Состав и строение земной коры. Внутреннее строение Земли

Главная особенность строения Земли – неоднородность физических свойств и дифференцированность состава вещества по радиусу с обособлением ряда оболочек. Непосредственному наблюдению доступны верхние горизонты земной коры (до глубин 15-20 км), которые вскрыты рудниками, шахтами и буровыми скважинами. Более глубокие зоны Земли исследуют с помощью комплекса геофизических методов (особое значение имеет сейсмический метод).

На основании сейсмических данных выделяют три области Земли.

Земная кора «Сиаль» (слой А по Буллену) – твердая верхняя оболочка Земли. Мощность 5-12 км под водами океанов, 30-40 км в равнинных областях и до 50-75 км в горных районах.

Мантия Земли (Сима) – ниже ЗК до глубины 2900км. Мантия подразделяется на верхнюю В и С (до 900-1000 км) и нижнюю(900-1000 до 2900 км) мантии.

Ядро Земли (Нифе). Выделяют внешнее ядро (Е) до 4980 км, переходный слой 4980-5120 км и внутреннее ядро ниже 5120 км.

ЗК отделяется от мантии достаточно резкой сейсмической границей. Этот раздел называется границей Мохоровичича.

Астеносфера – слой относительно менее плотных пород в слое В верхней мантии. Здесь наблюдается снижение скорости сейсмических волн и повышение электропроводности. Глубины астеносферного слоя различны.

Литосфера – это твердый надастеносферный слой мантии вместе с ЗК.

Земная кора . Выделяют 4 типа: континентальный, океанический, субконтинентальный, субокеанический.

Континентальный тип. Мощность его: равнины (35-40 км), горы (55-70 км). В строении участвуют осадочный слой, гранитный и базальтовый. Осадочный слой представлен осадочными породами. Гранитный – гранитами, гранитомагнитами, метаморфизованными породами. Базальтовый – базальтовыми породами.

Океанический тип, характерный для ложа Мирового океана. Мощность колеблется от 5 до 12 км. Состоит из трех слоев: осадочного (рыхлые морские осадки), базальтового (базальтовые лавы), габбро-серпентинитовым (породы магматические и основного состава).

Субконтинентальный тип. Близок к континентальному. Распространен на окраинах материков и в области островных дуг. Представлен следующими слоями: осадочно-вулканическим (0,5-5 км), гранитным (до 10 км), базальтовым (15-40 км).

Субокеанический тип. Приурочен к котловинам окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и т.д.). По строению близок к океаническому, но отличается от него повышенной мощностью осадочного слоя. В ряде случаев его мощность достигает 10 км.

Мантия . Слой В (слой Гуттенберга) – твердое агрегатное состояние, глубина до 410 км, плотность 4,3 г/см3. Слой С (слой Голицына) – 400-1000 км, выделяется по геофизике. Слой D (нижняя мантия) – D’ (1000-2700 км) и D” (2700-2900 км) имеет высокую плотность, там происходит дифференциация вещества, что сопровождается освобождением большого количества энергии.

Ядро . Слой Е (внеш.ядро) – глубина 2900-4980 км, жидкое агрегатное состояние, плотность 10 г/см3. Слой F (между внешним и внутренним ядром) – 4980-5120 км, твердое агрегатное состояние. Слой G (центральное ядро) – хим.состав Fe 90%, Ni 10%, твердое агрегатное состояние, близкое к плавлению из-за высокого давления, плотность 13-14 г/см3.

Классификация и основные признаки осадочных горных пород

Осадочные горные породы образуются в поверхностной части ЗК в результате разрушения и переотложения ранее существовавших горных пород (песчаник, глина), выпадения осадков из водных растворов (каменная соль, гипс) и жизнедеятельности организмов и растений (коралловые известнякм, уголь).

Осадочные породы менее плотные, чем магматические и метаморфические, часто пористые. Они залегают в виде пластов, толщи их характеризуются слоистостью. Осад.г.п.содержат ископаемые остатки организмов, а некоторые из них целиком состоят из раковин. В осад.г.п.заключено подавляющее большинство скоплений нефти и газа.

Все осадочные горные породы подразделяются на обломочные, глинистые, хемогенные, органогенные и смешанные.

Обломочные осад.г.п.образуются за счет накопления продуктов механического разрушения ранее существовавших пород. Глинистые породы на 50% и более состоят из глинистых минералов и тонкодисперсного материала (<0,01 мм) - пелита. Группу хемогенных составляют породы, образовавшиеся в результате выпадения из истинных и коллоидных водных растворов. Осаждение их чаще всего происходит в лагунах и озерах. В группу органогенных выделяют продукты жизнедеятельности организмов, главным образом, скелетные остатки морских, реже пресноводных беспозвоночных.

Обломочные и глинистые породы . По величине слагающих обломков различают грубообломочные, песчаные, алевритовые и пелитовые обломочные породы.

Глинистые породы занимают промежуточное положение между чисто химическими и обломочными породами. При классификации обломочных пород учитывают также форму обломков (окатанные и неокатанные), а также наличие или отсутствие цементирующего материала. Грубые обломки накапливаются вблизи разрушающихся горных пород. По мере удаления встречаются среднеобломочные (песчаные), мелкообломочные (алевритовые) и тонкообломочные (пелитовые) породы. Из обломочных и глинистых пород наиболее распространены песчаники, алевролиты и глины.

Хемогенные породы . В эту группу включают известняки, каменную соль, гипс и др.мономинеральные породы. Характерная их особенность - отсутствие органических остатков. Образуются они в результате выпадения солей из водных растворов.

Органогенные породы . Представлены известняками-ракушечниками, писчим мелом, а также углями, асфальтом, горючими сланцами и др. Они образуются в результате накопления органических остатков после отмирания животных и растений. В одних породах эти остатки видны не вооруженным глазом. Другие породы, например, писчий мел, сложены твердыми известковыми скелетами микроорганизмов. И, наконец, третьи (угли, асфальты и др) представляют собой горные породы, в которых наряду с минеральной составляющей имеются вещества органического происхождения.

Породы смешанного происхождения . Эта группа пород включает мергели, песчаные и глинистые известняки и др. Такие породы состоят из обломочного и какого-либо другого материала (химического или органического происхождения).

Физические поля Земли

Физические поля, создаваемые планетой в целом и отдельными изолиро­ванными телами, определяются совокупностью присущих каждому физическому объекту свойств. Именно поэтому особенно важное значение имеет изучение геофизических полей при исследовании физических свойств горных пород в образцах и массивах.

Гравитационное поле

Природа и характеристики гравитационного поля . Огромная масса Земли является причиной существования сил притяжения, которые воздействуют на все тела и предметы, находящиеся на ее поверхности. Пространство, в пределах которого проявляются силы притяжения Зем­ли, называется полем силы тяжести или гравитационным полем. Оно отражает характер распределения масс в недрах планеты и тесно связано с фигурой Земли. Для каждой точки земной поверхности характерна своя величина силы тяжести; в центре Земли сила тяжести равна нулю.Величина силы тяжести выражается в галах. Характеристики гравитационного поля измеряют с помощью гравимет­ров, реже маятниковыми приборами.

Среднее значение силы тяжести на поверхности Земли равно 979,7 гал. Величина силы тяжести закономерно возрастает от экватора к полюсам - от 978,04 до 983,24 гал. Для каждой точки земной поверх­ности в предположении однородности масс может быть вычислена теоре­тическая величина силы тяжести. Отклонения фактических значений силы тяжести от теоретически рассчи­танных, обусловленных неравномерным распределением масс и другими причинами, называют гравитационными аномалиями. Существенной особенностью гравитационного поля Земли является его сравнительное постоянство на определенных интервалах времени. При различных геотектонических процессах, приводящих к перемеще­нию масс и частичной перестройке структуры Земли, происходят изме­нения и в гравитационном поле. При этом по характеру, направлению и величине изменений элементов поля можно судить об особенностях тектонических процессов и их результатах. Выделяют региональные и локальные аномалии гравитационного поля. Первые занимают площади в десятки и сотни тысяч квадратных километров и отличаются большой интенсивностью (десятки - сотни миллигал). В пределах региональных аномалий проявляются локальные.

Закономерности распределения характеристик гравитационного по­ ля. Характер гравитационного поля основных структурных элементов земной коры в настоящее время считается установленным. Гравитацион­ ное поле платформенных областей со спокойным рельефом независимо от возраста кристаллического фундамента однотипно по своему харак­теру. На платформах фиксируется чередование небольших по площади положительных и отрицательных аномалий интенсивностью в десятки миллигал. Аномалии этого типа обусловлены в основном строением (распределением масс) кристаллического фундамента платформ и бо­лее глубоких горизонтов земной коры, расположенных на глубине первых десятков километров. Гравитационное поле горноскладчатых областей отличается неодно­родностью и сложным строением, зависящим от возраста (этапа гео­синклинального развития).

Изучение гравитационных полей проводится с целью выявления особенностей строения земной коры, выделения крупных тектонических нарушений, тектонического районирования земной коры, установления границ нефтегазоносных, угленосных ирудоносных зон и областей, а также для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых (железа, хромитов, меди, полиметаллов, серы, минеральных со­лей и др.).

Тепловое поле

Природа теплового поля. Тепловой режим Земли весьма сложен, пос­кольку планета находится во взаимодействии двух противоположно направленных процессов - одновременно поглощает и излучает тепло. Тепловое поле образуется за счет внешних и внутренних источников.Главным источником внешней энергии является солнечное излучение. Лучистая энергия Солнца, получаемая земной поверхностью, сос­тавляет в среднем 8,4 Дж/ (см 2 мин).

Источниками внутреннего тепла Земли являются: радиоактивный распад элементов; энергия гравитационной дифференциации вещества; остаточное тепло, сохранившееся со времен формирования планеты; экзотермический эффект полиморфных, электронных, фазовых перехо­дов и химических реакций; тепло, связанное с действием нейтрино; упругая энергия, высвобождаемая землетрясениями; теплота, обуслов­ленная процессами приливного трения, и др. В настоящее время прибли­женно оценены величины внутренней теплоты Земли и установлено, что наиболее важным из них является радиоактивность химических эле­ментов Земли, основная часть которых сосредоточена в верхней части планеты.

Строение теплового поля . Земную кору по температурным условиям делят на верхнюю (гелиотермическую) и нижнюю (геотермическую) зо­ны. В верхней зоне (до 30 - 40 м) сказывается влияние проникающего солнечного тепла. Температурные условия геотермической зоны опреде­ляются глубинным теплом. Среди колебаний температуры, вызываемых солнечной.радиацией, различают суточные, сезонные, годовые и вековые. Чем больше период колебаний поверхностных температур, тем глубже эти колебания проникают в недра.

Практическое использование тепла Земли. В современных условиях тепловая энергия недр становится конкурентоспособной с традиционными источниками энергии (уголь, нефть, газ, ядерное топливо). Кроме того, разработки геотермальных месторождений (термальные воды). Изучение теплового поля Земли необходимо также для прогнозиро­вания условий подземной разработки угольных и рудных месторожде­ний. Наконец, тепловой режим недр является индикатором месторожде­ний горючих полезных ископаемых исульфидных руд. Поэтому парамет­ры аномального теплового поля используются при поисково-разведоч­ных работах.

Магнитное поле.

Природа, строение и характеристики магнитного поля . Вокруг земного шара и внутри него существует магнитное поле. По данным космических исследований, оно простирается за пределы планеты на расстояние, превышающее десятикратный радиус Земли, образуя магнитосферу.

Магнитное поле Земли влияет на ориентировку ферромагнитных минералов (магнетита, ильменита, титаномагнетита, гематита, пирроти­на) в горных породах. Это влияние осуществляется, когда твердые ферромагнитные минералы плавают в расплаве при застывании извер­женных пород, или в растворе при образовании осадочных пород. Силь­нее всего реагируют на магнитное поле Земли ультраосновные и основ­ные изверженные породы (базальты, габбро, перидотиты, серпентиниты) и красноцветные континентальные пески осадочного генезиса. На основа­нии изучения ориентировки ферромагнитных минералов (но только в совершенно неизмененных и недислоцированных породах) можно опре­делить направление магнитного поля в период образования соответствую­щей горной породы. Эти исследования палеомагнетизма, т.е. "ископае­мой" намагниченности пород, в настоящее время приобретают большое значение.

По магнитным свойствам горные породы существенно различаются и могут быть разделены на высокомагнитные, слабомагнитные и прак­тически немагнитные. Как правило, с уменьшением основности пород ослабевают их магнитные свойства, которые по этому признаку могут быть составлены в следующий ряд: ультраосновные, основные, средние и кислые магматические образования, терригенные, органогенные и гид­рохимические осадочные породы.

Поскольку породы с повышенными магнитными свойствами обычно образуют изолированные тела и пласты среди слабомагнитных пород, мор­фология их выделения определяет структуру и форму магнитных аномалий. Региональные и локальные маг­нитные аномалии отличаются друг от друга порядками, интенсивностью, градиентами, площадями, протяжен­ностью, очертаниями в плане и вер­тикальном разрезе.

К числу крупнейших в мире локальных магнитных аномалий принад­лежит Курская, обусловленная сравнительно неглубоким залеганием железистых кварцитов. Здесь значения магнитного склонения меняются от 10 до 180°, а наклонения от 40 до 90°.

Изучение аномального магнитного поля, получаемого в результате аэромагнитных, гидромагнитных и наземных съемок, в настоящее время широко используется для исследования строения земной коры, для поисков и разведки разнообразных полезных ископаемых.

Тесно связано с магнетизмом Земли ее естественное электрическое (теллурическое) поле, которое из всех физических полей планеты менее всего изучено. В настоящее время имеется слишком мало сведений о структуре и временных вариациях электрического поля. Не установ­лены с достаточной достоверностью внешние и внутренние факторы, обусловливающие электрическое поле.

Предполагается (Т.Рикитаки), что помимо искусственных нарушений почти все флуктуации теллурических токов вызываются электромагнит­ной индукцией внутри Земли за счет изменений во времени внешнего магнитного поля. К факторам, вызывающим теллурические токи, отно­сятся" также: стратосферно-электрические. процессы (колебания ионо­сферы, полярные сияния).; погранично-электрические процессы (фильт-рационно-электрические процессы, конвекционные токи в нижних слоях атмосферы, грозовые процессы и т.д.); литосферно-электрические про­цессы (контактные напряжения, термоэлектрические и электрохимичес­кие процессы); геомагнитные вариации, вызванные океаническими приливными токами; связанные с землетрясениями; с вулканической активностью; глубинные термодинамические процессы.

В настоящее время на основе использования естественного электри­ческого поля Земли разработаны геофизические методы изучения внут­ренней структуры земной коры, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Типы залегания осадочных пород (согласное, несогласное, горизонтальное, моноклинальное, складчатое, клиноформы)

Первичной формой залегания осадочных горных пород является слой, или пласт. Пластом (слоем) называется геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя параллельными поверхностями напластования, имеющее примерно постоянную мощность и занимающее значительную площадь. Ряд слоев или пластов, перекрывающих (налегающих) и подстилающих друг друга и объединяющихся по какому-либо признаку (геологическому возрасту, происхождению, петрографическому признаку и т.д.), называют свитой . Слои горных пород можно наблюдать в обнажениях. Обнажением слоев (пластов) горных пород называется выход их на поверхность Земли.

Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется по­дошвой , сверху - кровлей . Наиболее выдержаны по мощности на больших про­странствах пласты осадочных морских пород. Менее выдержанной мощностью пластов отличаются континентальные отложения, для которых характерны также линзовидные и гнездообразные формы залегания.

Первоначальное залегание осадков в большинстве случаев почти горизонтальное. Всякое отклонение пластов от первоначального горизонтального залегания называется дислокацией (нарушением). Дислокации бывают без разрыва сплошности слоев (пликативные дислокации ) и с разрывом (дизъюнктивные дислокации ). Все дислокации являются результатом движений в земной коре.

При согласном залегании пород границы пластов прак­тически параллельны. Такое положение границ со­храняется и при наклонном и складчатом залегании пластов. Характерной особенностью согласного зале­гания, также является последовательное залегание более молодых пластов на более древних. Формирование пород проис­ходило в условиях последовательного погружения и непрерыв­ного накопления осадков.

При более сложном геологическом развитии породы могут оказаться в условиях несогласного залегания . Особен­ностью этого вида залегания является наличие в разрезе так на­зываемой поверхности размыва (несогласия) , свидетель­ствующей о наличии перерыва в осадконакоплении. По этой поверхности происходит контакт пород со значительной разницей в возрасте.

Дельтовые отложения: условия образования, литологический состав, условия залегания, палеогеографические карты.

Якушова «Общая геология»: Дельта . Когда река впадает в море, наблюдается резкое паде­ние скорости течения и весь обломочный материал, приносимый рекой, выпадает на дно прибрежной части водоема, образуя под­робный конус выноса. Постепенно нарастая в сторону моря в ши­рину и высоту, он начинает выступать на поверхности в виде дель­ты с вершиной, обращенной к реке, и с расширяющимся и нак­лонным в сторону моря основанием. Термин «дельта» был впервые использован применительно к конусу выноса Нила благодаря сход­ству его формы с греческой буквой ∆. Дельты образуются при от­носительно небольшой глубине моря, обилии приносимого рекой к устью обломочного материала, отсутствии приливов и отливов и сильных вдольбереговых течений и, главное, при преобладании скорости аккумуляции осадков над скоростью тектонических опу­сканий или их равенстве. Наземная дельта переходит в подводную дельту, или авандельту. Если море относительно мелкое, русло реки быстро загромождается наносами и уже не может пропу­стить через себя все количество поступающей речной воды. Вслед­ствие этого река ищет выход из создавшегося подпора, прорывает берега и образует новые дополнительные русла. В результате в устьевой части рек образуется система ветвящихся русел, назы­ваемых рукавами, или протоками. Ярким примером многорукавной дельты является дельта р. Вол­ги (рис. 7.21). Протоки разбивают дельту на отдельные мелкие и крупные острова. Близ крупных проток образуются прирусловые валы - гривы, сложенные песчаным и супесчаным материалом, а между ними располагается вогнутая часть острова с суглинистым покровом, иногда занятая озером или заболоченная. В ходе развития дельты отдельные протоки постепенно мелеют, отмирают, превращаются в мелкие озера или болота. При каждом половодье дельта реки меняет свою форму: повышается, расширяется и уд­линяется в сторону моря. В результате этого в устьях ряда рек образуются обширные аллювиально-дельтовые равнины со слож­ными рельефом и соотношением различных генетических типов осадков.

Размеры дельт различны. Наибольших размеров (длина свыше 1000 км, ширина 300-400 км) достигает огромная аллювиально-дельтовая равнина, представляющая собой слившиеся дельты рек Хуанхэ и Янцзы. Близкие размеры имеет общая аллювиально-дельтовая равнина рек Брахмапутры, Ганга и примыкавшей к ним с юго-запада р. Маханади. Площадь дельт рек Тигра и Евфрата составляет 48 000 км 2 , Лены - около 28 000, Волги - около 19 000 км 2 . Рост дельт в ширину и в сторону моря идет с разной скоростью. По данным М. В. Кленовой, до регулирования стока Волги ее дельта увеличивалась в среднем на 170 м в год (см. рис. 7.21).

Для дельтовых областей характерна также миграция русла с течением времени. Так, начиная с 1852 г. главный проток р. Хуан­хэ проходит севернее Шаньдуня, а до этого он находился в юж­ной части дельты, обходил Шаньдунь с юга и впадал в море на расстоянии 480 км от своего современного устья. Ничтожная вы­сота и плоская поверхность дельты способствуют внезапным пере­менам направления течения р. Хуанхэ, что вызывает гибельные наводнения.

Своеобразна дельта р. Миссисипи. Река расширяет свое русло в сторону моря в виде глубоких протоков наподобие пальцев (дель­та типа «птичьей ноги»). Такое своеобразие дельты объясняется тем, что река приносит большое количество преимущественно тон­ких илов, которые откладываются на прирусловых частях, обра­зуя водонепроницаемые валы. Продвижение такого одного прото­ка в Мексиканский залив составляет 75 м в год. Вторая характер­ная особенность дельты р. Миссисипи - формирование ее в усло­виях прогибания земной коры при одинаковой скорости аккуму­ляции дельтовых осадков. В результате мощность дельтовых от­ложений достигает многих сотен метров. По данным А. Холмса, бурением вскрыта мощность около 600 м, а предполагаемая по гео­физическим данным действительная мощность дельтовых отложе­ний значительно больше. В то же время у ряда других рек мощ­ность дельтовых отложений не превышает нормальную мощность перстративного аллювия.

Отложения дельт . В речных дельтах встречаются различные по составу и генезису отложения: 1) аллювиальные отложения рус­ловых проток, представленные в равнинных реках песками и глинами, в горных - более грубым материалом; 2) озерные отложе­ния, образующиеся в замкнутых водоемах - отшнурованных рус­лах или пониженных частях межрусловых островов, представ­ленные преимущественно суглинистыми осадками, богатыми органическим веществом; 3) болотные отложения - торфяники, воз­никающие на месте зарастающих озер; 4) морские осадки, обра­зующиеся при нагонных волнах. Эти отложения сменяют друг друга как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, благодаря частым перемещениям русловых проток, с которыми связаны перенос и накопление русловых осадков, образование озер, различных понижений, заболачивание и другие процессы. В ряде случаев наблюдаются перевевание ветром дельтовых осад­ков и образование эоловых отложений и форм рельефа.

Помимо накопления обломочного материала в подводных дель­тах и в предустьевом пространстве моря иногда происходит вы­падение веществ, приносимых реками в растворе, главным обра­зом коллоидных (Fe, Mn, A1 и др) Под влиянием соленой мор­ской воды происходит их коагуляция (лат. «коагуляцио» - свер­тывание). В устьях рек часто наблюдается также выпадение ор­ганических коллоидов. Коагулирующее действие морской воды особенно сказывается в паводки, когда речные потоки очень мутные

Из лекций : дельтовые отложения накапливаются вне реки в виде конуса выноса. Они имеют трехслойное строение. Верхний слой – это галька, слоистость горизонтальная. Средний слой – это песок, косая слоистость. Нижний слой – это глина, горизонтальная слоистость. Эти отложения обогащены растительными осадками, а следовательно, перспективны на нефть и газ.

Методы определения возраста горных пород. Геохронологическая таблица. Местная, региональная и общая стратиграфические шкалы.

Из лекций: Абсолютный возраст – это промежуток времени, прошедший с момента образования пород, то есть года.

Относительный возраст – это возраст пород по сравнению с выше или нижележащими породами.

Определить абсолютный возраст можно с помощью методом ядерной геохронологии. Эти методы основаны на распаде радиоактивных элементов. Скорость распада постоянна и не зависит от каких-либо условий, происходящих на Земле. Зная период полураспада элемента, можно определить возраст минерала и его содержание.

Основные методы ядерной геохронологии:

Свинцовый

Рубидий-стронциевый

Радиоуглеродный

Калий-аргоновый

Калий-аргоновый метод определяет возраст пород, содержащих калий и аргон, которые образовались вблизи земной поверхности или на ней и в дальнейшем не подвергались даже слабому нагреванию и давлению. Возрастной диапазон от 100 млн.лет и старше.

Рубидий-стронциевый метод применяется только для горных пород, так как в определенных условиях между минералами могут происходить химические реакции. Возрастной диапазон от 5 млн.лет и старше.

Свинцовый метод является наиболее совершенным. Определение возраста горных пород, образующихся в течение всей геологической истории Земли, возраст метеоритов, пород планет Солнечной системы и спутников. Возрастной диапазон от 30 млн.лет и старше.

Радиоуглеродный метод применяется в археологии. Для определения возраста наиболее молодых отложений земной коры. Возрастной диапазон от 2 до 60 тыс.лет ± 200 лет.

Земля, так же, как и многие другие планеты, имеет слоистое внутреннее строение. Наша планета состоит из трех основных слоев. Внутренний слой – это ядро, наружный – земная кора, а между ними размещена мантия.

Ядро представляет собой центральную часть Земли и расположено на глубине 3000-6000 км. Радиус ядра составляет 3500 км. По мнению ученых, ядро состоит из двух частей: внешней – вероятно, жидкой, и внутренней - твердой. Температура ядра составляет около 5000 градусов. Современные представления о ядре нашей планеты получены в ходе длительных исследований и анализа полученных данных. Так, доказано, что в ядре планеты содержание железа достигает 35%, что обусловливает его характерные сейсмические свойства. Внешняя часть ядра представлена вращающимися потоками никеля и железа, которые хорошо проводят электрический ток.Происхождение магнитного поля Земли связано именно с этой частью ядра, так как глобальное магнитное поле создается электрическими токами, протекающими в жидком веществе внешнего ядра. Из-за очень высокой температуры внешнее ядро оказывает значительное влияние на соприкасающиеся с ним участки мантии. В некоторых местах возникают громадные тепломассопотоки, направленные к поверхности Земли. Внутреннее ядро Земли твердое, также имеет высокую температуру. Ученые полагают, что такое состояние внутренней части ядра обеспечивается очень высоким давлением в центре Земли, достигающим 3 млн. атмосфер. При увеличении расстояния от поверхности Земли повышается сжатие веществ, при этом многие из которых переходят в металлическое состояние.

Промежуточный слой – мантия – покрывает ядро. Мантия занимает около 80% объема нашей планеты, это самая большая часть Земли. Мантия расположена кверху от ядра, но не достигает поверхности Земли, снаружи она соприкасается с земной корой. В основном, вещество мантии находится в твердом состоянии, кроме верхнего вязкого слоя толщиной примерно 80 км. Это астеносфера, в переводе с греческого языка означает «слабый шар». По мнению ученых, вещество мантии непрерывно движется. При увеличении расстояния от земной коры в сторону ядра происходит переход вещества мантии в более плотное состояние.

Снаружи мантию покрывает земная кора – внешняя прочная оболочка. Ее толщина варьирует от нескольких километров под океанами до нескольких десятков километров в горных массивах. На долю земной коры приходится всего 0,5% общей массы нашей планеты. В состав коры входят оксиды кремния, железа, алюминия, щелочных металлов. Континентальная земная кора делится на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Океаническая земная кора состоит из осадочного и базальтового слоев.

Литосферу Земли формирует земная кора вместе с верхним слоем мантии. Литосфера слагается из тектонических литосферных плит, которые как будто «скользят» по астеносфере со скоростью от 20 до 75 мм в год. Двигающиеся друг относительно друга литосферные плиты различны по величине, а кинематику передвижения определяет тектоника плит.

Видео презентация "Внутреннее строение Земли":

Презентация "География как наука"

Похожие материалы:

На самом деле, это довольно простой вопрос, конечно, если хоть чуть-чуть представлять себе строение нашей планеты. В общем, для тех, кто пропускал географию, я не только отвечу, но еще и кратко расскажу о том, как устроена наша Земля. :)

Мощность внутренних слоев Земли

Наша планета, впрочем как и большинство других, далеко неоднородна, а представлена в виде «пирога» - расположенных друг над другом слоев. Согласно тем данным, которые получены при изучении внутреннего строения планеты, ученые смогли рассчитать приблизительную мощность каждого:

• ядро - суммарный радиус жидкой и твердой частей составляет 3500 км.;
• мантия - толщина слоя не более 2900 км.;
• кора - варьируется в пределах 10-120 км.

Таким образом, получается, что самый мощный - мантия - до 85% общей массы Земли.

Строение планеты Земля

Итак, в центральной ее части расположено ядро. Как считает большинство ученых, оно представлено двумя частями: внешней и внутренней. При этом внутренняя часть является твердой, чего не скажешь о внешнем слое. Однако это всего лишь гипотеза, основанная на длительном исследовании и глубоком анализе. Но не вызывает сомнения тот факт, что основное вещество ядра, а вернее его внутренней части, представлено железом - до 38%. Что касается внешнего слоя, то он образован медленно вращающимися потоками железа и никеля. Кстати, именно с этой особенностью связывают такое явление, как магнитное поле планеты.

Далее, по направлению к поверхности, расположена мантия - до 85% всего объема Земли, что, по сути, делает эту часть самой большой. Подавляющая часть ее представлена твердым веществом, однако верхний отдел - до 100 километров, является вязким и покрыт корой - внешней, крепкой оболочкой. В ней выделяют следующие слои:

• базальтовый;
• гранитный;
• осадочный.

Кроме этого, различают покрытую водой океаническую кору и ту, что стала основой континентов - континентальную. У каждого вида есть определенные особенности, однако главное отличие заключается в отсутствии гранитной прослойки в океаническом типе.

Методы изучения внутреннего строения и состава Земли можно разделить на две основные группы: геологические методы и геофизические методы. Геологические методы базируются на результатах непосредственного изучения толщ горных пород в обнажениях, горных выработках (шахтах, штольнях и пр.) и скважинах. При этом в распоряжении исследователей имеется весь арсенал методов исследования строения и состава, что определяет высокую степенью детальности получаемых результатов. Вместе с тем, возможности этих методов при изучении глубин планеты весьма ограничены – самая глубокая в мире скважина имеет глубину лишь -12262 м (Кольская сверхглубокая в России), ещё меньшие глубины достигнуты при бурении океанического дна (около -1500 м, бурение с борта американского исследовательского судна «Гломар Челленджер»). Таким образом, непосредственному изучению доступны глубины, не превышающие 0,19% радиуса планеты.

Сведения о глубинном строении базируются на анализе косвенных данных, полученных геофизическими методами , главным образом закономерностей изменения с глубиной различных физических параметров (электропроводности, механической добротности и т.д.), измеряемых при геофизических исследованиях. В основу разработки моделей внутреннего строения Земли положены в первую очередь результаты сейсмических исследований, опирающиеся на данные о закономерностях распространения сейсмических волн. В очагах землетрясений и мощных взрывов возникают сейсмические волны – упругие колебания. Эти волны разделяются на объёмные – распространяющиеся в недрах планеты и «просвечивающие» их подобно рентгеновским лучам, и поверхностные – распространяющиеся параллельно поверхности и «зондирующие» верхние слои планеты на глубину десятки – сотни километров.
Объемные волны, в свою очередь, разделяются на два вида – продольные и поперечные. Продольные волны, имеющие большую скорость распространения, первыми фиксируются сейсмоприёмниками, их называют первичными или Р-волнами (от англ. рrimary - первичные ), более «медленные» поперечные волны называют S-волны (от англ. secondary - вторичные ). Поперечные волны, как известно, обладают важной особенностью – они распространяются только в твёрдой среде.

На границах сред с разными свойствами происходит преломление волн, а на границах резких изменений свойств, помимо преломлённых, возникают отраженные и обменные волны. Поперечные волны могут иметь смещение, перпендикулярное плоскости падения (SH-волны) или смещение, лежащее в плоскости падения (SV-волны). При переходе границы сред с разными свойствами волны SH испытывают обычное преломление, а волны SV, кроме преломлённой и отражённой SV-волн, возбуждают P-волны. Так возникает сложная система сейсмических волн, «просвечивающих» недра планеты.

Анализируя закономерности распространения волн можно выявить неоднородности в недрах планеты - если на некоторой глубине фиксируется скачкообразное изменение скоростей распространения сейсмических волн, их преломление и отражение, можно заключить, что на этой глубине проходит граница внутренних оболочек Земли, различающихся по своим физическим свойствам.

Изучение путей и скорости распространения в недрах Земли сейсмических волн позволили разработать сейсмическую модель её внутреннего строения.

Сейсмические волны, распространяясь от очага землетрясения в глубь Земли, испытывают наиболее значительные скачкообразные изменения скорости, преломляются и отражаются на сейсмических разделах, расположенных на глубинах 33 км и 2900 км от поверхности (см. рис.). Эти резкие сейсмические границы позволяют разделить недра планеты на 3 главные внутренние геосферы – земную кору, мантию и ядро.

Земная кора от мантии отделяется резкой сейсмической границей, на которой скачкообразно возрастает скорость и продольных, и поперечных волн. Так скорость поперечных волн резко возрастает с 6,7-7,6 км/с в нижней части коры до 7,9-8,2 км/с в мантии. Эта граница была открыта в 1909 г. югославским сейсмологом Мохоровичичем и впоследствии была названа границей Мохоровичича (часто кратко называемой границей Мохо, или границей М). Средняя глубина границы составляет 33 км (нужно заметить, что это весьма приблизительное значение в силу разной мощности в разных геологических структурах); при этом под континентами глубина раздела Мохоровичича может достигать 75-80 км (что фиксируется под молодыми горными сооружениями – Андами, Памиром), под океанами она понижается, достигая минимальной мощности 3-4 км.

Ещё более резкая сейсмическая граница, разделяющая мантию и ядро, фиксируется на глубине 2900 км . На этом сейсмическом разделе скорость Р-волн скачкообразно падает с 13,6 км/с в основании мантии до 8,1 км/с в ядре; S-волны – с 7,3 км/с до 0. Исчезновение поперечных волн указывает, что внешняя часть ядра обладает свойствами жидкости. Сейсмическая граница, разделяющая ядро и мантию, была открыта в 1914 г. немецким сейсмологом Гутенбергом, и её часто называют границей Гутенберга , хотя это название и не является официальным.

Резкие изменения скорости и характера прохождения волн фиксируются на глубинах 670 км и 5150 км. Граница 670 км разделяет мантию на верхнюю мантию (33-670 км) и нижнюю мантию (670-2900 км). Граница 5150 км разделяет ядро на внешнее жидкое (2900-5150 км) и внутреннее твёрдое (5150-6371 км).

Существенные изменения отмечаются и на сейсмическом разделе 410 км , делящим верхнюю мантию на два слоя.

Полученные данные о глобальных сейсмических границах дают основание для рассмотрения современной сейсмической модели глубинного строения Земли.

Внешней оболочкой твёрдой Земли является земная кора , ограниченная границей Мохоровичича. Эта относительно маломощная оболочка, толщина которой составляет от 4-5 км под океанами до 75-80 км под континентальными горными сооружениями. В составе знмной коры отчетливо выделяется верхний осадочный слой , состоящий из неметаморфизованных осадочных пород, среди которых могут присутствовать вулканиты, и постилающая его консолидированная , или кристаллическая , кора , образованная метаморфизованными и магматическими интрузивными породами.Существуют два главных типа земной коры – континентальная и океанская, принципиально различающиеся по строению, составу, происхождению и возрасту.

Континентальная кора залегает под континентами и их подводными окраинами, имеет мощность от 35-45 км до 55-80 км, в её разрезе выделяются 3 слоя. Верхний слой, как правило, сложен осадочными породами, включающими небольшое количество слабометаморфизованных и магматических пород. Этот слой называется осадочным. Геофизически он характеризуются низкой скоростью Р-волн в диапазоне 2-5 км/с. Средняя мощность осадочного слоя около 2,5 км.
Ниже располагается верхняя кора (гранито-гнейсовый или «гранитный» слой), сложенный магматическими и метаморфическими породами богатыми кремнезёмом (в среднем соответствующими по химическому составу гранодиориту). Скорость прохождения Р-волн в данном слое составляет 5,9-6,5 км/с. В основании верхней коры выделяется сейсмический раздел Конрада, отражающий возрастание скорости сейсмических волн при переходе к нижней коре. Но этот раздел фиксируется не повсеместно: в континентальной коре часто фиксируется постепенное возрастание скоростей волн с глубиной.
Нижняя кора (гранулито-базитовый слой) отличается более высокой скоростью волн (6,7-7,5 км/с для Р-волн), что обусловлено изменением состава пород при переходе от верхней мантии. Согласно наиболее приятой модели её состав соответствует гранулиту.

В формировании континентальной коры принимают участие породы различного геологического возраста, вплоть до самых древних возрастом около 4 млрд. лет.

Океанская кора имеет относительно небольшую мощность, в среднем 6-7 км. В её разрезе в самом общем виде можно выделить 2 слоя. Верхний слой – осадочный, характеризующийся малой мощностью (в среднем около 0,4 км) и низкой скоростью Р-волн (1,6-2,5 км/с). Нижний слой – «базальтовый» - сложенный основными магматическими породами (вверху – базальтами, ниже – основными и ультраосновными интрузивными породами). Скорость продольных волн в «базальтовом» слое нарастает от 3,4-6,2 км/с в базальтах до 7-7,7 км/с в наиболее низких горизонтах коры.

Возраст древнейших пород современной океанской коры около 160 млн. лет.

Мантия представляет собой наибольшую по объёму и массе внутреннюю оболочку Земли, ограниченную сверху границей Мохо, снизу – границей Гутенберга. В её составе выделяется верхняя мантия и нижняя мантия, разделённые границей 670 км.

Верхняя мания по геофизическим особенностям разделяется на два слоя. Верхний слой - подкоровая мантия - простирается от границы Мохо до глубин 50-80 км под океанами и 200-300 км под континентами и характеризуется плавным нарастанием скорости как продольных, так и поперечных сейсмических волн, что объясняется уплотнением пород за счёт литостатического давления вышележащих толщ. Ниже подкоровой мантии до глобальной поверхности раздела 410 км расположен слой пониженных скоростей. Как следует из названия слоя, скорости сейсмических волн в нем ниже, чем в подкоровой мантии. Более того, на некоторых участках выявляются линзы, вообще не пропускающие S-волны, это даёт основание констатировать, что вещество мантии на этих участках находится в частично расплавленном состоянии. Этот слой называют астеносферой (от греч. «asthenes» - слабый и «sphair» - сфера ); термин введён в 1914 американским геологом Дж. Барреллом, в англоязычной литературе часто обозначаемый LVZ – Low Velocity Zone . Таким образом, астеносфера – это слой в верхней мантии (расположенный на глубине около 100 км под океанами и около 200 км и более под континентами), выявляемый на основании снижения скорости прохождения сейсмических волн и обладающий пониженной прочностью и вязкостью. Поверхность астеносферы хорошо устанавливается и по резкому снижению удельного сопротивления (до значений около 100 Ом . м).

Наличие пластичного астеносферного слоя, отличающегося по механическим свойствам от твёрдых вышележащих слоёв, даёт основание для выделения литосферы - твердой оболочки Земли, включающей земную кору и подкоровую мантию, расположенную выше астеносферы. Мощность литосферы составляет от 50 до 300 км. Нужно отметить, что литосфера не является монолитной каменной оболочкой планеты, а разделена на отдельные плиты, постоянно движущиеся по пластичной астеносфере. К границам литосферных плит приурочены очаги землетрясений и современного вулканизма.

Глубже раздела 410 км в верхней мантии повсеместно распространяются и P-, и S-волны, а их скорость относительно монотонно нарастает с глубиной.

В нижней мантии , отделённой резкой глобальной границей 670 км, скорость Р- и S-волн монотонно, без скачкообразных изменений, нарастает соответственно до 13,6 и 7,3 км/с вплоть до раздела Гутенберга.

Во внешнем ядре скорость Р-волн резко снижается до 8 км/с, а S-волны полностью исчезают. Исчезновение поперечных волн даёт основание предполагать, что внешнее ядро Земли находится в жидком состоянии. Ниже раздела 5150 км находится внутреннее ядро, в котором возрастает скорость Р-волн, и вновь начинают распространяться S-волны, что указывает на его твёрдое состояние.

Фундаментальный вывод из описанной выше скоростной модели Земли состоит в том, что наша планета состоит из серии концентрических оболочек, представляющих железистое ядро, силикатную мантию и алюмосиликатную кору.

Геофизическая характеристика Земли

Распределение массы между внутренними геосферами

Основная часть массы Земли (около 68%) приходится на ее относительно лёгкую, но большую по объёму мантию, при этом примерно 50% приходится на нижнюю мантию и около 18% – на верхнюю. Оставшиеся 32% общей массы Земли приходятся в основном на ядро, причем его жидкая внешняя часть (29% общей массы Земли) гораздо тяжелее, чем внутренняя твердая (около 2%). На кору остается лишь менее 1% общей массы планеты.

Плотность

Плотность оболочек закономерно возрастает к центру Земли (см. рис). Средняя плотность коры составляет 2,67 г/см 3 ; на границе Мохо она скачкообразно возрастает с 2,9-3,0 до 3,1-3,5 г/см 3 . В мантии плотность постепенно возрастает за счет сжатия силикатного вещества и фазовых переходов (перестройкой кристаллической структуры вещества в ходе «приспособления» к возрастающему давлению) от 3,3 г/см 3 в подкоровой части до 5,5 г/см 3 в низах нижней мантии. На границе Гутенберга (2900 км) плотность скачкообразно увеличивается почти вдвое – до 10 г/см 3 во внешнем ядре. Еще один скачок плотности – от 11,4 до 13,8 г/см 3 - происходит на границе внутреннего и внешнего ядра (5150 км). Эти два резких плотностных скачка имеют различную природу: на границе мантия/ядро происходит изменение химического состава вещества (переход от силикатной мантии к железному ядру), а скачок на границе 5150 км связан с изменением агрегатного состояния (переход от жидкого внешнего ядра к твердому внутреннему). В центре Земли плотность вещества достигает 14,3 г/см 3 .

Давление

Давление в недрах Земли рассчитывается на основании ее плотностной модели. Увеличение давления по мере удаления от поверхности обуславливается несколькими причинами:

сжатием за счет веса вышележащих оболочек (литостатическое давление);

фазовыми переходами в однородных по химическому составу оболочках (в частности, в мантии);

различием в химическом составе оболочек (коры и мантии, мантии и ядра).

У подошвы континентальной коры давление составляет около 1 ГПа (точнее 0,9*10 9 Па). В мантии Земли давление постепенно растет, на границе Гутенберга оно достигает 135 ГПа. Во внешнем ядре градиент роста давления увеличивается, а во внутреннем ядре, наоборот, уменьшается. Расчетные величины давления на границе между внутренним и внешним ядрами и вблизи центра Земли составляют соответственно 340 и 360 ГПа.

Температура. Источники тепловой энергии

Протекающие на поверхности и в недрах планеты геологические процессы в первую очередь обусловлены тепловой энергией. Источники энергии подразделяются на две группы: эндогенные (или внутренние источники), связанные с генерацией тепла в недрах планеты, и экзогенные (или внешние по отношению к планете). Интенсивность поступления тепловой энергии из недр к поверхности отражается в величине геотермического градиента. Геотермический градиент – приращение температуры с глубиной, выраженной в 0 С/км. «Обратной» характеристикой является геотермическая ступень – глубина в метрах, при погружении на которую температура повысится на 1 0 С. Средняя величина геотермического градиента в верхней части коры составляет 30 0 С/км и колеблется от 200 0 С/км в областях современного активного магматизма до 5 0 С/км в областях со спокойным тектоническим режимом. С глубиной величина геотермического градиента существенно уменьшается, составляя в литосфере, в среднем около 10 0 С/км, а в мантии – менее 1 0 С/км. Причина этого кроется в распределении источников тепловой энергии и характере теплопереноса.

Источниками эндогенной энергии являются следующие.
1. Энергия глубинной гравитационной дифференциации , т.е. выделение тепла при перераспределении вещества по плотности при его химических и фазовых превращениях. Основным фактором таких превращений служит давление. В качестве главного уровня выделения этой энергии рассматривается граница ядро – мантия.
2. Радиогенное тепло , возникающее при распаде радиоактивных изотопов. Согласно некоторым расчётам, этот источник определяет около 25% теплового потока, излучаемого Землёй. Однако необходимо принимать во внимание, что повышенные содержания главных долгоживущих радиоактивных изотопов – урана, тория и калия отмечаются только в верхней части континентальной коры (зона изотопного обогащения). Например, концентрация урана в гранитах достигает 3,5 10 –4 %, в осадочных породах – 3,2 10 –4 %, в то время как в океанической коре она ничтожно мала: около 1,66 10 –7 %. Таким образом, радиогенное тепло является дополнительным источником тепла в верхней части континентальной коры, что и определяет высокую величину геотермического градиента в этой области планеты.
3. Остаточное тепло , сохранившееся в недрах со времени формирования планеты.
4. Твёрдые приливы , обусловленные притяжение Луны. Переход кинетической приливной энергии в тепло происходит вследствие внутреннего трения в толщах горных пород. Доля этого источника в общем тепловом балансе невелика – около 1-2 %.

В литосфере преобладает кондуктивный (молекулярный) механизм теплопереноса, в подлитосферной мантии Земли происходит переход к преимущественно конвективному механизму теплопереноса.

Расчёты температур в недрах планеты дают следующие значения: в литосфере на глубине около 100 км температура составляет около 1300 0 С, на глубине 410 км – 1500 0 С, на глубине 670 км – 1800 0С, на границе ядра и мантии – 2500 0 С, на глубине 5150 км – 3300 0 С, в центе Земли – 3400 0 С. При этом в расчёт принимался только главный (и наиболее вероятный для глубинных зон) источник тепла – энергия глубинной гравитационной дифференциации.

Эндогенное тепло определяет протекание глобальных геоднинамических процессов. в том числе перемещение литосферных плит

На поверхности планеты важнейшую роль имеет экзогенный источник тепла – солнечное излучение. Ниже поверхности влияние солнечного тепла резко снижается. Уже на небольшой глубине (до 20-30 м) располагается пояс постоянных температур – область глубин, где температура остаётся постоянной и равна среднегодовой температуре района. Ниже пояса постоянных температур тепло связано с эндогенными источниками.

Магнетизм Земли

Земля представляет собой гигантский магнит с магнитным силовым полем и магнитными полюсами, которые располагаются поблизости от географических, но не совпадают с ними. Поэтому в показаниях магнитной стрелки компаса различают магнитное склонение и магнитное наклонение.

Магнитное склонение – это угол между направлением магнитной стрелки компаса и географическим меридианом в данной точке. Этот угол будет наибольшим на полюсах (до 90 0) и наименьшим на экваторе (7-8 0).

Магнитное наклонение – угол, образуемый наклоном магнитной стрелки к горизонту. В приближении к магнитному полюсу стрелка компаса займёт вертикальное положение.

Предполагается, что возникновение магнитного поля обусловлено системами электрических токов, возникающих при вращении Земли, в связи с конвективными движениями в жидком внешнем ядре. Суммарное магнитное поле складывается из значений главного поля Земли и поля, обусловленного ферромагнитными минералами в горных породах земной коры. Магнитные свойства характерны для минералов – ферромагнетиков, таких как магнетит (FeFe 2 O 4), гематит (Fe 2 O 3), ильменит (FeTiO 2), пирротин (Fe 1-2 S) и др., которые являются полезными ископаемыми и устанавливаются по магнитным аномалиям. Для этих минералов характерно явление остаточной намагниченности, которая наследует ориентировку магнитного поля Земли, существовавшего во время образования этих минералов. Реконструкция места положения магнитных полюсов Земли в разные геологические эпохи свидетельствует о том, что магнитное поле периодически испытывало инверсию - изменение, при котором магнитные полюсы менялись местами. Процесс изменения магнтиного знака геомагнитного поля длится от нескольких сотен до несмкольких тысяч лет и начинается с интенсивного понижения напряженности главного магнитного поля Земли практически до нуля, затем устанавливается обратная полярность и через некоторое время следует быстрое восстановление напряженности, но уже противоположного знака. Северный полюс занимал место южного и, наоборот, с примерной частотой 5 раз в 1 млн. лет. Современная ориентация магнитного поля установилась около 800 тыс. лет назад.

Земная кора в научном понимании представляет собой самую верхнюю и твердую геологическую часть оболочки нашей планеты.

Научные исследования позволяют изучить ее досконально. Этому способствуют многократные бурения скважин как на континентах, так и на океанском дне. Строение земли и земной коры на различных участках планеты отличаются и и по составу, и по характеристикам. Верхней границей земной коры является видимый рельеф, а нижней - зона разделения двух сред, которая также известна как поверхность Мохоровичича. Часто ее называют просто "граница М". Это наименование она получила благодаря хорватскому сейсмологу Мохоровичичу А. Он долгие годы наблюдал за скоростью сейсмических движений в зависимости от уровня глубины. В 1909 году он установил наличие разницы между земной корой и раскаленной мантией Земли. Граница М пролегает на том уровне, где скорость сейсмических волн повышается с 7.4 до 8.0 км/с.

Химический состав Земли

Изучая оболочки нашей планеты, ученые делали интересные и даже потрясающие выводы. Особенности строения земной коры делают ее схожей с такими же участками на Марсе и Венере. Более чем 90 % составляющих элементов ее представлены кислородом, кремнием, железом, алюминием, кальцием, калием, магнием, натрием. Сочетаясь между собой в различных комбинациях, они образуют однородные физические тела - минералы. Они могут войти в состав горных пород в разных концентрациях. Строение земной коры весьма неоднородно. Так, горные породы в обобщенном виде представляют собой агрегаты более-менее постоянного химического состава. Это самостоятельные геологические тела. Под ними понимается четко очерченная область земной коры, имеющая в своих границах одинаковое происхождение, возраст.

Горные породы по группам

1. Магматические. Название говорит само за себя. Они возникают из остывшей магмы, вытекающей из жерла древних вулканов. Строение этих пород напрямую зависит от скорости застывания лавы. Чем она больше, тем меньше кристаллы вещества. Гранит, например, сформировался в толще земной коры, а базальт появился в результате постепенного излияния магмы на ее поверхность. Многообразие таких пород довольно велико. Рассматривая строение земной коры, мы видим, что она состоит из магматических минералов на 60 %.

2. Осадочные. Это породы, которые стали результатом постепенного отложения на суше и дне океана обломков тех или иных минералов. Это могут быть как рыхлые компоненты (песок, галька), сцементированные (песчаник), остатки микроорганизмов (каменный уголь, известняк), продукты химических реакций (калийная соль). Они составляют до 75 % всей земной коры на материках.
По физиологическому способу образования осадочные породы делятся на:

• Обломочные. Это остатки различных горных пород. Они разрушались под воздействием природных факторов (землетрясение, тайфун, цунами). К ним можно отнести песок, гальку, гравий, щебень, глину.
• Химические. Они постепенно образуются из водных растворов тех или иных минеральных веществ (соли).
• Органические или биогенные. Состоят из останков животных или растений. Это горючие сланцы, газ, нефть, уголь, известняк, фосфориты, мел.

3. Метаморфические породы. В них могут превращаться другие компоненты. Это происходит под воздействием изменяющейся температуры, большого давления, растворов или газов. Например, из известняка можно получить мрамор, из гранита - гнейс, из песка - кварцит.

Минералы и горные породы, которые человечество активно использует в своей жизнедеятельности, называются полезными ископаемыми. Что они собой представляют?

Это природные минеральные образования, которые влияют на строение земли и земной коры. Они могут использоваться в сельском хозяйстве и промышленности как в естественном виде, так и подвергаясь переработке.

Виды полезных минералов. Их классификация

В зависимости от физического состояния и агрегации, полезные ископаемые можно разделить на категории:

1. Твердые (руда, мрамор, уголь).
2. Жидкие (минеральная вода, нефть).
3. Газообразные (метан).

Характеристики отдельных видов полезных ископаемых

По составу и особенностям применения различают:

1. Горючие (уголь, нефть, газ).
2. Рудные. Они включают радиоактивные (радий, уран) и благородные металлы (серебро, золото, платина). Есть руды черных (железо, марганец, хром) и цветных металлов (медь, олово, цинк, алюминий).
3. Нерудные полезные ископаемые играют существенную роль в таком понятии, как строение земной коры. География их обширна. Это неметаллические и негорючие горные породы. Это строительные материалы (песок, гравий, глина) и химические вещества (сера, фосфаты, калийные соли). Отдельный раздел посвящен драгоценным и поделочным камням.

Распределение полезных ископаемых по нашей планете напрямую зависит от внешних факторов и геологических закономерностей.

Так, топливные полезные ископаемые в первую очередь добываются в нефтегазоносных и угольных бассейнах. Они имеют осадочное происхождение и формируются на осадочных чехлах платформ. Нефть и уголь крайне редко залегают вместе.

Рудные полезные ископаемые чаще всего соответствуют фундаменту, выступам и складчатым областям платформенных плит. В таких местах они могут создавать огромные по протяженности пояса.

Ядро

Внешнее ядро находится в расплавленном состоянии и имеет еще большую мощность, чем внутреннее. Последнее подвергается колоссальному давлению. Вещества, из которых оно состоит, находятся в постоянном твердом состоянии.

Мантия

Геосфера Земли окружает ядро и составляет около 83 процентов от всей оболочки нашей планеты. Нижняя граница мантии находится на огромной глубине почти 3000 км. Данную оболочку принято условно разделять на менее пластичную и плотную верхнюю часть (именно из нее образуется магма) и на нижнюю кристаллическую, ширина которой составляет 2000 километров.

Состав и строение земной коры

Для того чтобы говорить о том, какие элементы входят в состав литосферы, нужно дать некоторые понятия.

Земная кора - это самая внешняя оболочка литосферы. Ее плотность меньше в два раза по сравнению со средней плотностью планеты.

От мантии земная кора отделена границей М, о которой уже говорилось выше. Так как процессы, происходящие на обоих участках, взаимно влияют друг на друга, их симбиоз принято называть литосферой. Это означает "каменная оболочка". Ее мощность колеблется в пределах 50-200 километров.

Ниже литосферы расположена астеносфера, которая обладает менее плотной и вязкой консистенцией. Ее температура составляет около 1200 градусов. Уникальной особенностью астеносферы является возможность нарушать свои границы и проникать в литосферу. Она является источником вулканизма. Здесь находятся расплавленные очаги магмы, которая внедряется в земную кору и изливается на поверхность. Изучая эти процессы, ученые смогли сделать много удивительных открытий. Именно так изучалось строение земной коры. Литосфера была сформирована много тысяч лет назад, но и сейчас в ней происходят активные процессы.

Структурные элементы земной коры

По сравнению с мантией и ядром, литосфера - это жесткий, тонкий и очень хрупкий слой. Она сложена из комбинации веществ, в составе которых на сегодняшний день обнаружено более 90 химических элементов. Они распределены неоднородно. 98 процентов массы земной коры приходится на семь составляющих. Это кислород, железо, кальций, алюминий, калий, натрий и магний. Возраст самых древних пород и минералов составляет более 4.5 миллиардов лет.

Изучая внутреннее строение земной коры, можно выделить различные минералы.
Минерал - сравнительно однородное вещество, которое может находиться как внутри, так и на поверхности литосферы. Это кварц, гипс, тальк и т.д. Горные породы слагаются из одного или нескольких минералов.

Процессы, формирующие земную кору

Строение океанической земной коры

Данная часть литосферы преимущественно состоит из базальтовых пород. Строение океанической земной коры изучено не так досконально, как континентальное. Теория тектонических плит объясняет, что океаническая земная кора является относительно молодой, а самые ее последние участки можно датировать поздней юрой.
Ее толщина практически не изменяется со временем, так как она определяется количеством расплавов, выделяющихся из мантии в зоне срединно-океанических хребтов. На нее существенно влияет глубина осадочных слоев на дне океана. В наиболее объемных участках она составляет от 5 до 10 километров. Данный вид земной оболочки относится к океанической литосфере.

Континентальная кора

Литосфера взаимодействует с атмосферой, гидросферой и биосферой. В процессе синтеза они образуют самую сложную и реакционно активную оболочку Земли. Именно в тектоносфере происходят процессы, изменяющие состав и строение этих оболочек.
Литосфера на земной поверхности не однородна. Она имеет несколько слоев.

1. Осадочный. Он в основном образуется горными породами. Здесь преобладают глины и сланцы, а также широко распространены карбонатные, вулканогенные и песчаные породы. В осадочных слоях можно встретить такие полезные ископаемые, как газ, нефть и каменный уголь. Все они имеют органическое происхождение.
2. Гранитный слой. Он состоит из магматических и метаморфических пород, которые наиболее близки по своей природе к граниту. Этот слой встречается далеко не везде, наиболее ярко он выражен на континентах. Здесь его глубина может составлять десятки километров.
3. Базальтовый слой образуют породы, близкие к одноименному минералу. Он более плотный, чем гранит.

Глубина и изменение температуры земной коры

Поверхностный слой прогревается солнечным теплом. Это гелиометрическая оболочка. Она испытывает сезонные колебания температуры. Средняя мощность слоя составляет около 30 м.

Ниже находится слой, еще более тонкий и хрупкий. Его температура постоянна и приблизительно равна среднегодовой, характерной для этой области планеты. В зависимости от континентального климата глубина этого слоя увеличивается.
Еще глубже в земной коре находится еще один уровень. Это геотермический слой. Строение земной коры предусматривает его наличие, а его температура определяется внутренним теплом Земли и возрастает с глубиной.

Повышение температуры происходит за счет распада радиоактивных веществ, которые входят в состав горных пород. В первую очередь это радий и уран.

Геометрический градиент - величина нарастания температуры в зависимости от степени увеличения глубины слоев. Этот параметр зависит от разных факторов. Строение и типы земной коры влияют на него, так же как и состав горных пород, уровень и условия их залегания.

Тепло земной коры является важным энергетическим источником. Его изучение очень актуально на сегодняшний день.