетної діяльності виявляються з такою силою, що викликають локальні катастрофічні потрясіння, що відбиваються на природі та людській цивілізації. Палеонтологи стверджують, що в епоху ранньої молодості Землі її тектонічна активність була ще вищою. Сучасний рельєф планети склався і продовжує видозмінюватися під впливом спільного на її поверхні тектонічних, гідросферних, атмосферних і біологічних процесів.
Список літератури
1. В.Ф. Тулінів «Концепції сучасного природознавства»: Підручник для вузів. - М.: ЮНІТІ-ДАНА, 2004 р.
2. А.В. Бялко "Наша планета - Земля" - М. Наука, 1989 р.
3. Г.В. Войткевич «Основи теорії походження Землі» - М Надра, 1988
4. Фізична енциклопедія. Тт. 1-5. - М. Велика Російська енциклопедія, 1988-1998.
Введение………………………………………………………………………..3
1. Історія Землі…………………………………………..………………4
2. Сейсмічна модель будови Землі………………………………...6
3. Геологічна будова Землі………………………………………...9
Заключение…………………………………………………………………….13
Список литературы……………………………………………………………15
ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ І ПІДПРИЄМНИЦТВА
Заочне відділення
РЕФЕРАТ
По предмету "Концепції сучасного природознавства"
на тему «Будова Земля»
Студента групи 06-Н11з Суркової В.В.
Науковий керівник Пермяков Є.М.
У земної кулі є кілька оболонок: повітряна оболонка, водна оболонка, тверда оболонка.
Третя за віддаленістю від Сонця планета-Земля має радіус 6370 км, середню щільність-5,5 г/см2. У внутрішній будові Землі прийнято розрізняти такі шари:
земна кора- Верхній шар Землі, в якому можуть існувати живі організми. Товщина земної кори може бути від 5 до 75 км.
мантія- Твердий шар, який знаходиться нижче земної кори. Його температура досить висока, проте речовина знаходиться у твердому стані. Товщина мантії близько 3000 км.
ядро- Центральна частина земної кулі. Його радіус приблизно 3500 км. Температура всередині ядра дуже висока. Вважається, що ядро складається в основному з розплавленого металу,
ймовірно - заліза.
Земна кора
Виділяють два основні типи земної кори - континентальний та океанічний, плюс проміжний, субконтинентальний.
Земна кора тонша під океанами (близько 5 км) і товща — під материками (до 75 км). Вона неоднорідна, розрізняють три шари: базальтовий (залягає найнижче), гранітний та осадовий (верхній). Континентальна кора складається із трьох шарів, тоді як в океанічній гранітний шар відсутня. Земна кора формувалася поступово: спочатку було сформовано базальтовий шар, потім — гранітний, осадовий шар продовжує формуватися і нині.
- Речовина, з якого складається земна кора. Гірські породи поділяються на такі групи:
1. Магматичні гірські породи. Вони утворюються при затвердінні магми у товщі земної кори чи поверхні.
2. Осадові гірські породи. Вони утворюються на поверхні, формуються із продуктів руйнування чи зміни інших порід, біологічних організмів.
3. Метаморфічні гірські породи. Вони утворюються у товщі земної кори з інших гірських порід під впливом певних чинників: температури, тиску.
