Skorupa Ziemska. Wewnętrzna budowa ziemi
Cele i zadania lekcji:
- zapoznanie uczniów z głównymi powłokami Ziemi;
- rozważyć cechy wewnętrznej struktury Ziemi, właściwości skorupy ziemskiej;
- dać pomysł, jak badać skorupę ziemską.
Kompleks edukacyjno-wizualny:
- Glob,
- schemat budowy skorupy ziemskiej (prezentacja multimedialna),
- podręcznik dla klasy 6 „Kurs geografii dla początkujących” Gerasimova T.P., Neklyukova N.P.
Formy lekcji:
Zapoznanie z głównymi skorupami Ziemi, ich definicją; pracuj ze schematem „Wewnętrzna struktura Ziemi”; praca ze stołem „Skorupa ziemska i cechy jej struktury”; opowieść o sposobach badania skorupy ziemskiej.
Terminy i koncepcje:
- atmosfera,
- hydrosfera,
- litosfera,
- Skorupa Ziemska,
- płaszcz,
- Jądro Ziemi,
- skorupa kontynentalna,
- skorupa oceaniczna,
- Sekcja Mohorovićicia,
- studnie bardzo głębokie.
Obiekty geograficzne:
Półwysep Kolski.
Wyjaśnienie nowego materiału:
1.Czytanie objaśniające podręcznika, robienie notatek.
Podkreśl ołówkiem i napisz w zeszycie: (korzystając z prezentacji multimedialnej).
Zewnętrzne skorupy ziemi:
- Powietrze – powłoka gazowa – atmosfera
- woda – skorupa wodna – hydrosfera
- skały tworzące dna lądowe i oceaniczne - skorupa Ziemska
- organizmy żywe wraz ze środowiskiem, w którym żyją biosfera.
2. Budowa Ziemi (patrz ryc. 22, s. 39). Korzystanie z prezentacji multimedialnej. Skomentowałem lekturę, sporządziłem szkic w zeszycie.
Litosfera to solidna skorupa Ziemi, obejmująca skorupę ziemską i górną część płaszcza. Grubość litosfery wynosi średnio od 70 do 250 km.
Promień Ziemi (równikowy) = 6378 km
3. Właściwości skorupy ziemskiej. Włączenie w zarys pracy z ryc. 23 s.40 (z wykorzystaniem prezentacji multimedialnej).
Skorupa ziemska to twarda skalista skorupa Ziemi, składająca się ze stałych minerałów i skał.
skorupa Ziemska
4. Rozwiązywanie problemów w celu wyznaczenia temperatury zmieniającej się pod wpływem zanurzenia w głąb Ziemi.
Z płaszcza ciepło wewnętrzne Ziemi przekazywane jest do skorupy ziemskiej. Górna warstwa skorupy ziemskiej – do głębokości 20-30 m – ulega wpływowi temperatur zewnętrznych, a poniżej temperatura stopniowo wzrasta: na każde 100 m głębokości o +3C. Głębiej temperatura już w dużej mierze zależy od składu skał.
Zadanie: Jaka jest temperatura skał w kopalni, w której wydobywa się węgiel, jeśli jej głębokość wynosi 1000 m, a temperatura warstwy skorupy ziemskiej, która nie zależy już od pory roku, wynosi +10C
Decydujemy o działaniach:
- O ile stopni wzrasta temperatura skorupy ziemskiej w kopalni:
- Jaka będzie temperatura skorupy ziemskiej w kopalni?
10С+(+30С)= +40С
Temperatura = +10C +(1000:100 3C)=10C +30C =40C
Rozwiąż zadanie: Jaka jest temperatura skorupy ziemskiej w kopalni, jeśli jej głębokość wynosi 1600 m, a temperatura warstwy skorupy ziemskiej niezależna od pory roku wynosi -5 C?
Temperatura powietrza =(-5C)+(1600:100 3C)=(-5C)+48C =+43C.
Zapisz stan problemu i rozwiąż go w domu:
Jaka jest temperatura skorupy ziemskiej w kopalni, jeżeli jej głębokość wynosi 800 m, a temperatura warstwy skorupy ziemskiej, niezależnie od pory roku, wynosi +8°C?
Rozwiąż zadania podane w notatkach do lekcji
5. Badanie skorupy ziemskiej. Praca z rys. 24 s. 40, tekst podręcznikowy.
Wiercenie supergłębokiego odwiertu Kola rozpoczęło się w 1970 r., a jego głębokość sięga 12–15 km. Oblicz, jaka to część promienia Ziemi.
R Ziemia = 6378 km (równik)
6356 km (biegunowy) lub południkowy
530-531 część równika.
Głębokość najgłębszej kopalni na świecie jest 4 razy mniejsza. Pomimo licznych badań nadal niewiele wiemy o wnętrzu naszej planety. Jednym słowem, jeśli ponownie przejdziemy do powyższego porównania, nadal nie możemy „przebić skorupy”.
- Konsolidacja nowego materiału. Korzystanie z prezentacji multimedialnej .
Testy i zadania sprawdzające.
1. Określ powłokę Ziemi: Skorupa Ziemska.
A. powietrze
B. ciężko.
G. wodne.
Klucz weryfikacyjny:
2. Określ, o której skorupie Ziemi mówimy: skorupa Ziemska
a/ najbliżej środka Ziemi
b/ miąższość od 5 do 70 km
w/ przetłumaczone z łaciny jako „koc”
g/ temperatura substancji +4000 C +5000 C
d/ górna skorupa Ziemi
e/ grubość około 2900 km
g/ szczególny stan skupienia: stały i plastyczny
h/ składa się z części kontynentalnej i oceanicznej
i/głównym elementem kompozycji jest żelazo.
Klucz weryfikacyjny:
3. W swojej wewnętrznej budowie ziemię porównuje się czasami do kurzego jaja. Co chcą pokazać tym porównaniem?
Praca domowa: §16, zadania i pytania po akapicie, zadanie w zeszycie.
Materiał, z którego korzysta nauczyciel podczas wyjaśniania nowego tematu.
Skorupa Ziemska.
Skorupa ziemska w skali całej Ziemi jest cienką warstwą i jest nieistotna w porównaniu z promieniem Ziemi. Osiąga maksymalną grubość 75 km pod pasmami górskimi Pamiru, Tybetu i Himalajów. Pomimo niewielkiej grubości skorupa ziemska ma złożoną strukturę.
Jego górne poziomy zostały dość dobrze zbadane poprzez wiercenie studni.
Struktura i skład skorupy ziemskiej pod oceanami i na kontynentach jest bardzo różny. Dlatego zwyczajowo wyróżnia się dwa główne typy skorupy ziemskiej – oceaniczną i kontynentalną.
Skorupa oceaniczna zajmuje około 56% powierzchni planety, a jej główną cechą jest niewielka grubość - średnio około 5-7 km. Ale nawet tak cienka skorupa ziemska jest podzielona na dwie warstwy.
Pierwsza warstwa jest osadowa, reprezentowana przez gliny i muły wapienne. Druga warstwa składa się z bazaltów – produktów erupcji wulkanów. Grubość warstwy bazaltu na dnie oceanu nie przekracza 2 km.
Skorupa kontynentalna (kontynentalna) zajmuje obszar mniejszy niż skorupa oceaniczna, czyli około 44% powierzchni planety. Skorupa kontynentalna jest grubsza od skorupy oceanicznej, jej średnia grubość wynosi 35-40 km, a na obszarach górskich sięga 70-75 km. Składa się z trzech warstw.
Górna warstwa składa się z różnych osadów, ich miąższość w niektórych zagłębieniach, na przykład na nizinie kaspijskiej, wynosi 20-22 km. Przeważają osady płytkiej wody – wapienie, iły, piaski, sole i gipsy. Wiek skał wynosi 1,7 miliarda lat.
Druga warstwa to granit - jest dobrze zbadana przez geologów, ponieważ występują jego wychodnie na powierzchnię, podejmowano także próby przewiercenia go, choć próby przewiercenia całej warstwy granitu zakończyły się niepowodzeniem.
Skład trzeciej warstwy nie jest zbyt jasny. Przyjmuje się, że powinien składać się ze skał takich jak bazalty. Jego miąższość wynosi 20-25 km. Powierzchnię Mohorovicica można prześledzić u podstawy trzeciej warstwy.
Powierzchnia Moho.
W 1909 r Na Półwyspie Bałkańskim, w pobliżu miasta Zagrzeb, doszło do silnego trzęsienia ziemi. Chorwacki geofizyk Andrija Mohorovicic, badając sejsmogram zarejestrowany w czasie tego zdarzenia, zauważył, że na głębokości około 30 km prędkość fali znacznie wzrasta. Obserwację tę potwierdzili inni sejsmolodzy. Oznacza to, że istnieje pewien odcinek ograniczający skorupę ziemską od dołu. Aby to oznaczyć, wprowadzono specjalny termin - powierzchnia Mohorovicica (lub sekcja Moho).
Pod skorupą na głębokościach od 30-50 do 2900 km znajduje się płaszcz Ziemi. Z czego to się składa? Pochodzi głównie ze skał bogatych w magnez i żelazo.
Płaszcz zajmuje do 82% objętości planety i dzieli się na górną i dolną. Pierwszy leży pod powierzchnią Moho na głębokości 670 km. Gwałtowny spadek ciśnienia w górnej części płaszcza i wysoka temperatura prowadzą do stopienia jego substancji.
Na głębokości 400 km pod kontynentami i 10-150 km pod oceanami, tj. w górnym płaszczu odkryto warstwę, po której fale sejsmiczne przemieszczają się stosunkowo wolno. Warstwa ta została nazwana astenosferą (od greckiego „astenes” - słaba). Tutaj udział stopu wynosi 1-3%, więcej plastiku. W przeciwieństwie do reszty płaszcza, astenosfera służy jako „smar”, przez który poruszają się sztywne płyty litosfery.
W porównaniu ze skałami tworzącymi skorupę ziemską, skały płaszcza wyróżniają się dużą gęstością, a prędkość propagacji w nich fal sejsmicznych jest zauważalnie większa.
W samej „piwnicy” dolnego płaszcza – na głębokości 1000 km i aż do powierzchni jądra – gęstość stopniowo wzrasta. To, z czego składa się dolny płaszcz, pozostaje tajemnicą.
Zakłada się, że powierzchnia rdzenia składa się z substancji o właściwościach cieczy. Granica rdzenia znajduje się na głębokości 2900 km.
Ale obszar wewnętrzny, zaczynając od głębokości 5100 km, zachowuje się jak ciało stałe. Dzieje się tak na skutek bardzo wysokiego ciśnienia krwi. Nawet na górnej granicy rdzenia teoretycznie obliczone ciśnienie wynosi około 1,3 miliona atm. a w centrum osiąga 3 miliony atm. Temperatury mogą tu przekraczać 10 000 stopni Celsjusza. Każda kostka. cm substancji jądra ziemi waży 12-14 g.
Najwyraźniej materia zewnętrznego jądra Ziemi jest gładka, prawie jak kula armatnia. Okazało się jednak, że różnice na „granicy” sięgają 260 km.
- skorupa oceaniczna.
- skorupa kontynentalna
- płaszcz
- rdzeń
A. składa się z granitu, bazaltu i skał osadowych.
B. temperatura +2000, stan lepki, zbliżony do stałego.
V. grubość warstwy wynosi 3-7 km.
g. temperatura od 2000 do 5000C, ciało stałe, składa się z dwóch warstw.
_______________________________________________________________________________
- Rozwiązywać problemy:
________________________________________________________________________________
Cechą charakterystyczną ewolucji Ziemi jest zróżnicowanie materii, czego wyrazem jest budowa powłoki naszej planety. Litosfera, hydrosfera, atmosfera, biosfera tworzą główne powłoki Ziemi, różniące się składem chemicznym, grubością i stanem materii.
Wewnętrzna budowa Ziemi
Skład chemiczny Ziemi(ryc. 1) jest podobny do składu innych planet ziemskich, takich jak Wenus czy Mars.
Ogólnie rzecz biorąc, dominują pierwiastki takie jak żelazo, tlen, krzem, magnez i nikiel. Zawartość lekkich pierwiastków jest niska. Średnia gęstość substancji ziemskiej wynosi 5,5 g/cm 3 .
Istnieje bardzo mało wiarygodnych danych na temat wewnętrznej struktury Ziemi. Spójrzmy na rys. 2. Przedstawia wewnętrzną strukturę Ziemi. Ziemia składa się ze skorupy, płaszcza i jądra.
Ryż. 1. Skład chemiczny Ziemi
Ryż. 2. Wewnętrzna budowa Ziemi
Rdzeń
Rdzeń(ryc. 3) znajduje się w centrum Ziemi, jego promień wynosi około 3,5 tys. Km. Temperatura jądra sięga 10 000 K, czyli jest wyższa od temperatury zewnętrznych warstw Słońca, a jego gęstość wynosi 13 g/cm 3 (por. woda - 1 g/cm 3). Uważa się, że rdzeń składa się ze stopów żelaza i niklu.
Zewnętrzne jądro Ziemi ma większą grubość niż wewnętrzne jądro (promień 2200 km) i znajduje się w stanie ciekłym (stopionym). Wewnętrzny rdzeń jest poddawany ogromnemu ciśnieniu. Substancje wchodzące w jego skład występują w stanie stałym.
Płaszcz
Płaszcz- geosfera Ziemi, która otacza jądro i stanowi 83% objętości naszej planety (patrz ryc. 3). Jej dolna granica znajduje się na głębokości 2900 km. Płaszcz dzieli się na mniej gęstą i plastyczną górną część (800-900 km), z której jest uformowany magma(przetłumaczone z greckiego oznacza „gęstą maść”; jest to stopiona substancja wnętrza ziemi - mieszanina związków chemicznych i pierwiastków, w tym gazów, w specjalnym stanie półpłynnym); i krystaliczny dolny, o grubości około 2000 km.
Ryż. 3. Budowa Ziemi: jądro, płaszcz i skorupa
skorupa Ziemska
Skorupa Ziemska - zewnętrzna powłoka litosfery (patrz ryc. 3). Jego gęstość jest około dwukrotnie mniejsza od średniej gęstości Ziemi – 3 g/cm 3 .
Oddziela skorupę ziemską od płaszcza Granica Mohorovićicia(często nazywana granicą Moho), charakteryzującą się gwałtownym wzrostem prędkości fal sejsmicznych. Został zainstalowany w 1909 roku przez chorwackiego naukowca Andriej Mohorovićic (1857- 1936).
Ponieważ procesy zachodzące w najwyższej części płaszcza wpływają na ruchy materii w skorupie ziemskiej, łączy się je pod ogólną nazwą litosfera(kamienna skorupa). Grubość litosfery waha się od 50 do 200 km.
Poniżej znajduje się litosfera astenosfera- mniej twarda i mniej lepka, ale bardziej plastikowa skorupa o temperaturze 1200°C. Może przekroczyć granicę Moho, wnikając w skorupę ziemską. Astenosfera jest źródłem wulkanizmu. Zawiera kieszenie stopionej magmy, która wnika w skorupę ziemską lub wylewa się na powierzchnię ziemi.
Skład i budowa skorupy ziemskiej
W porównaniu z płaszczem i jądrem skorupa ziemska jest bardzo cienką, twardą i kruchą warstwą. Składa się z lżejszej substancji, która obecnie zawiera około 90 naturalnych pierwiastków chemicznych. Pierwiastki te nie są jednakowo reprezentowane w skorupie ziemskiej. Siedem pierwiastków – tlen, glin, żelazo, wapń, sód, potas i magnez – stanowi 98% masy skorupy ziemskiej (patrz ryc. 5).
Osobliwe kombinacje pierwiastków chemicznych tworzą różne skały i minerały. Najstarsze z nich mają co najmniej 4,5 miliarda lat.
Ryż. 4. Budowa skorupy ziemskiej
Ryż. 5. Skład skorupy ziemskiej
Minerał jest stosunkowo jednorodnym ciałem naturalnym pod względem składu i właściwości, powstałym zarówno w głębinach, jak i na powierzchni litosfery. Przykładami minerałów są diament, kwarc, gips, talk itp. (Charakterystykę właściwości fizycznych różnych minerałów znajdziesz w Załączniku 2.) Skład minerałów Ziemi pokazano na ryc. 6.
Ryż. 6. Ogólny skład mineralny Ziemi
Skały składają się z minerałów. Mogą składać się z jednego lub kilku minerałów.
Skały osadowe - glina, wapień, kreda, piaskowiec itp. - powstały w wyniku wytrącania się substancji w środowisku wodnym i na lądzie. Leżą warstwami. Geolodzy nazywają je stronami historii Ziemi, ponieważ mogą poznać warunki naturalne, jakie istniały na naszej planecie w czasach starożytnych.
Wśród skał osadowych wyróżnia się skały organogenne i nieorganogeniczne (klastyczne i chemogeniczne).
Organogenne Skały powstają w wyniku nagromadzenia się szczątków zwierzęcych i roślinnych.
Skały klastyczne powstają w wyniku wietrzenia, zniszczenia przez wodę, lód lub wiatr produktów zniszczenia wcześniej utworzonych skał (tab. 1).
Tabela 1. Skały klastyczne w zależności od wielkości fragmentów
|
Nazwa rasy |
Rozmiar zderzaka (cząsteczki) |
|
Ponad 50cm |
|
|
5 mm - 1 cm |
|
|
1 mm - 5 mm |
|
|
Piasek i piaskowce |
0,005 mm - 1 mm |
|
Mniej niż 0,005 mm |
Chemiogenny Skały powstają w wyniku wytrącania się substancji w nich rozpuszczonych z wód mórz i jezior.
W grubości skorupy ziemskiej tworzy się magma skały magmowe(ryc. 7), na przykład granit i bazalt.
Skały osadowe i magmowe zanurzone na duże głębokości pod wpływem ciśnienia i wysokich temperatur ulegają znaczącym przemianom, zamieniając się w Skały metamorficzne. Na przykład wapień zamienia się w marmur, piaskowiec kwarcowy w kwarcyt.
Struktura skorupy ziemskiej jest podzielona na trzy warstwy: osadową, granitową i bazaltową.
Warstwa osadowa(patrz ryc. 8) tworzą głównie skały osadowe. Przeważają tu gliny i łupki, a licznie reprezentowane są skały piaszczyste, węglanowe i wulkaniczne. W warstwie osadowej występują takie osady minerał, jak węgiel, gaz, ropa naftowa. Wszystkie są pochodzenia organicznego. Na przykład węgiel jest produktem przemian roślin z czasów starożytnych. Grubość warstwy osadowej jest bardzo zróżnicowana - od całkowitego braku na niektórych obszarach lądowych do 20-25 km w głębokich zagłębieniach.
Ryż. 7. Klasyfikacja skał ze względu na pochodzenie
Warstwa „granitu”. składa się ze skał metamorficznych i magmowych, podobnych pod względem właściwości do granitu. Najczęściej spotykane są tutaj gnejsy, granity, łupki krystaliczne itp. Warstwa granitu nie występuje wszędzie, ale na kontynentach, gdzie jest dobrze wyrażona, jej maksymalna miąższość może sięgać kilkudziesięciu kilometrów.
Warstwa „bazaltowa”. utworzone przez skały znajdujące się w pobliżu bazaltów. Są to przeobrażone skały magmowe, gęstsze od skał warstwy „granitu”.
Grubość i pionowa struktura skorupy ziemskiej są różne. Istnieje kilka rodzajów skorupy ziemskiej (ryc. 8). Według najprostszej klasyfikacji rozróżnia się skorupę oceaniczną i kontynentalną.
Skorupa kontynentalna i oceaniczna ma różną grubość. Zatem maksymalną grubość skorupy ziemskiej obserwuje się w systemach górskich. To około 70 km. Pod równinami grubość skorupy ziemskiej wynosi 30-40 km, a pod oceanami jest najcieńsza - tylko 5-10 km.
Ryż. 8. Rodzaje skorupy ziemskiej: 1 - woda; 2- warstwa osadowa; 3 – przewarstwienie skał osadowych i bazaltów; 4 - bazalty i krystaliczne skały ultrazasadowe; 5 – warstwa granitowo-metamorficzna; 6 – warstwa granulitowo-maficzna; 7 - normalny płaszcz; 8 - zdekompresowany płaszcz
Różnica między skorupą kontynentalną i oceaniczną w składzie skał objawia się tym, że w skorupie oceanicznej nie ma warstwy granitu. A bazaltowa warstwa skorupy oceanicznej jest bardzo wyjątkowa. Pod względem składu skał różni się od podobnej warstwy skorupy kontynentalnej.
Granica między lądem a oceanem (znak zerowy) nie oznacza przejścia skorupy kontynentalnej do oceanicznej. Zastąpienie skorupy kontynentalnej skorupą oceaniczną następuje w oceanie na głębokości około 2450 m.
Ryż. 9. Struktura skorupy kontynentalnej i oceanicznej
Istnieją również przejściowe typy skorupy ziemskiej - suboceaniczne i subkontynentalne.
Skorupa suboceaniczna położone na zboczach i podgórzach kontynentów, można je spotkać w morzach marginalnych i śródziemnomorskich. Reprezentuje skorupę kontynentalną o grubości do 15-20 km.
Skorupa subkontynentalna położone na przykład na łukach wysp wulkanicznych.
Na podstawie materiałów sondowanie sejsmiczne - prędkość przejścia fal sejsmicznych – uzyskujemy dane dotyczące głębokiej struktury skorupy ziemskiej. Tym samym supergłęboka studnia Kola, która po raz pierwszy umożliwiła obejrzenie próbek skał z głębokości ponad 12 km, przyniosła wiele nieoczekiwanych rzeczy. Założono, że na głębokości 7 km powinna rozpocząć się warstwa „bazaltowa”. W rzeczywistości nie odkryto go, a wśród skał dominowały gnejsy.
Zmiana temperatury skorupy ziemskiej wraz z głębokością. Powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej ma temperaturę wyznaczaną przez ciepło słoneczne. Ten warstwa heliometryczna(od greckiego helio - Słońce), doświadcza sezonowych wahań temperatury. Jego średnia miąższość wynosi około 30 m.
Poniżej znajduje się jeszcze cieńsza warstwa, której cechą charakterystyczną jest stała temperatura odpowiadająca średniej rocznej temperaturze miejsca obserwacji. Głębokość tej warstwy wzrasta w klimacie kontynentalnym.
Jeszcze głębiej w skorupie ziemskiej znajduje się warstwa geotermalna, której temperatura zależy od wewnętrznego ciepła Ziemi i rośnie wraz z głębokością.
Wzrost temperatury następuje głównie na skutek rozpadu pierwiastków promieniotwórczych wchodzących w skład skał, przede wszystkim radu i uranu.
Nazywa się wielkość wzrostu temperatury skał wraz z głębokością gradient geotermalny. Zmienia się w dość szerokim zakresie – od 0,1 do 0,01°C/m – i zależy od składu skał, warunków ich występowania i szeregu innych czynników. Pod oceanami temperatura rośnie wraz z głębokością szybciej niż na kontynentach. Średnio na każde 100 m głębokości robi się cieplej o 3°C.
Nazywa się odwrotnością gradientu geotermalnego etap geotermalny. Mierzy się go w m/°C.
Ciepło skorupy ziemskiej jest ważnym źródłem energii.
Część skorupy ziemskiej sięgająca do głębokości dostępnych dla form badań geologicznych wnętrzności ziemi. Wnętrze Ziemi wymaga szczególnej ochrony i mądrego użytkowania.
Górna, stała geosfera nazywana jest skorupą ziemską. Koncepcja ta związana jest z nazwiskiem jugosłowiańskiego geofizyka A. Mohorovicica, który ustalił, że w górnych warstwach Ziemi fale sejsmiczne rozchodzą się wolniej niż na większych głębokościach. Następnie tę górną warstwę o niskiej prędkości nazwano skorupą ziemską, a granicę oddzielającą skorupę ziemską od płaszcza ziemskiego nazwano granicą Mohorovicica, lub w skrócie Moch. Grubość skorupy ziemskiej jest zmienna. Pod wodami oceanów nie przekracza 10-12 km, a na kontynentach 40-60 km (co stanowi nie więcej niż 1% promienia Ziemi), rzadko wzrastając na obszarach górskich do 75 km. Przyjmuje się, że średnia grubość skorupy wynosi 33 km, średnia masa wynosi 3 10 25 g.
Na podstawie danych geologicznych i danych do głębokości 16 km obliczono średni skład chemiczny skorupy ziemskiej. Dane te są stale aktualizowane i obecnie wyglądają następująco: tlen – 47%, krzem – 27,5, glin – 8,6, żelazo – 5, wapń, sód, magnez i potas – 10,5, wszystkie pozostałe pierwiastki stanowią około 1,5%, w tym tytan – 0,6%, węgiel - 0,1, - 0,01, ołów - 0,0016, złoto - 0,0000005%. Wiadomo, że pierwszych osiem pierwiastków stanowi prawie 99% skorupy ziemskiej, a na pozostałe (ponad sto!) elementy tablicy D.I. przypada zaledwie 1%. Mendelejew. Skład głębszych stref Ziemi pozostaje kontrowersyjny. Gęstość skał tworzących skorupę ziemską wzrasta wraz z głębokością. Średnia gęstość skał w górnych poziomach skorupy wynosi 2,6-2,7 g/cm 3 , przyspieszenie ziemskie na jej powierzchni wynosi 982 cm/s 2 . Znając rozkład gęstości i przyspieszenia grawitacyjnego, można go obliczyć dla dowolnego punktu promienia Ziemi. Na głębokości 50 km, tj. w przybliżeniu u podstawy skorupy ziemskiej ciśnienie wynosi 13 000 atm.
Reżim temperaturowy w skorupie ziemskiej jest dość wyjątkowy. Energia cieplna Słońca wnika na pewną głębokość w głębiny. Dobowe wahania obserwuje się na głębokościach od kilku centymetrów do 1-2 m. Roczne wahania w umiarkowanych szerokościach geograficznych osiągają głębokość 20-30 m. Na tych głębokościach występuje warstwa skał o stałej temperaturze - izotermiczna. Jego temperatura jest równa średniej rocznej temperaturze w tym regionie. W rejonach polarnych, gdzie amplituda rocznych wahań temperatury jest niewielka, horyzont izotermiczny leży blisko powierzchni Ziemi. Górna warstwa skorupy ziemskiej, w której temperatura zmienia się wraz z porami roku, nazywana jest aktywną. Na przykład w Moskwie warstwa aktywna osiąga głębokość 20 m.
Poniżej horyzontu izotermicznego temperatura wzrasta. Wzrost temperatury wraz z głębokością poniżej horyzontu izotermicznego wynika z wewnętrznego ciepła Ziemi. Przy wkopaniu w skorupę ziemską na głębokość 33 m następuje średnio wzrost temperatury o 1°C. Wartość tę nazywamy stopniem geotermalnym. Poziom geotermalny w różnych regionach Ziemi jest inny: uważa się, że w strefach może wynosić około 5 m, a na spokojnych obszarach platformowych może wzrosnąć do 100 m.
Razem z górną stałą warstwą płaszcza łączy ją koncepcja, podczas gdy całość skorupy i górnego płaszcza nazywana jest zwykle tektonosferą.
Kontynenty w pewnym momencie powstały z masywów skorupy ziemskiej, która w takim czy innym stopniu wystaje ponad poziom wody w postaci lądu. Te bloki skorupy ziemskiej pękały, przesuwały się, a ich części zostały zmiażdżone przez miliony lat, aby pojawić się w formie, którą znamy obecnie.
Dzisiaj przyjrzymy się największej i najmniejszej grubości skorupy ziemskiej oraz cechom jej struktury.
Trochę o naszej planecie
Na początku powstawania naszej planety było tu aktywnych wiele wulkanów i dochodziło do ciągłych zderzeń z kometami. Dopiero po ustaniu bombardowań gorąca powierzchnia planety zamarzła.
Oznacza to, że naukowcy są pewni, że początkowo nasza planeta była jałową pustynią bez wody i roślinności. Skąd wzięło się tyle wody, wciąż pozostaje tajemnicą. Ale nie tak dawno temu pod ziemią odkryto duże zasoby wody, które być może stały się podstawą naszych oceanów.
Niestety, wszystkie hipotezy dotyczące pochodzenia naszej planety i jej składu są bardziej założeniami niż faktami. Według wypowiedzi A. Wegenera początkowo Ziemia była pokryta cienką warstwą granitu, która w epoce paleozoiku przekształciła się w protokontynent Pangeę. W epoce mezozoicznej Pangea zaczęła się dzielić na kawałki, a powstałe kontynenty stopniowo oddalały się od siebie. Wegener twierdzi, że Pacyfik jest pozostałością oceanu pierwotnego, podczas gdy Atlantyk i Indyjski są uważane za drugorzędne.
skorupa Ziemska
Skład skorupy ziemskiej jest prawie podobny do składu planet naszego Układu Słonecznego - Wenus, Marsa itp. W końcu te same substancje posłużyły za podstawę wszystkich planet Układu Słonecznego. Niedawno naukowcy są pewni, że zderzenie Ziemi z inną planetą, zwaną Theią, spowodowało połączenie dwóch ciał niebieskich, a z rozbitego fragmentu powstał Księżyc. To wyjaśnia, że skład mineralny Księżyca jest podobny do składu naszej planety. Poniżej przyjrzymy się budowie skorupy ziemskiej - mapie jej warstw na lądzie i oceanie.
Skorupa stanowi zaledwie 1% masy Ziemi. Składa się głównie z krzemu, żelaza, aluminium, tlenu, wodoru, magnezu, wapnia i sodu oraz 78 innych pierwiastków. Zakłada się, że w porównaniu z płaszczem i jądrem skorupa ziemska jest cienką i delikatną skorupą, złożoną głównie z lekkich substancji. Według geologów ciężkie substancje schodzą do centrum planety, a najcięższe koncentrują się w jądrze.
Budowę skorupy ziemskiej oraz mapę jej warstw przedstawiono na poniższym rysunku.
Skorupa kontynentalna
Skorupa ziemska ma 3 warstwy, z których każda pokrywa poprzednią nierównymi warstwami. Większość jego powierzchni to równiny kontynentalne i oceaniczne. Kontynenty otoczone są także szelfem, który po ostrym zakręcie przechodzi w stok kontynentalny (obszar podwodnego obrzeża kontynentu).
Skorupa kontynentalna Ziemi podzielona jest na warstwy:
1. Osadowy.
2. Granit.
3. Bazalt.
Warstwa osadowa jest pokryta skałami osadowymi, metamorficznymi i magmowymi. Grubość skorupy kontynentalnej stanowi najmniejszy procent.
Rodzaje skorupy kontynentalnej
Skały osadowe to nagromadzenia zawierające glinę, węglan, skały wulkaniczne i inne ciała stałe. Jest to rodzaj osadu, który powstał w wyniku pewnych warunków naturalnych, które wcześniej istniały na Ziemi. Pozwala badaczom wyciągać wnioski na temat historii naszej planety.
Warstwa granitu składa się ze skał magmowych i metamorficznych, które swoimi właściwościami przypominają granit. Oznacza to, że nie tylko granit stanowi drugą warstwę skorupy ziemskiej, ale substancje te mają bardzo podobny skład do niego i mają w przybliżeniu tę samą wytrzymałość. Prędkość jego fal podłużnych sięga 5,5-6,5 km/s. Składa się z granitów, łupków krystalicznych, gnejsów itp.
Warstwa bazaltu składa się z substancji o składzie podobnym do bazaltów. Jest bardziej gęsta w porównaniu do warstwy granitu. Pod warstwą bazaltu przepływa lepki płaszcz ciał stałych. Konwencjonalnie płaszcz jest oddzielony od skorupy tzw. granicą Mohorovicica, która w rzeczywistości oddziela warstwy o różnym składzie chemicznym. Charakteryzuje się gwałtownym wzrostem prędkości fal sejsmicznych.
Oznacza to, że stosunkowo cienka warstwa skorupy ziemskiej stanowi delikatną barierę oddzielającą nas od gorącego płaszcza. Grubość samego płaszcza wynosi średnio 3000 km. Wraz z płaszczem poruszają się także płyty tektoniczne, które jako część litosfery stanowią część skorupy ziemskiej.
Poniżej rozważamy grubość skorupy kontynentalnej. To aż 35 km.
Grubość skorupy kontynentalnej
Grubość skorupy ziemskiej waha się od 30 do 70 km. A jeśli pod równinami jego warstwa wynosi tylko 30-40 km, to w systemach górskich osiąga 70 km. Pod Himalajami grubość warstwy sięga 75 km.
Grubość skorupy kontynentalnej waha się od 5 do 80 km i zależy bezpośrednio od jej wieku. Zatem zimne starożytne platformy (wschodnioeuropejskie, syberyjskie, zachodnio-syberyjskie) mają dość dużą grubość - 40-45 km.
Co więcej, każda warstwa ma swoją własną grubość i grubość, która może się różnić w różnych obszarach kontynentu.
Grubość skorupy kontynentalnej wynosi:
1. Warstwa osadowa - 10-15 km.
2. Warstwa granitu - 5-15 km.
3. Warstwa bazaltu - 10-35 km.
Temperatura skorupy ziemskiej
Temperatura wzrasta w miarę wchodzenia w nią głębiej. Uważa się, że temperatura rdzenia dochodzi do 5000 C, ale liczby te pozostają arbitralne, ponieważ jego rodzaj i skład nadal nie są jasne dla naukowców. W miarę zagłębiania się w skorupę ziemską jej temperatura wzrasta co 100 m, ale jej wartości różnią się w zależności od składu pierwiastków i głębokości. Skorupa oceaniczna ma wyższą temperaturę.
Skorupa oceaniczna
Według naukowców Ziemia była początkowo pokryta oceaniczną warstwą skorupy, która różniła się nieco grubością i składem od warstwy kontynentalnej. prawdopodobnie powstał z górnej zróżnicowanej warstwy płaszcza, czyli jest do niej bardzo zbliżony składem. Grubość skorupy ziemskiej typu oceanicznego jest 5 razy mniejsza niż grubość typu kontynentalnego. Ponadto jego skład w głębokich i płytkich obszarach mórz i oceanów różni się od siebie nieznacznie.
Warstwy skorupy kontynentalnej
Grubość skorupy oceanicznej wynosi:
1. Warstwa wody oceanicznej, której grubość wynosi 4 km.
2. Warstwa luźnych osadów. Grubość wynosi 0,7 km.
3. Warstwa złożona z bazaltów ze skałami węglanowymi i krzemionkowymi. Średnia grubość wynosi 1,7 km. Nie wyróżnia się ostro i charakteryzuje się zagęszczeniem warstwy osadowej. Ten wariant jego struktury nazywa się suboceanicznym.
4. Warstwa bazaltu, nie różniąca się od skorupy kontynentalnej. Grubość skorupy oceanicznej w tej warstwie wynosi 4,2 km.
Bazaltowa warstwa skorupy oceanicznej w strefach subdukcji (strefach, w których jedna warstwa skorupy pochłania drugą) zamienia się w eklogity. Ich gęstość jest tak duża, że zanurzają się głęboko w skorupie na głębokość ponad 600 km, a następnie schodzą do dolnego płaszcza.
Biorąc pod uwagę, że najcieńsza grubość skorupy ziemskiej występuje pod oceanami i wynosi zaledwie 5-10 km, naukowcy od dawna bawili się pomysłem rozpoczęcia wierceń w skorupie w głębinach oceanów, co umożliwiłoby im do bardziej szczegółowego zbadania wewnętrznej struktury Ziemi. Jednak warstwa skorupy oceanicznej jest bardzo mocna, a badania w głębinach oceanu jeszcze bardziej utrudniają to zadanie.
Wniosek
Skorupa ziemska jest prawdopodobnie jedyną warstwą szczegółowo zbadaną przez ludzkość. Ale to, co kryje się pod spodem, wciąż niepokoi geologów. Możemy mieć tylko nadzieję, że pewnego dnia niezbadane głębiny naszej Ziemi zostaną odkryte.
W porównaniu z płaszczem i jądrem skorupa ziemska jest bardzo cienką, twardą i kruchą warstwą. Składa się z lżejszej substancji, która obecnie zawiera około 90 naturalnych pierwiastków chemicznych. Pierwiastki te nie są jednakowo reprezentowane w skorupie ziemskiej. Siedem pierwiastków – tlen, glin, żelazo, wapń, sód, potas i magnez – stanowi 98% masy skorupy ziemskiej (patrz ryc. 5).
Osobliwe kombinacje pierwiastków chemicznych tworzą różne skały i minerały. Najstarsze z nich mają co najmniej 4,5 miliarda lat.
Ryż. 4. Budowa skorupy ziemskiej
Ryż. 5. Skład skorupy ziemskiej
Minerał jest stosunkowo jednorodnym ciałem naturalnym pod względem składu i właściwości, powstałym zarówno w głębinach, jak i na powierzchni litosfery. Przykładami minerałów są diament, kwarc, gips, talk itp. (Charakterystykę właściwości fizycznych różnych minerałów znajdziesz w Załączniku 2.) Skład minerałów Ziemi pokazano na ryc. 6.
Ryż. 6. Ogólny skład mineralny Ziemi
Skały składają się z minerałów. Mogą składać się z jednego lub kilku minerałów.
Skały osadowe - glina, wapień, kreda, piaskowiec itp. - powstały w wyniku wytrącania się substancji w środowisku wodnym i na lądzie. Leżą warstwami. Geolodzy nazywają je stronami historii Ziemi, ponieważ mogą poznać warunki naturalne, jakie istniały na naszej planecie w czasach starożytnych.
Wśród skał osadowych wyróżnia się skały organogenne i nieorganogeniczne (klastyczne i chemogeniczne).
Organogenne Skały powstają w wyniku nagromadzenia się szczątków zwierzęcych i roślinnych.
Skały klastyczne powstają w wyniku wietrzenia, zniszczenia przez wodę, lód lub wiatr produktów zniszczenia wcześniej utworzonych skał (tab. 1).
Tabela 1. Skały klastyczne w zależności od wielkości fragmentów
