Geografija je struktura Zemlje. Unutrašnja struktura i fizička svojstva zemlje

Unutrašnja struktura Zemlje utvrđeno na osnovu geofizičkih materijala istraživanja (priroda prolaska seizmičkih talasa). Postoje tri glavne ljuske.

1. Zemljina kora - najveća debljina je do 70 km.
2. Plašt - od donje granice zemljine kore do dubine od 2900 km.
3. Jezgro - prostire se do centra Zemlje (do dubine od 6.371 km).

Granica između zemljine kore i plašta naziva se granica Mohorovičić (Moho), između plašta i jezgra - granica Gutenberg.
Zemljino jezgro podijeljen je u dva sloja. Eksterni jezgra (na dubini od 5.120 km do 2.900 km), tvar je tečna, jer poprečni valovi ne prodiru u nju, a brzina longitudinalnih valova pada na 8 km/s (vidi “Zemljotresi”). Interni jezgra (od dubine od 6.371 km do 5.120 km), materija je ovde u čvrstom stanju (brzina longitudinalnih talasa raste na 11 km/s ili više). Sastavom jezgra dominira talina željezo-nikl sa primjesom silicija i sumpora. Gustoća supstance u jezgru dostiže 13 g/cc.

Mantle podijeljen je na dva dijela: gornji i donji.

Gornji plašt sastoji se od tri sloja, roni do dubine od 800 - 900 km. Verkhni th sloj debljine do 50 km sastoji se od tvrde i krhke kristalne materije (brzine longitudinalnih talasa do 8,5 km/s ili više). Zajedno sa zemljinom korom formira se litosfera- stenoviti omotač Zemlje.

Srednji sloj - astenosfera(popustljiva ljuska) karakterizira amorfno staklasto stanje tvari, a dijelom (za 10%) ima rastopljeno viskoplastično stanje (o tome svjedoči nagli pad brzine seizmičkih valova). Debljina srednjeg sloja je oko 100 km. Astenosfera se nalazi na različitim dubinama. Ispod srednjookeanskih grebena, gdje je debljina litosfere minimalna, astenosfera leži na dubini od nekoliko kilometara. Na rubovima okeana, kako se debljina litosfere povećava, astenosfera tone na 60-80 km. Ispod kontinenata leži na dubini od oko 200 km, a pod kontinentalnim rascjepima ponovo se uzdiže do dubine od 10–25 km. Donji sloj gornjeg plašta (Sloj Golitsin) ponekad je izoliran kao prijelazni sloj ili kao samostalni dio - srednji plašt. Spušta se do dubine od 800 - 900 km, tvar je ovdje kristalno čvrsta (uzdužna brzina valova je do 9 km/s).

Niže mantle prostire se do 2.900 km, sastoji se od čvrste kristalne materije (brzina longitudinalnih talasa raste na 13,5 km/s). U plaštu dominiraju olivin i piroksen, njegova gustina u donjem dijelu dostiže 5,8 g/cm3.

Zemljina kora dijeli se na dva glavna tipa (kontinentalni i oceanski) i dva prijelazna tipa (subkontinentalni i suboceanski). Vrste kore razlikuju se po strukturi i debljini.

Continental Kora, raspoređena unutar kontinenata i šelfskih zona, ima debljinu od 30 - 40 km u platformskim područjima i do 70 km u visoravnima. Njegov donji sloj je bazaltni (mafic- obogaćen magnezijumom i gvožđem), sastoji se od teških stena, debljine od 15 do 40 km. Iznad leži sastavljena od lakših stijena granit-gnajs sloj ( sialic- obogaćena silicijumom i aluminijumom), debljine od 10 do 30 km. Ovi slojevi se mogu preklapati na vrhu sedimentne sloj, debljine od 0 do 15 km. Granica između bazaltnih i granitnih slojeva gnajsa identificirana iz seizmičkih podataka ( granica Conrad) nije uvijek jasno vidljiv.

Oceanic kora, debljine do 6 - 8 km, takođe ima troslojnu strukturu. Donji sloj je težak bazaltni, debljine do 4 - 6 km. Srednji sloj, debljine oko 1 km, sastavljen je od međuslojnih slojeva gusto sedimentne rase i bazalt Lav. Gornji sloj se sastoji od labav sedimentne stijene debljine do 0,7 km.

Subcontinental kora, koja ima strukturu blisku kontinentalnoj kori, predstavljena je na periferiji rubnih i unutrašnjih mora (u zonama kontinentalne padine i podnožja) i pod otočnim lukovima, a karakteriše je naglo smanjena debljina (do 0 m) sedimentnog sloja. Razlog za ovo smanjenje debljine sedimentnog sloja je veliki nagib površine, što olakšava klizanje nagomilanih sedimenata. Debljina ove vrste kore je do 25 km, uključujući bazaltni sloj do 15 km, granitni gnajs do 10 km; Conradova granica je loše definisana.
Suboceanic kora, po strukturi slična okeanskoj kori, razvijena je u dubokovodnim dijelovima unutrašnjih i rubnih mora i u dubokomorskim okeanskim rovovima. Odlikuje ga naglo povećanje debljine sedimentnog sloja i odsustvo sloja granita-gnajsa. Izuzetno velika debljina sedimentnog sloja je posljedica vrlo niskog hipsometrijskog nivoa površine - pod utjecajem gravitacije ovdje se akumuliraju gigantski slojevi sedimentnih stijena. Ukupna debljina suboceanske kore takođe dostiže 25 km, uključujući bazaltni sloj do 10 km i sedimentni sloj do 15 km. U ovom slučaju, debljina sloja gustih sedimentnih i bazaltnih stijena može biti 5 km.

Gustina i pritisak Zemljišta se takođe menjaju sa dubinom. Prosječna gustina Zemlje je 5,52 g/kubni. cm Gustoća stena u zemljinoj kori varira od 2,4 do 3,0 g/kub. cm (u prosjeku - 2,8 g/cc). Gustina gornjeg plašta ispod Moho granice približava se 3,4 g/m3. cm, na dubini od 2.900 km dostiže 5,8 g/kub. cm, au unutrašnjem jezgru do 13 g/kub. vidi Prema datim podacima pritisak na dubini od 40 km jednaka je 10 3 MPa, na Gutenbergovoj granici 137 * 10 3 MPa, u centru Zemlje 361 * 10 3 MPa. Ubrzanje gravitacije na površini planete je 982 cm/s2, dostiže maksimum od 1037 cm/s2 na dubini od 2900 km i minimalno je (nula) u centru Zemlje.

Magnetno polje Zemlja je vjerovatno uzrokovana konvektivnim kretanjima tekuće tvari vanjskog jezgra koja nastaju tijekom dnevne rotacije planete. Proučavanje magnetnih anomalija (varijacija u jačini magnetnog polja) se široko koristi u potrazi za nalazištima željezne rude.
Termička svojstva Zemlje su formirane sunčevim zračenjem i toplotnim tokovima koji se šire iz utrobe planete. Utjecaj sunčeve topline ne proteže se dublje od 30 m Unutar ovih granica, na određenoj dubini, postoji zona konstantne temperature jednaka srednjoj godišnjoj temperaturi zraka. Dublje od ovog pojasa, temperatura se postepeno povećava pod uticajem toplotnog toka same Zemlje. Intenzitet toplotnog toka zavisi od strukture zemljine kore i od stepena aktivnosti endogenih procesa. Prosečna planetarna vrednost toplotnog toka je 1,5 μcal/cm2*s, na štitovima je oko 0,6 - 1,0 μcal/cm2*s, na planinama do 4,0 μcal/cm2*s, au srednjeokeanskim rascepima do 8,0 µcal/cm 2 * s. Među izvorima koji formiraju unutrašnju toplotu Zemlje, pretpostavljaju se: energija raspada radioaktivnih elemenata, hemijske transformacije materije, gravitaciona preraspodela materije u plaštu i jezgru. Geotermalni gradijent je količina povećanja temperature po jedinici dubine. Geotermalna faza je dubina na kojoj se temperatura povećava za 1°C. Ovi pokazatelji se jako razlikuju na različitim mjestima na planeti. Maksimalne vrijednosti gradijenta uočene su u pokretnim zonama litosfere, a minimalne vrijednosti uočene su na drevnim kontinentalnim masivima. U prosjeku, geotermalni gradijent gornjeg dijela zemljine kore je oko 30°C na 1 km, a geotermalni korak je oko 33 m. Pretpostavlja se da se s povećanjem dubine geotermalni gradijent smanjuje, a geotermalni korak povećava. Na osnovu hipoteze o prevlasti gvožđa u sastavu jezgra, izračunate su njegove temperature topljenja na različitim dubinama (uzimajući u obzir prirodni porast pritiska): 3700°C na granici plašta i jezgra, 4300° C na granici unutrašnjeg i vanjskog jezgra.

Hemijski sastav Zemlja smatra se sličnim prosječnom hemijskom sastavu proučavanih meteorita. Meteoriti imaju sljedeći sastav:
– gvožđe(nikl gvožđe sa primesom kobalta i fosfora) čine 5,6% pronađenih;
– ironstone (siderolite- mješavina željeza i silikata) su najmanje zastupljeni - čine samo 1,3% poznatih;
– kamen (aeroliti- silikati obogaćeni gvožđem i magnezijumom sa primesom gvožđa nikla) ​​su najčešći - 92,7%.

Dakle, u prosječnom hemijskom sastavu Zemlje dominiraju četiri elementa. Kiseonik i gvožđe sadrže oko 30% svaki, magnezijum i silicijum – po 15%. Sumpor čini oko 2 - 4%; nikl, kalcijum i aluminijum – po 2%.

Sastav dubokih školjki Zemlje i dalje je jedno od najintrigantnijih pitanja moderne nauke, a ipak su početkom dvadesetog veka seizmolozi Beno Gutenberg i G. Džeferson razvili model unutrašnje strukture naše planete , prema kojem se Zemlja sastoji od sljedećih slojeva:

Core;
- plašt;
- zemljina kora.

Moderan pogled na unutrašnju strukturu planete

Sredinom prošlog stoljeća, na osnovu najnovijih seizmoloških podataka tog vremena, naučnici su došli do zaključka da duboke školjke imaju složeniju strukturu. Istovremeno, seizmolozi su otkrili da je jezgro Zemlje podijeljeno na unutrašnje i vanjsko, a plašt se sastoji od dva sloja: gornjeg i donjeg.

Spoljni omotač zemlje

Zemljina kora nije samo najgornji, najtanji, već i najproučeniji od svih slojeva. Njena debljina (debljina) dostiže svoj maksimum ispod planina (oko 70 km), a minimum pod vodama svjetskih okeana (5-). 10 km), prosječna Debljina zemljine kore ispod ravnica kreće se od 35 do 40 km. Prijelaz iz zemljine kore u plašt naziva se Mohorovich ili Moho granica.

Također je vrijedno napomenuti da zemljina kora, zajedno s gornjim dijelom plašta, čini kameni omotač Zemlje - litosferu, čija se debljina kreće od 50 do 200 km.

Nakon litosfere je astenosfera - omekšani tečni sloj povećane viskoznosti. Uz sve, upravo se ova komponenta zemljine površine naziva izvorom vulkanizma, jer sadrži džepove magme koji se ulijevaju u zemljinu koru i na površinu.

U nauci je uobičajeno razlikovati nekoliko tipova zemljine kore

Kontinentalni ili kontinentalni prostire se unutar granica kontinenata i šelfa, sastoji se od bazaltnih, granit-gejsova i sedimentnih slojeva. Prijelaz sloja granit-geiss u bazaltni sloj naziva se Conradova granica.

Subkontinentalna kora je prelaznog tipa, smeštena na periferiji unutrašnjih, a takođe i ispod ostrvskih lukova.

Suboceanska kora je po strukturi slična okeanskoj, a posebno je dobro razvijena u dubokomorskim dijelovima mora i na velikim dubinama u okeanskim rovovima.

Srednja geosfera

Duboki sloj planete Zemlje

Najmanje je proučeno. O njemu ima vrlo malo pouzdanih podataka, možemo samo s punim povjerenjem reći da je njegov prečnik oko 7 hiljada kilometara. Vjeruje se da jezgro Zemlje sadrži leguru nikla i željeza. Također je vrijedno napomenuti da je vanjsko jezgro planete gusto i tečno, dok je unutrašnje jezgro tanje i tvrđe konzistencije. Takozvana Guttenbergova granica odvaja Zemljino jezgro od plašta.

Šta bi moglo biti unutar naše matične planete? Jednostavno rečeno, od čega se sastoji Zemlja, kakva je njena unutrašnja struktura? Ova pitanja dugo muče naučnike. Ali pokazalo se da razjasniti ovo pitanje nije tako lako. Čak i uz pomoć ultramodernih tehnologija, čovjek može ući unutra samo na udaljenosti od petnaest kilometara, a to, naravno, nije dovoljno da se sve razumije i potkrijepi. Stoga se i danas istraživanja na temu "od čega je Zemlja" provode uglavnom koristeći indirektne podatke i pretpostavke i hipoteze. Ali i u ovome su naučnici već postigli određene rezultate.

Kako proučavati planetu

Čak iu drevnim vremenima, pojedini predstavnici čovječanstva nastojali su saznati od čega se sastoji Zemlja. Ljudi su također proučavali dijelove stijena koje je sama priroda otkrila i dostupne za gledanje. To su, prije svega, litice, planinske padine, strme obale mora i rijeka. Iz ovih prirodnih dijelova možete puno razumjeti, jer se sastoje od stijena koje su bile ovdje prije milionima godina. I danas naučnici buše bunare na nekim mjestima na kopnu. Od toga, najdublji je 15 km. Takođe, istraživanje se izvodi uz pomoć rudnika iskopanih za vađenje minerala: uglja i rude, na primjer. Iz njih se izvlače i uzorci stijena koji ljudima mogu reći od čega je Zemlja napravljena.

Indirektni podaci

Ali to je ono što se tiče iskustvenog i vizuelnog znanja o strukturi planete. Ali uz pomoć nauke seizmologije (proučavanje zemljotresa) i geofizike, naučnici prodiru u dubine bez kontakta, analizirajući seizmičke talase i njihovo širenje. Ovi podaci nam govore o svojstvima tvari koje se nalaze duboko pod zemljom. Struktura planete se proučava i uz pomoć vještačkih satelita koji se nalaze u orbiti.

Od čega se sastoji planeta Zemlja?

Unutrašnja struktura planete je heterogena. Naučnici su danas utvrdili da se unutrašnjost sastoji od nekoliko dijelova. U sredini je jezgro. Slijedeći je plašt, koji je ogroman i čini oko pet šestina cijele vanjske kore predstavljen je tankim slojem koji prekriva sferu. Ove tri komponente, zauzvrat, takođe nisu potpuno homogene i imaju strukturne karakteristike.

Core

Od čega se sastoji Zemljino jezgro? Naučnici su iznijeli nekoliko verzija o sastavu i porijeklu središnjeg dijela planete. Najpopularniji: jezgro je talina željeza i nikla. Jezgro je podijeljeno na nekoliko dijelova: unutrašnji je čvrst, vanjski je tečan. Veoma je težak: čini više od trećine ukupne mase planete (za poređenje, njegov volumen je samo 15%). Prema naučnicima, formirao se postepeno tokom vremena, a gvožđe i nikl su se oslobađali iz silikata. Trenutno (2015. godine), naučnici sa Oksforda su predložili verziju prema kojoj se jezgro sastoji od radioaktivnog uranijuma. To, inače, objašnjava kako povećan prijenos topline planete tako i postojanje magnetnog polja do danas. U svakom slučaju, informacije o tome od čega se sastoji Zemljino jezgro mogu se dobiti samo hipotetički, budući da prototipovi nisu dostupni modernoj nauci.

Mantle

Od čega se sastoji Odmah treba napomenuti da, kao iu slučaju jezgra, naučnici još nisu imali priliku doći do njega. Stoga se istraživanje provodi i uz pomoć teorija i hipoteza. Poslednjih godina, međutim, japanski istraživači su bušili na dnu okeana, gde će do plašta biti "samo" 3.000 km. Ali rezultati još nisu objavljeni. A plašt se, prema naučnicima, sastoji od silikata - stijena zasićenih gvožđem i magnezijumom. Oni su u rastopljenom tečnom stanju (temperatura dostiže 2500 stepeni). I, što je čudno, plašt takođe sadrži vodu. Tamo ga ima dosta (kada bi se sva unutrašnja voda izbacila na površinu, nivo svjetskih okeana bi porastao za 800 metara).

Zemljina kora

Zauzima tek nešto više od procenta planete po zapremini i nešto manje po masi. Ali, uprkos svojoj maloj težini, zemljina kora je veoma važna za čovečanstvo, jer na njoj živi sav život na Zemlji.

Sfere Zemlje

Poznato je da je starost naše planete otprilike 4,5 milijardi godina (naučnici su to otkrili koristeći radiometrijske podatke). Prilikom proučavanja Zemlje, identifikovano je nekoliko inherentnih školjki, nazvanih geosfere. Razlikuju se i po svom hemijskom sastavu i po fizičkim svojstvima. Hidrosfera uključuje svu vodu dostupnu na planeti u njenim različitim stanjima (tečno, čvrsto, gasovito). Litosfera je kamena školjka koja čvrsto okružuje Zemlju (debljina od 50 do 200 km). Biosfera su sva živa bića na planeti, uključujući bakterije, biljke i ljude. Atmosfera (od starogrčkog "atmos", što znači para) je prozračna bez koje bi postojanje života bilo nemoguće.

Od čega se sastoji Zemljina atmosfera?

Unutrašnji dio ove ljuske, najvažnije za život, nalazi se u blizini i predstavlja plinovitu tvar. A vanjski graniči sa svemirom blizu Zemlje. On određuje vremenske prilike na planeti, a takođe nije homogen po svom sastavu. Od čega se sastoji Zemljina atmosfera? Savremeni naučnici mogu precizno odrediti njegove komponente. Procenat azota - više od 75%. Kiseonik - 23%. Argon - nešto više od 1 posto. Poprilično: ugljični dioksid, neon, helijum, metan, vodonik, ksenon i neke druge supstance. Sadržaj vode kreće se od 0,2% do 2,5% u zavisnosti od klimatske zone. Sadržaj ugljičnog dioksida je također promjenjiv. Neke karakteristike moderne Zemljine atmosfere direktno zavise od ljudske industrijske aktivnosti.

Postoje unutrašnje i vanjske ljuske koje međusobno djeluju.

Unutrašnja struktura Zemlje

Za proučavanje unutrašnje strukture Zemlje koriste se bušenje ultra dubokih bunara (najdublja Kola - 11.000 m. Pokrivala je manje od 1/400 Zemljinog poluprečnika). Ali većina informacija o strukturi Zemlje dobijena je seizmičkom metodom. Na osnovu podataka dobijenih ovim metodama kreiran je opšti model strukture Zemlje.

U središtu planete nalazi se Zemljino jezgro - (R = 3500 km) koje se pretpostavlja da se sastoji od željeza sa primjesom lakših elemenata. Postoji hipoteza da se jezgro sastoji od vodonika, koji pod visokim pritiskom može preći u metalno stanje. Vanjski sloj jezgre je tečno, rastopljeno stanje; unutrašnje jezgro poluprečnika 1250 km je čvrsto. Temperatura u centru jezgra je naizgled do 5 - 6 hiljada stepeni.

Jezgro je okruženo školjkom - plaštom. Plašt je debeo do 2900 km, njegova zapremina je 83% zapremine planete. Sastoji se od teških minerala bogatih magnezijumom i gvožđem. Uprkos visokoj temperaturi (iznad 2000?), većina materije plašta je, zbog ogromnog pritiska, u čvrstom kristalnom stanju. Gornji plašt na dubini od 50 do 200 km ima pokretni sloj koji se naziva astenosfera (slaba sfera). Karakterizira ga visoka plastičnost zbog mekoće tvari koja ga formira. Sa ovim slojem su povezani i drugi važni procesi na Zemlji. Njegova debljina je 200 – 250 km. Supstanca astenosfere koja prodire u zemljinu koru i teče na površinu naziva se magma.

Zemljina kora je tvrda slojevita vanjska ovojnica Zemlje debljine od 5 km ispod okeana do 70 km ispod planinskih struktura kontinenata.

• kontinentalni (kopno)
• Oceanic

Kontinentalna kora je deblja i složenija. Ima 3 sloja:

• Sedimentni (10-15 km, stene su uglavnom sedimentne)
• Granit (5-15 km, stijene ovog sloja su uglavnom metamorfne, njihova svojstva su bliska granitu)
• Balzatovy (10-35 km, stene ovog sloja su magmatske)

Okeanska kora je teža, u njoj nema granitnog sloja, sedimentni sloj je relativno tanak, uglavnom je balzat.

U područjima prijelaza s kontinenta na ocean, kora ima prijelazni karakter.

Zemljina kora i gornji dio plašta čine školjku koja se zove (od grčkog litos - kamen). Litosfera je čvrsti omotač Zemlje, uključujući zemljinu koru i gornji sloj omotača, koji leži na vrućoj astenosferi. Debljina litosfere je u prosjeku 70-250 km, od čega je 5-70 km u zemljinoj kori. Litosfera nije neprekidna ljuska, ona je podijeljena na džinovske rasjede. Većina ploča uključuje i kontinentalnu i okeansku koru. Postoji 13 litosfernih ploča. Ali najveći su: američki, afrički, antarktički, indo-australijski, evroazijski, pacifički.

Pod utjecajem procesa koji se odvijaju u utrobi zemlje, litosfera se kreće. Litosferne ploče se kreću sporo jedna u odnosu na drugu brzinom od 1-6 cm godišnje. Osim toga, konstantno se dešavaju njihovi vertikalni pokreti. Skup horizontalnih i vertikalnih kretanja litosfere, praćenih pojavom rasjeda i nabora zemljine kore, naziva se. Oni su spori i brzi.

Sile koje uzrokuju divergenciju litosferskih ploča nastaju kada se materijal plašta pomiče. Snažni uzlazni tokovi ove supstance guraju ploče, kidajući zemljinu koru, stvarajući duboke rasjede u njoj. Tamo gdje se ova supstanca diže prema van, pojavljuju se rasjedi u litosferi, a ploče se počinju razmicati. Magma koja prodire duž rasjeda, učvršćujući se, gradi rubove ploča. Kao rezultat toga, osovine se pojavljuju s obje strane kvara, i. Nalaze se u svim okeanima i čine jedinstven sistem ukupne dužine od 60.000 hiljada km. Visina grebena je do 3000 m. Najveću širinu ovaj greben dostiže u jugoistočnom dijelu, gdje je brzina kretanja ploča 12 - 13 cm/god. Ne zauzima srednju poziciju i naziva se Pacifički uspon. Na mjestu rasjeda, u aksijalnom dijelu srednjeokeanskih grebena, najčešće se nalaze klisure - pukotine. Njihova širina se kreće od nekoliko desetina kilometara na vrhu do nekoliko kilometara na dnu. Na dnu pukotina nalaze se mali vulkani i topli izvori. U rascjepima, nova okeanska kora se rađa iz rastuće magme. Što je dalje od pukotine, kora je starija.

Duž drugih granica ploča uočavaju se sudari litosferskih ploča. To se dešava na različite načine. Kada se sudare ploča sa okeanskom korom i ploča sa kontinentalnom korom, prva tone ispod druge. U ovom slučaju na kopnu se pojavljuju dubokomorski rovovi, otočni lukovi i planine. Ako se dvije ploče sudare s kontinentalnom korom, tada dolazi do drobljenja u nabore stijena, vulkanizma i formiranja planinskih područja (na primjer, to su složeni procesi koji se javljaju tokom kretanja magme, koja se formira u odvojenim centrima i na različitim dubinama astenosfere Vrlo rijetko se formira u Zemljinoj kori postoje dvije glavne vrste magme: bazaltna (bazična) i granitna (kisela).

Kako magma izbija na površinu Zemlje, ona formira vulkane. Takav magmatizam se naziva efuzijskim. Ali češće magma prodire u zemljinu koru kroz pukotine. Ova vrsta magmatizma naziva se intruzivna.

Struktura ljuske Zemlje. Fizičko stanje (gustina, pritisak, temperatura), hemijski sastav, kretanje seizmičkih talasa u unutrašnjosti Zemlje. Zemaljski magnetizam. Izvori unutrašnje energije planete. Starost Zemlje. Geohronologija.

Zemlja, kao i druge planete, ima strukturu ljuske. Kada seizmički talasi (longitudinalni i poprečni) prolaze kroz telo Zemlje, njihove brzine na nekim dubokim nivoima se primetno (i naglo) menjaju, što ukazuje na promenu svojstava sredine koju prođu talasi. Moderne ideje o raspodjeli gustine i pritiska unutar Zemlje date su u tabeli.

Promjene gustine i pritiska sa dubinom unutar Zemlje

(S.V. Kalesnik, 1955.)

Tabela pokazuje da u centru Zemlje gustina dostiže 17,2 g/cm 3 i da se posebno naglim skokom menja (sa 5,7 na 9,4) na dubini od 2900 km, a zatim na dubini od 5 hiljada km. Prvi skok omogućava izolaciju gustog jezgra, a drugi - da se ovo jezgro podijeli na vanjske (2900-5000 km) i unutrašnje (od 5 hiljada km do centra) dijelove.

Ovisnost brzine uzdužnih i poprečnih valova o dubini

Dakle, u suštini postoje dvije oštre promjene brzina: na dubini od 60 km i na dubini od 2900 km. Drugim riječima, zemljina kora i unutrašnje jezgro su jasno razdvojeni. U srednjem pojasu između njih, kao i unutar jezgre, postoji samo promjena u brzini povećanja brzina. Takođe se vidi da je Zemlja u čvrstom stanju do dubine od 2900 km, jer Kroz ovu debljinu slobodno prolaze poprečni elastični valovi (posmični valovi), koji jedini mogu nastati i širiti se u čvrstom mediju. Prolazak poprečnih talasa kroz jezgro nije primećen, što je dalo razlog da se smatra tečnim. Međutim, najnoviji proračuni pokazuju da je modul smicanja u jezgru mali, ali još uvijek nije jednak nuli (kao što je tipično za tekućinu) te je stoga Zemljino jezgro bliže čvrstom nego tekućem stanju. Naravno, u ovom slučaju, koncepti „čvrsto“ i „tečno“ ne mogu se poistovetiti sa sličnim konceptima primenjenim na agregatna stanja materije na površini zemlje: visoke temperature i ogromni pritisci prevladavaju unutar Zemlje.

Dakle, unutrašnja struktura Zemlje podijeljena je na koru, plašt i jezgro.

Zemljina kora - prva ljuska čvrstog tijela Zemlje, ima debljinu od 30-40 km. Po zapremini je 1,2% zapremine Zemlje, po masi - 0,4%, prosečna gustina je 2,7 g / cm 3. Sastoji se uglavnom od granita; sedimentne stijene su u njemu od podređenog značaja. Granitna ljuska, u kojoj silicij i aluminij igraju ogromnu ulogu, naziva se "sialic" ("sial"). Zemljina kora je odvojena od plašta seizmičkim presjekom tzv Moho granica, po imenu srpskog geofizičara A. Mohorovičića (1857-1936), koji je otkrio ovaj „seizmički presek“. Ova granica je jasna i uočava se na svim mjestima na Zemlji na dubinama od 5 do 90 km. Moho dionica nije samo granica između stijena različitih tipova, već predstavlja ravan faznog prijelaza između eklogita i gabra plašta i bazalta zemljine kore. Prilikom prijelaza iz plašta u koru, pritisak toliko pada da se gabro pretvara u bazalte (silicijum, aluminijum + magnezijum - "sima" - silicijum + magnezijum). Prijelaz je praćen povećanjem volumena za 15% i, shodno tome, smanjenjem gustoće. Moho površina se smatra donjom granicom zemljine kore. Važna karakteristika ove površine je da je ona uopšteno gledano poput zrcalne slike topografije zemljine površine: ispod okeana je viša, ispod kontinentalnih ravnica niža, ispod najviših planina najniže tone (to su takozvani koreni planina).

Postoje četiri tipa zemljine kore, oni odgovaraju četiri najveća oblika Zemljine površine. Prvi tip se zove kopno, debljina mu je 30-40 km pod mladim planinama raste do 80 km. Ovaj tip zemljine kore reljefno odgovara kontinentalnim izbočinama (uključen je i podvodni rub kontinenta). Najčešća podjela je na tri sloja: sedimentni, granit i bazalt. Sedimentni sloj, debljine do 15-20 km, složeno slojevitih sedimenata(prevladavaju gline i škriljci, široko su zastupljene pješčane, karbonatne i vulkanske stijene). granitni sloj(debljine 10-15 km) sastoji se od metamorfnih i magmatskih kiselih stijena sa sadržajem silicijum-dioksida od preko 65%, po svojstvima sličnih granitu; najčešći su gnajsi, granodiorit i diorit, graniti, kristalni škriljci). Donji sloj, najgušći, debljine 15-35 km, naziva se bazalt zbog svoje sličnosti sa bazaltima. Prosječna gustina kontinentalne kore je 2,7 g/cm3. Između slojeva granita i bazalta nalazi se Conradova granica, nazvana po austrijskom geofizičaru koji ju je otkrio. Nazivi slojeva - granit i bazalt - su proizvoljni, dati su prema brzini prolaska seizmičkih talasa. Savremeni naziv slojeva je nešto drugačiji (E.V. Khain, M.G. Lomize): drugi sloj se naziva granit-metamorfnim, jer U njemu gotovo da nema granita, sastavljen je od gnajsa i kristalnih škriljaca. Treći sloj je granulit-bazit, formiran je od visoko metamorfoziranih stijena.

Drugi tip zemljine kore – prelazni ili geosinklinalni – odgovara prijelaznim zonama (geosinklinalama). Prijelazne zone nalaze se uz istočne obale euroazijskog kontinenta, uz istočne i zapadne obale Sjeverne i Južne Amerike. Imaju sljedeću klasičnu strukturu: rubni morski bazen, otočni lukovi i dubokomorski rov. Ispod bazena mora i dubokomorskih rovova nema granitnog sloja, koji se sastoji od sedimentnog sloja povećane debljine i bazalta. Granitni sloj se javlja samo u otočnim lukovima. Prosječna debljina geosinklinalnog tipa zemljine kore je 15-30 km.

Treći tip - oceanic Zemljina kora odgovara dnu okeana, debljina kore je 5-10 km. Ima dvoslojnu strukturu: prvi sloj je sedimentni, formiran od glinovito-silicijum-karbonatnih stijena; drugi sloj čine holokristalne magmatske stijene osnovnog sastava (gabro). Između sedimentnog i bazaltnog sloja nalazi se međusloj koji se sastoji od bazaltne lave sa međuslojevima sedimentnih stijena. Stoga se ponekad govori o troslojnoj strukturi okeanske kore.

Četvrta vrsta - riftogeni zemljine kore, karakteristična je za srednjeokeanske grebene, debljina joj je 1,5-2 km. Na srednjeokeanskim grebenima, stijene plašta se približavaju površini. Debljina sedimentnog sloja je 1-2 km, bazaltni sloj u riftovim dolinama se izbija.

Postoje koncepti "zemljine kore" i "litosfere". Litosfera– stenoviti omotač Zemlje, formiran od zemljine kore i dela gornjeg omotača. Njegova debljina je 150-200 km, ograničena je astenosferom. Samo gornji dio litosfere naziva se zemljina kora.

Mantle po zapremini čini 83% zapremine Zemlje i 68% njene mase. Gustina supstance se povećava na 5,7 g/cm3. Na granici sa jezgrom temperatura se povećava na 3800 0 C, pritisak - na 1,4 x 10 11 Pa. Gornji plašt se razlikuje do dubine od 900 km, a donji plašt do dubine od 2900 km. U gornjem plaštu na dubini od 150-200 km nalazi se sloj astenosfere. Astenosfera(grč. asthenes - slab) - sloj smanjene tvrdoće i čvrstoće u gornjem plaštu Zemlje. Astenosfera je glavni izvor magme, gdje se nalaze centri za hranjenje vulkana i pomiču litosferske ploče.

Core zauzima 16% zapremine i 31% mase planete. Temperatura u njemu dostiže 5000 0 C, pritisak - 37 x 10 11 Pa, gustina - 16 g/cm 3. Jezgro je podijeljeno na vanjsko jezgro, do dubine od 5100 km, i unutrašnje jezgro. Vanjsko jezgro je rastopljeno i sastoji se od željeza ili metaliziranih silikata, unutrašnje jezgro je čvrsto, željezo-nikl.

Masa nebeskog tijela ovisi o gustini materije koja određuje veličinu Zemlje i silu gravitacije. Naša planeta ima dovoljnu veličinu i gravitaciju, zadržava hidrosferu i atmosferu. U Zemljinom jezgru dolazi do metalizacije materije, uzrokujući stvaranje električnih struja i magnetosfere.

Oko Zemlje postoje različita polja, a najznačajniji uticaj na GO ima gravitaciono i magnetno.

Gravitaciono polje na Zemlji je to gravitaciono polje. Gravitacija je rezultujuća sila između sile privlačenja i centrifugalne sile koja se javlja kada se Zemlja rotira. Centrifugalna sila dostiže svoj maksimum na ekvatoru, ali i ovdje je mala i iznosi 1/288 sile gravitacije. Sila gravitacije na Zemlji uglavnom zavisi od sile privlačenja, na koju utiče distribucija masa unutar Zemlje i na površini. Sila gravitacije djeluje posvuda na zemlji i usmjerena je uzdužno prema površini geoida. Jačina gravitacionog polja opada jednoliko od polova prema ekvatoru (na ekvatoru je centrifugalna sila veća), od površine prema gore (na visini od 36.000 km je nula) i od površine prema dolje (u središtu na Zemlji je sila gravitacije nula).

Normalno gravitaciono polje Oblik Zemlje je ono što bi Zemlja imala da ima oblik elipsoida sa ujednačenom distribucijom masa. Stvarna jačina polja u određenoj tački se razlikuje od normalne i dolazi do anomalije gravitacionog polja. Anomalije mogu biti pozitivne i negativne: planinski lanci stvaraju dodatnu masu i trebali bi uzrokovati pozitivne anomalije, okeanski rovovi, naprotiv, negativne. Ali u stvari, Zemljina kora je u izostatskoj ravnoteži.

Izostazija (od grčkog isostasios - jednak po težini) - balansiranje čvrste, relativno lagane zemljine kore sa težim gornjim omotačem. Teoriju ravnoteže iznio je 1855. godine engleski naučnik G.B. Vazdušno. Zahvaljujući izostazi, višak mase iznad teorijske razine ravnoteže odgovara manjku ispod. To se izražava u činjenici da na određenoj dubini (100-150 km) u sloju astenosfere materija teče do onih mjesta gdje postoji nedostatak mase na površini. Samo ispod mladih planina, gdje kompenzacija još nije u potpunosti nastupila, uočene su slabe pozitivne anomalije. Međutim, ravnoteža se stalno narušava: sediment se taloži u okeanima, a okeansko dno se savija pod njegovom težinom. S druge strane, planine su uništene, njihova visina se smanjuje, a samim tim i masa.

Gravitacija stvara oblik Zemlje; ona je jedna od vodećih endogenih sila. Zahvaljujući tome padaju atmosferske padavine, teku rijeke, formiraju se horizonti podzemnih voda i uočavaju se procesi nagiba. Gravitacija objašnjava maksimalnu visinu planina; Vjeruje se da na našoj Zemlji ne mogu biti planine veće od 9 km. Gravitacija drži gasne i vodene ljuske planete zajedno. Samo najlakši molekuli - vodonik i helijum - napuštaju atmosferu planete. Maseni pritisak materije, ostvaren u procesu gravitacione diferencijacije u donjem plaštu, zajedno sa radioaktivnim raspadom, generiše toplotnu energiju – izvor unutrašnjih (endogenih) procesa koji obnavljaju litosferu.

Toplotni režim površinskog sloja zemljine kore (u prosjeku do 30 m) ima temperaturu koju određuje sunčeva toplina. Ovo heliometrijskog sloja doživljavaju sezonske fluktuacije temperature. Ispod je još tanji horizont konstantne temperature (oko 20 m), koji odgovara srednjoj godišnjoj temperaturi posmatračkog mjesta. Ispod trajnog sloja temperatura raste sa dubinom - geotermalni sloj. Za kvantificiranje veličine ovog povećanja, dva međusobno povezana koncepta. Promjena temperature pri ulasku 100 m dublje u tlo naziva se geotermalni gradijent(kreće se u rasponu od 0,1 do 0,01 0 C/m i zavisi od sastava stena, uslova njihovog nastanka), a visina do koje je potrebno ići dublje da bi se došlo do povećanja temperature za 1 0 naziva se geotermalna faza(varijira od 10 do 100 m/0 C).

Zemaljski magnetizam - svojstvo Zemlje koje određuje postojanje magnetskog polja oko nje uzrokovano procesima koji se odvijaju na granici jezgra-plašt. Čovječanstvo je po prvi put saznalo da je Zemlja magnet zahvaljujući radovima W. Gilberta.

Magnetosfera – područje blizu Zemlje ispunjeno nabijenim česticama koje se kreću u magnetskom polju Zemlje. Od interplanetarnog prostora je odvojen magnetopauzom. Ovo je vanjska granica magnetosfere.

Formiranje magnetnog polja temelji se na unutarnjim i vanjskim razlozima. Konstantno magnetsko polje nastaje zbog električnih struja koje nastaju u vanjskom jezgru planete. Solarni korpuskularni tokovi formiraju Zemljino naizmjenično magnetno polje. Magnetne karte pružaju vizuelni prikaz stanja Zemljinog magnetnog polja. Magnetne karte se sastavljaju za petogodišnji period – magnetsku eru.

Zemlja bi imala normalno magnetsko polje da je jednolično magnetizirana sfera. U prvoj aproksimaciji, Zemlja je magnetni dipol - to je štap čiji krajevi imaju suprotne magnetne polove. Mjesta gdje se magnetska os dipola seče sa površinom Zemlje nazivaju se geomagnetnih polova. Geomagnetski polovi se ne poklapaju sa geografskim i kreću se sporo brzinom od 7-8 km/god. Odstupanja stvarnog magnetnog polja od normale (teorijski izračunate) nazivaju se magnetske anomalije. Mogu biti globalni (Istočnosibirski oval), regionalni (KMA) i lokalni, povezani sa bliskim pojavljivanjem magnetnih stijena na površini.

Magnetno polje karakteriziraju tri veličine: magnetna deklinacija, magnetna inklinacija i snaga. Magnetna deklinacija- ugao između geografskog meridijana i smjera magnetske igle. Deklinacija je istočna (+), ako sjeverni kraj igle kompasa odstupa istočno od geografskog, i zapadna (-), kada strelica odstupa prema zapadu. Magnetni nagib- ugao između horizontalne ravnine i smera magnetne igle obešene na horizontalnoj osi. Nagib je pozitivan kada je sjeverni kraj strelice usmjeren prema dolje, a negativan kada je sjeverni kraj usmjeren prema gore. Magnetski nagib varira od 0 do 90 0 . Jačinu magnetnog polja karakteriše napetost. Jačina magnetnog polja je mala na ekvatoru 20-28 A/m, na polu – 48-56 A/m.

Magnetosfera ima oblik suze. Na strani koja je okrenuta Suncu, njen poluprečnik je jednak 10 poluprečnika Zemlje, na noćnoj strani, pod uticajem „sunčevog vetra“, on se povećava na 100 radijusa. Oblik je posljedica utjecaja Sunčevog vjetra koji, nailazeći na Zemljinu magnetosferu, teče oko nje. Nabijene čestice, dostižući magnetosferu, počinju se kretati duž linija magnetskog polja i formirati se radijacijski pojasevi. Unutrašnji radijacijski pojas sastoji se od protona i ima maksimalnu koncentraciju na visini od 3500 km iznad ekvatora. Vanjski pojas formiraju elektroni i proteže se do 10 radijusa. Na magnetnim polovima visina radijacijskih pojaseva se smanjuje i ovdje nastaju područja u kojima nabijene čestice prodiru u atmosferu, ionizirajući atmosferske plinove i uzrokujući aurore.

Geografski značaj magnetosfere je veoma velik: ona štiti Zemlju od korpuskularnog sunčevog i kosmičkog zračenja. Magnetne anomalije su povezane s potragom za mineralima. Magnetne linije sile pomažu turistima i brodovima da se kreću u svemiru.

Starost Zemlje. Geohronologija.

Zemlja je nastala kao hladno tijelo iz nakupine čvrstih čestica i tijela poput asteroida. Među česticama je bilo i radioaktivnih. Kada su ušli u Zemlju, tamo su se raspali, oslobađajući toplotu. Iako je veličina Zemlje bila mala, toplota je lako izlazila u međuplanetarni prostor. Ali s povećanjem zapremine Zemlje, proizvodnja radioaktivne topline počela je premašivati ​​njeno curenje, akumulirala je i zagrijala crijeva planete, uzrokujući njihovo omekšavanje. Plastična država koja je otvorila mogućnosti za gravitacionu diferencijaciju materije– isplivavanje lakših mineralnih masa na površinu i postepeno spuštanje težih u centar. Intenzitet diferencijacije je nestao sa dubinom, jer u istom smjeru, zbog povećanja tlaka, povećao se i viskozitet tvari. Zemljino jezgro nije zahvaćeno diferencijacijom i zadržalo je svoj izvorni silikatni sastav. Ali naglo se zgusnuo zbog najvećeg pritiska, koji je prelazio milion atmosfera.

Starost Zemlje određuje se radioaktivnom metodom, a može se primijeniti samo na stijene koje sadrže radioaktivne elemente. Ako pretpostavimo da je sav argon na Zemlji produkt raspadanja kalijuma-49, tada će starost Zemlje biti najmanje 4 milijarde godina. Proračuni O.Yu. Schmidt daje još veću cifru - 7,6 milijardi godina. V.I. Da bi izračunao starost Zemlje, Baranov je uzeo odnos između savremenih količina uranijuma-238 i aktinouranija (uranijum-235) u stenama i mineralima i dobio starost uranijuma (supstance iz koje je planeta kasnije nastala) od 5- 7 milijardi godina.

Dakle, starost Zemlje je određena u rasponu od 4-6 milijardi godina. Istorija razvoja Zemljine površine do sada se mogla direktno rekonstruisati u opštim crtama tek počev od onih vremena iz kojih su sačuvane najstarije stene, odnosno otprilike 3-3,5 milijardi godina (Kalesnik S.V.).

Istorija Zemlje se obično deli na dva dela eon: kriptozoik(skriveno i život: nema ostataka skeletne faune) i fanerozoik(eksplicitno i životno) . Kriptoza sadrži dva ere: arhejska i proterozojska. Fanerozoik obuhvata poslednjih 570 miliona godina i uključuje: Paleozoik, mezozoik i kenozoik, koji se, pak, dijele na periodi.Često se naziva cijeli period prije fanerozoika Prekambrij(Kambrij - prvo razdoblje paleozojske ere).

Periodi paleozojske ere:

Periodi mezozojske ere:

Periodi kenozojske ere:

Paleogen (epohe – paleocen, eocen, oligocen)

neogen (epohe – miocen, pliocen)

Kvartar (epohe - pleistocen i holocen).

Zaključci:

1. Sve manifestacije unutrašnjeg života Zemlje zasnivaju se na transformaciji toplotne energije.

2. U zemljinoj kori temperatura raste sa rastojanjem od površine (geotermalni gradijent).

3. Toplota Zemlje potiče od raspadanja radioaktivnih elemenata.

4. Gustina Zemljine tvari raste sa dubinom od 2,7 na površini do 17,2 u centralnim dijelovima. Pritisak u centru Zemlje dostiže 3 miliona atm. Gustina se naglo povećava na dubinama od 60 i 2900 km. Otuda zaključak – Zemlja se sastoji od koncentričnih školjki koje se grle.

5. Zemljina kora se sastoji prvenstveno od stijena kao što su graniti, koji su podvučeni stijenama kao što su bazalt. Starost Zemlje je određena na 4-6 milijardi godina.