Geografi är jordens struktur. Jordens inre struktur och fysiska egenskaper

Jordens inre struktur fastställts baserat på geofysiska forskningsmaterial (naturen hos passage av seismiska vågor). Det finns tre huvudskal.

1. Jordskorpan - den största tjockleken är upp till 70 km.
2. Mantel - från den nedre gränsen av jordskorpan till ett djup av 2900 km.
3. Kärna - sträcker sig till jordens centrum (till ett djup av 6 371 km).

Gränsen mellan jordskorpan och manteln kallas gräns Mohorovicic (Moho), mellan manteln och kärnan - gräns Gutenberg.
Jordens kärnaär uppdelad i två lager. Extern kärna (på ett djup av 5 120 km till 2 900 km) är ämnet flytande, eftersom tvärgående vågor inte tränger in i den, och hastigheten på longitudinella vågor sjunker till 8 km/s (se "Jordbävningar"). Inre kärna (från ett djup av 6 371 km till 5 120 km), är materien här i ett fast tillstånd (hastigheten på longitudinella vågor ökar till 11 km/s eller mer). Kärnans sammansättning domineras av järn-nickelsmälta med en blandning av kisel och svavel. Densiteten av ämnet i kärnan når 13 g/cc.

Mantelär uppdelad i två delar: övre och nedre.

Övre mantel består av tre lager, dyker till ett djup av 800 - 900 km. Verkhni th ett lager upp till 50 km tjockt består av en hård och spröd kristallin substans (längdvågshastigheter upp till 8,5 km/s eller mer). Tillsammans med jordskorpan bildas den litosfären- jordens steniga skal.

Mellanskikt - astenosfären(avgivande skal) kännetecknas av ett amorft glasartat tillstånd av ämnet, och delvis (10%) har ett smält viskoplastiskt tillstånd (detta bevisas av en kraftig minskning av hastigheten för seismiska vågor). Tjockleken på mellanskiktet är ca 100 km. Astenosfären ligger på olika djup. Under mitthavsryggar, där litosfärens tjocklek är minimal, ligger astenosfären på flera kilometers djup. På havens marginaler, när litosfärens tjocklek ökar, sjunker astenosfären till 60–80 km. Under kontinenterna ligger den på cirka 200 km djup, och under kontinentala sprickor stiger den igen till ett djup av 10–25 km. Nedre skiktet av den övre manteln (Golitsin-skiktet) är ibland isolerad som ett övergångsskikt eller som en oberoende del - mittmanteln. Det går ner till ett djup av 800 - 900 km, ämnet här är kristallint fast (längdvågshastigheten är upp till 9 km/s).

Lägre mantel sträcker sig upp till 2 900 km, består av fast kristallint material (hastigheten på longitudinella vågor ökar till 13,5 km/s). Mantelns sammansättning domineras av olivin och pyroxen, dess densitet i den nedre delen når 5,8 g/cm3.

jordskorpanär uppdelad i två huvudtyper (kontinental och oceanisk) och två övergångstyper (subkontinental och suboceanisk). Typerna av bark skiljer sig åt i struktur och tjocklek.

Kontinental Skorpan, fördelad inom kontinenterna och hyllzonerna, har en tjocklek på 30 - 40 km i plattformsområden och upp till 70 km i höglandet. Dess nedre lager är basalt- (maffisk- berikad med magnesium och järn), består av tunga stenar, dess tjocklek är från 15 till 40 km. Ovan ligger sammansatt av lättare stenar granit-gnejs lager ( sialisk- berikad med kisel och aluminium), med en tjocklek på 10 till 30 km. Dessa lager kan överlappa varandra i toppen sedimentär lager, tjocklek från 0 till 15 km. Gränsen mellan basalt- och granitgnejslager identifierade från seismiska data ( gräns Conrad) är inte alltid tydligt synligt.

Oceanic skorpan, upp till 6 - 8 km tjock, har också en treskiktsstruktur. Det undre lagret är tungt basalt-, upp till 4 - 6 km tjock. Mellanskiktet, cirka 1 km tjockt, är sammansatt av mellanskikt tät sedimentär raser och basalt Lav. Det översta lagret består av lösa sedimentär stenar upp till 0,7 km tjocka.

Subkontinental skorpan, som har en struktur nära den kontinentala skorpan, presenteras i periferin av marginella och inre hav (i zonerna av kontinentalsluttningen och foten) och under öbågar, och kännetecknas av en kraftigt reducerad tjocklek (upp till 0 m) av det sedimentära lagret. Anledningen till denna minskning av tjockleken på det sedimentära lagret är den stora lutningen på ytan, vilket underlättar glidningen av ackumulerade sediment. Tjockleken på denna typ av skorpa är upp till 25 km, inklusive basaltlagret upp till 15 km, granitgnejs upp till 10 km; Conrads gräns är dåligt definierad.
Suboceanisk skorpan, som till sin struktur liknar oceanisk skorpa, utvecklas inom djuphavsdelarna av inre och marginella hav och i djuphavsvattengravar. Det kännetecknas av en kraftig ökning av tjockleken på det sedimentära lagret och frånvaron av ett granit-gnejslager. Den extremt höga tjockleken på det sedimentära lagret beror på den mycket låga hypsometriska nivån på ytan - under påverkan av gravitationen samlas gigantiska skikt av sedimentära bergarter här. Den totala tjockleken av den suboceaniska skorpan når också 25 km, inklusive basaltlagret upp till 10 km och det sedimentära lagret upp till 15 km. I detta fall kan tjockleken på lagret av täta sedimentära och basaltiska bergarter vara 5 km.

Densitet och tryck Land förändras också med djupet. Jordens genomsnittliga densitet är 5,52 g/kubik. cm Tätheten av stenar i jordskorpan varierar från 2,4 till 3,0 g/kubik. cm (i genomsnitt - 2,8 g/cc). Densiteten för den övre manteln under Moho-gränsen närmar sig 3,4 g/m3. cm, på ett djup av 2 900 km når den 5,8 g/kubik. cm, och i den inre kärnan upp till 13 g/kubik. se Enligt de givna uppgifterna tryck vid ett djup av 40 km är det lika med 10 3 MPa, vid Gutenberg-gränsen 137 * 10 3 MPa, i jordens centrum 361 * 10 3 MPa. Tyngdaccelerationen på planetens yta är 982 cm/s2, når maximalt 1037 cm/s2 på ett djup av 2900 km och är minimal (noll) i jordens centrum.

Ett magnetfält Jorden orsakas förmodligen av de konvektiva rörelserna av den flytande substansen i den yttre kärnan som uppstår under den dagliga rotationen av planeten. Studiet av magnetiska anomalier (variationer i magnetfältstyrka) används i stor utsträckning i sökandet efter järnmalmsfyndigheter.
Termiska egenskaper Jordar bildas av solstrålning och värmeflöde som sprids från planetens tarmar. Solvärmens inverkan sträcker sig inte djupare än 30 m. Inom dessa gränser, på ett visst djup, ligger en zon med konstant temperatur som är lika med den genomsnittliga årliga lufttemperaturen i området. Djupare än detta bälte ökar temperaturen gradvis under påverkan av själva jordens värmeflöde. Värmeflödets intensitet beror på jordskorpans struktur och graden av aktivitet hos endogena processer. Det genomsnittliga planetariska värdet av värmeflödet är 1,5 μcal/cm2 * s, på sköldar är det ca 0,6 - 1,0 μcal/cm2 * s, i bergen upp till 4,0 μcal/cm2 * s, och i mitthavets sprickor upp till 8,0 µkal/cm 2 * s. Bland de källor som bildar jordens inre värme antas följande: sönderfallsenergin hos radioaktiva grundämnen, kemiska omvandlingar av materia, gravitationell omfördelning av materia i manteln och kärnan. Geotermisk gradient är mängden temperaturökning per djupenhet. Geotermiskt stadium är det djup där temperaturen ökar med 1° C. Dessa indikatorer varierar mycket på olika platser på planeten. De maximala gradientvärdena observeras i litosfärens mobila zoner, och minimivärdena observeras på forntida kontinentalmassiv. I genomsnitt är den geotermiska gradienten för den övre delen av jordskorpan cirka 30 ° C per 1 km, och det geotermiska steget är cirka 33 m. Det antas att med ökande djup minskar den geotermiska gradienten och det geotermiska steget ökar. Baserat på hypotesen om dominansen av järn i kärnans sammansättning, beräknades dess smälttemperaturer på olika djup (med hänsyn till den naturliga tryckökningen): 3700 ° C vid gränsen mellan manteln och kärnan, 4300 ° C vid gränsen för den inre och yttre kärnan.

Kemisk sammansättning Jorden anses likna den genomsnittliga kemiska sammansättningen av studerade meteoriter. Meteoriter har följande sammansättning:
– järn(nickeljärn med en inblandning av kobolt och fosfor) utgör 5,6 % av de påträffade;
– järnsten (sideroliter- en blandning av järn och silikater) är de minst vanliga - de utgör endast 1,3% av de kända;
– sten (aeroliter- silikater berikade med järn och magnesium med en inblandning av nickeljärn) är de vanligaste - 92,7%.

Således domineras jordens genomsnittliga kemiska sammansättning av fyra element. Syre och järn innehåller cirka 30 % vardera, magnesium och kisel – 15 % vardera. Svavel står för cirka 2 - 4%; nickel, kalcium och aluminium – 2 % vardera.

Sammansättningen av jordens djupa skal fortsätter att vara en av de mest spännande frågorna inom modern vetenskap, och ändå utvecklade seismologerna Beno Gutenberg och G. Jefferson i början av 1900-talet en modell av vår planets inre struktur , enligt vilken jorden består av följande lager:

Kärna;
- mantel;
- Jordskorpan.

En modern syn på planetens inre struktur

I mitten av förra seklet, baserat på de senaste seismologiska data vid den tiden, kom forskare till slutsatsen att djupa skal har en mer komplex struktur. Samtidigt fick seismologer reda på att jordens kärna är uppdelad i inre och yttre, och manteln består av två lager: övre och nedre.

Jordens yttre skal

Jordskorpan är inte bara den översta, tunnaste, utan också den mest väl studerade av alla lager. Dess tjocklek (tjocklek) når sitt maximum under bergen (cirka 70 km) och sitt minimum under vattnet i världshaven (5-. 10 km), medeltjockleken på jordskorpan under slätterna varierar från 35 till 40 km. Övergången från jordskorpan till manteln kallas Mohorovich- eller Moho-gränsen.

Det är också värt att notera att jordskorpan, tillsammans med den övre delen av manteln, bildar jordens steniga skal - litosfären, vars tjocklek sträcker sig från 50 till 200 km.

Efter litosfären ligger astenosfären - ett uppmjukat vätskeskikt med ökad viskositet. Förutom allt är det denna komponent av jordytan som kallas vulkanismens källa, eftersom den innehåller fickor av magma som rinner in i jordskorpan och upp på ytan.

Inom vetenskapen är det vanligt att särskilja flera typer av jordskorpan

Kontinental eller kontinental sträcker sig inom gränserna för kontinenter och hyllor, består av basalt, granit-geiss och sedimentära lager. Övergången av granit-geisslagret till basaltlagret kallas Conrad-gränsen.

Subkontinental skorpa är en övergångstyp, belägen i periferin av inre och även under öbågar.

Den suboceaniska skorpan liknar till strukturen den oceaniska skorpan och är särskilt välutvecklad i djuphavsdelarna av haven och på stora djup i oceaniska skyttegravar.

Mellersta geosfären

Djupt lager av planeten jorden

Det är den minst studerade. Det finns mycket lite tillförlitlig information om det, vi kan bara säga med fullständig säkerhet att dess diameter är cirka 7 tusen kilometer. Man tror att jordens kärna innehåller en legering av nickel och järn. Det är också värt att notera att planetens yttre kärna är tjock och flytande, medan den inre kärnan är tunnare och hårdare i konsistensen. Den så kallade Guttenberg-gränsen skiljer jordens kärna från manteln.

Vad kan finnas inuti vår hemplanet? Enkelt uttryckt, vad består jorden av, vad är dess inre struktur? Dessa frågor har länge oroat forskarna. Men det visade sig att det inte är så enkelt att klargöra denna fråga. Även med hjälp av ultramodern teknik kan en person bara gå in till ett avstånd av femton kilometer, och detta är naturligtvis inte tillräckligt för att förstå och underbygga allt. Därför, även idag, utförs forskning på ämnet "vad jorden är gjord av" huvudsakligen med hjälp av indirekta data och antaganden-hypoteser. Men även i detta har forskarna redan uppnått vissa resultat.

Hur man studerar planeten

Även i antiken försökte enskilda representanter för mänskligheten veta vad jorden är gjord av. Människor studerade också delar av stenar exponerade av naturen själv och tillgängliga för visning. Dessa är först och främst klippor, bergssluttningar, branta stränder av hav och floder. Man kan förstå mycket av dessa naturliga sektioner, eftersom de består av stenar som fanns här för miljoner år sedan. Och idag borrar forskare brunnar på vissa ställen på land. Av dessa är den djupaste 15 km. Studien utförs också med hjälp av gruvor grävda för utvinning av mineraler: kol och malm, till exempel. Från dem tas också stenprover som kan berätta för människor om vad jorden är gjord av.

Indirekta data

Men det är detta som handlar om erfarenhetsmässig och visuell kunskap om planetens struktur. Men med hjälp av vetenskapen om seismologi (läran om jordbävningar) och geofysik tränger forskare in i djupet utan kontakt och analyserar seismiska vågor och deras utbredning. Dessa data berättar om egenskaperna hos ämnen som ligger djupt under jorden. Planetens struktur studeras också med hjälp av konstgjorda satelliter som befinner sig i omloppsbana.

Vad är planeten jorden gjord av?

Planetens inre struktur är heterogen. Idag har forskare konstaterat att insidan består av flera delar. I mitten finns kärnan. Nästa är manteln, som är enorm och utgör cirka fem sjättedelar av hela den yttre skorpan representeras av ett tunt lager som täcker sfären. Dessa tre komponenter är i sin tur inte heller helt homogena och har strukturella egenskaper.

Kärna

Vad består jordens kärna av? Forskare lade fram flera versioner av sammansättningen och ursprunget för den centrala delen av planeten. Den mest populära: kärnan är en järn-nickelsmälta. Kärnan är uppdelad i flera delar: den inre är fast, den yttre är flytande. Den är väldigt tung: den utgör mer än en tredjedel av planetens totala massa (som jämförelse är dess volym bara 15%). Enligt forskare bildades det gradvis över tiden, och järn och nickel frigjordes från silikater. För närvarande (2015) har forskare från Oxford föreslagit en version enligt vilken kärnan består av radioaktivt uran. Detta förklarar förresten både den ökade värmeöverföringen av planeten och existensen av magnetfältet till denna dag. Hur som helst kan information om vad jordens kärna består av endast erhållas hypotetiskt, eftersom prototyper inte är tillgängliga för modern vetenskap.

Mantel

Vad den består av Det bör omedelbart noteras att, liksom i fallet med kärnan, har forskare ännu inte haft en chans att komma till den. Därför genomförs även studien med hjälp av teorier och hypoteser. De senaste åren har dock japanska forskare borrat på havets botten, där det ”bara” kommer att vara 3 000 km till manteln. Men resultaten har ännu inte offentliggjorts. Och manteln, enligt forskare, består av silikater - stenar mättade med järn och magnesium. De är i smält flytande tillstånd (temperaturen når 2500 grader). Och konstigt nog innehåller manteln också vatten. Det finns mycket av det där (om allt inre vatten kastades upp på ytan skulle nivån på världshaven stiga med 800 meter).

jordskorpan

Den upptar bara lite mer än en procent av planeten i volym och lite mindre i massa. Men trots sin lätta vikt är jordskorpan mycket viktig för mänskligheten, eftersom det är på den som allt liv på jorden lever.

Jordens sfärer

Det är känt att vår planets ålder är cirka 4,5 miljarder år (forskare har upptäckt detta med hjälp av radiometriska data). När man studerade jorden identifierades flera inneboende skal, kallade geosfärer. De skiljer sig både i sin kemiska sammansättning och fysikaliska egenskaper. Hydrosfären inkluderar allt vatten som finns tillgängligt på planeten i dess olika tillstånd (flytande, fast, gasformigt). Litosfären är ett stenigt skal som tätt omger jorden (från 50 till 200 km tjockt). Biosfären är allt levande på planeten, inklusive bakterier, växter och människor. Atmosfären (från det antika grekiska "atmos", som betyder ånga) är luftig utan vilken existensen av liv skulle vara omöjlig.

Vad består jordens atmosfär av?

Den inre delen av detta skal, som är avgörande för livet, ligger intill och är ett gasformigt ämne. Och den yttre gränsar till det nära-jordiska utrymmet. Den bestämmer vädret på planeten och är inte heller homogen i sin sammansättning. Vad består jordens atmosfär av? Moderna forskare kan exakt bestämma dess komponenter. Kväveprocent - mer än 75%. Syre - 23%. Argon – drygt 1 procent. Ganska lite: koldioxid, neon, helium, metan, väte, xenon och några andra ämnen. Vattenhalten varierar från 0,2 % till 2,5 % beroende på klimatzonen. Koldioxidhalten varierar också. Vissa egenskaper hos jordens moderna atmosfär beror direkt på mänsklig industriell aktivitet.

Det finns interna och externa skal som interagerar med varandra.

Jordens inre struktur

För att studera jordens inre struktur använder de borrning av ultradjupa brunnar (den djupaste Kola - 11 000 m. Den täckte mindre än 1/400 av jordens radie). Men det mesta av informationen om jordens struktur erhölls med den seismiska metoden. Baserat på data som erhållits med dessa metoder skapades en allmän modell av jordens struktur.

I mitten av planeten finns jordens kärna - (R = 3500 km) förmodligen sammansatt av järn med en inblandning av lättare element. Det finns en hypotes att kärnan består av väte, som under högt tryck kan omvandlas till ett metalliskt tillstånd. Det yttre skiktet av kärnan är ett flytande, smält tillstånd; den inre kärnan med en radie på 1250 km är solid. Temperaturen i mitten av kärnan är tydligen upp till 5 - 6 tusen grader.

Kärnan är omgiven av ett skal - manteln. Manteln är upp till 2900 km tjock, dess volym är 83% av planetens volym. Den består av tunga mineraler rika på magnesium och järn. Trots den höga temperaturen (över 2000?) är det mesta av mantelmaterialet, på grund av det enorma trycket, i ett fast kristallint tillstånd. Den övre manteln på ett djup av 50 till 200 km har ett rörligt lager som kallas astenosfären (svag sfär). Det kännetecknas av hög plasticitet på grund av mjukheten hos det ämne som bildar det. Det är med detta lager som andra viktiga processer på jorden är associerade. Dess tjocklek är 200 – 250 km. Ämnet i astenosfären som penetrerar jordskorpan och rinner till ytan kallas magma.

Jordskorpan är det hårda skiktade yttre skalet på jorden med en tjocklek på 5 km under haven till 70 km under kontinenternas bergiga strukturer.

• Kontinental (fastlandet)
• Oceanic

Kontinentalskorpan är tjockare och mer komplex. Den har 3 lager:

• Sedimentär (10-15 km, stenar är mestadels sedimentära)
• Granit (5-15 km, klipporna i detta lager är huvudsakligen metamorfa, deras egenskaper är nära granit)
• Balzatovy (10-35 km, klipporna i detta lager är magmatiska)

Den oceaniska skorpan är tyngre, det finns inget granitlager i den, det sedimentära lagret är relativt tunt, det är huvudsakligen balsat.

I områden med övergång från kontinenten till havet har skorpan en övergångskaraktär.

Jordskorpan och den övre delen av manteln bildar ett skal som kallas (av grekiskan litos - sten). Litosfären är jordens fasta skal, inklusive jordskorpan och det övre lagret av manteln, som ligger på den heta astenosfären. Litosfärens tjocklek är i genomsnitt 70–250 km, varav 5–70 km finns i jordskorpan. Litosfären är inte ett kontinuerligt skal, det är uppdelat i jätteförkastningar. De flesta plattor inkluderar både kontinental och oceanisk skorpa. Det finns 13 litosfäriska plattor. Men de största är: amerikansk, afrikansk, antarktisk, indo-australisk, eurasisk, Stillahavsregion.

Under påverkan av processer som sker i jordens tarmar, rör sig litosfären. Litosfäriska plattor rör sig långsamt i förhållande till varandra med en hastighet av 1–6 cm per år. Dessutom uppstår deras vertikala rörelser ständigt. Uppsättningen av horisontella och vertikala rörelser av litosfären, åtföljd av förekomsten av fel och veck av jordskorpan, kallas. De är långsamma och snabba.

De krafter som orsakar divergensen hos litosfäriska plattor uppstår när mantelmaterialet rör sig. Kraftfulla uppåtgående flöden av detta ämne trycker isär plattorna, sliter isär jordskorpan och bildar djupa förkastningar i den. Där detta ämne stiger utåt, uppstår fel i litosfären, och plattorna börjar röra sig isär. Magman som tränger in längs förkastningarna, stelnar, bygger upp kanterna på plattorna. Som ett resultat uppstår axlar på båda sidor av felet, och. De finns i alla hav och bildar ett enda system med en total längd på 60 000 tusen km. Åsarnas höjd är upp till 3000 m. Denna ås når sin största bredd i den sydöstra delen, där plattrörelsens hastighet är 12 - 13 cm/år. Den intar inte en mittposition och kallas Pacific Rise. På platsen för förkastningen, i den axiella delen av mitthavsryggarna, finns det vanligtvis raviner - sprickor. Deras bredd sträcker sig från flera tiotals kilometer på toppen till flera kilometer längst ner. På botten av klyftorna finns små vulkaner och varma källor. I sprickor föds ny oceanisk skorpa från stigande magma. Ju längre bort från sprickan, desto äldre är skorpan.

Längs andra plattgränser observeras kollisioner av litosfäriska plattor. Det sker på olika sätt. När en platta med oceanisk skorpa och en platta med kontinental skorpa kolliderar, sjunker den första under den andra. I det här fallet dyker djuphavsgravar, öbågar och berg upp på land. Om två plattor kolliderar med den kontinentala jordskorpan, sker krossning till veck av stenar, vulkanism och bildandet av bergsregioner (till exempel är dessa komplexa processer som sker under rörelsen av magma, som bildas i separata centra och på olika djup av astenosfären. Mycket sällan bildas den i Det finns två huvudtyper av magma i jordskorpan: basaltisk (basisk) och granit (sur).

När magma bryter ut på jordens yta bildar den vulkaner. Sådan magmatism kallas effusive. Men oftare tränger magma in i jordskorpan genom sprickor. Denna typ av magmatism kallas påträngande.

Jordens skalstruktur. Fysiskt tillstånd (densitet, tryck, temperatur), kemisk sammansättning, rörelse av seismiska vågor i jordens inre. Jordbunden magnetism. Källor till planetens inre energi. Jordens ålder. Geokronologi.

Jorden, liksom andra planeter, har en skalstruktur. När seismiska vågor (längsgående och tvärgående) passerar genom jordens kropp förändras deras hastigheter på vissa djupa nivåer märkbart (och abrupt), vilket indikerar en förändring i egenskaperna hos det medium som passerar av vågorna. Moderna idéer om fördelningen av densitet och tryck inuti jorden ges i tabellen.

Förändringar i densitet och tryck med djupet inne i jorden

(S.V. Kalesnik, 1955)

Tabellen visar att i jordens centrum når densiteten 17,2 g/cm 3 och att den ändras med ett särskilt skarpt hopp (från 5,7 till 9,4) på ​​ett djup av 2900 km, och sedan på ett djup av 5 tusen km. Det första hoppet gör det möjligt att isolera en tät kärna, och den andra - att dela upp denna kärna i yttre (2900-5000 km) och inre (från 5 tusen km till mitten).

Beroende av hastigheten hos longitudinella och tvärgående vågor på djupet

Således finns det i huvudsak två skarpa förändringar i hastigheter: på ett djup av 60 km och på ett djup av 2900 km. Med andra ord är jordskorpan och den inre kärnan tydligt åtskilda. I det mellanliggande bältet mellan dem, såväl som inuti kärnan, finns det bara en förändring i hastighetsökningshastigheten. Det är också tydligt att jorden är i fast tillstånd ner till ett djup av 2900 km, eftersom Tvärelastiska vågor (skjuvvågor), som är de enda som kan uppstå och fortplanta sig i ett fast medium, passerar fritt genom denna tjocklek. Passagen av tvärgående vågor genom kärnan observerades inte, och detta gav anledning att betrakta den som flytande. De senaste beräkningarna visar dock att skjuvmodulen i kärnan är liten, men fortfarande inte lika med noll (som är typiskt för en vätska) och därför är jordens kärna närmare ett fast tillstånd än ett flytande tillstånd. Naturligtvis, i det här fallet, kan begreppen "fast" och "flytande" inte identifieras med liknande begrepp som tillämpas på de samlade tillstånden av materia på markytan: höga temperaturer och enorma tryck råder inuti jorden.

Således är jordens inre struktur uppdelad i skorpan, manteln och kärnan.

jordskorpan - det första skalet av jordens fasta kropp, har en tjocklek på 30-40 km. I volym är det 1,2% av jordens volym, i massa - 0,4%, den genomsnittliga densiteten är 2,7 g / cm 3. Består huvudsakligen av graniter; sedimentära bergarter är av underordnad betydelse i den. Granitskalet, där kisel och aluminium spelar en stor roll, kallas "sialic" ("sial"). Jordskorpan är separerad från manteln av en seismisk sektion som kallas Moho gräns, från namnet på den serbiske geofysikern A. Mohorovicic (1857-1936), som upptäckte denna "seismiska sektion". Denna gräns är tydlig och observeras på alla platser på jorden på djup från 5 till 90 km. Moho-sektionen är inte bara en gräns mellan stenar av olika slag, utan representerar ett fasövergångsplan mellan eklogiter och gabbros i manteln och basalter av jordskorpan. Under övergången från manteln till skorpan sjunker trycket så mycket att gabbro förvandlas till basalter (kisel, aluminium + magnesium - "sima" - kisel + magnesium). Övergången åtföljs av en ökning av volymen med 15% och följaktligen en minskning av densiteten. Moho-ytan anses vara den nedre gränsen för jordskorpan. En viktig egenskap hos denna yta är att den generellt sett är som en spegelbild av topografin på jordytan: under haven är den högre, under kontinentalslätterna är den lägre, under de högsta bergen sjunker den lägst (dessa är bergens så kallade rötter).

Det finns fyra typer av jordskorpan de motsvarar de fyra största formerna av jordens yta. Den första typen kallas fastland, dess tjocklek är 30-40 km under unga berg ökar den till 80 km. Denna typ av jordskorpa motsvarar i relief kontinentala utsprång (kontinentens undervattensmarginal ingår). Den vanligaste indelningen är i tre lager: sedimentärt, granit och basalt. Sedimentärt lager, upp till 15-20 km tjock, komplex skiktade sediment(leror och skiffer dominerar, sand-, karbonat- och vulkaniska bergarter är brett representerade). granitskikt(tjocklek 10-15 km) består av metamorfa och magmatiska sura bergarter med en kiselhalt på över 65 %, liknande egenskaper som granit; de vanligaste är gnejser, granodioriter och dioriter, graniter, kristallina skiffer). Det undre lagret, det tätaste, 15-35 km tjockt, kallas basalt för dess likhet med basalter. Den genomsnittliga densiteten för den kontinentala skorpan är 2,7 g/cm3. Mellan granit- och basaltlagren ligger Conrad-gränsen, uppkallad efter den österrikiska geofysikern som upptäckte den. Namnen på skikten - granit och basalt - är godtyckliga de ges enligt passagehastigheten för seismiska vågor. Det moderna namnet på lagren är något annorlunda (E.V. Khain, M.G. Lomize): det andra lagret kallas granitmetamorft, eftersom Det finns nästan inga graniter i den är sammansatt av gnejser och kristallina skiffer. Det tredje skiktet är granulit-basit det bildas av starkt metamorfoserade bergarter.

Andra typen av jordskorpan – övergångs- eller geosynklinal – motsvarar övergångszoner (geosynkliner). Övergångszoner ligger utanför den eurasiska kontinentens östra stränder, utanför Nord- och Sydamerikas östra och västra stränder. De har följande klassiska struktur: en marginell havsbassäng, öbågar och en djuphavsgrav. Under havens bassänger och djuphavsgravar finns inget granitlager. Jordskorpan består av ett sedimentärt lager av ökad tjocklek och basalt. Granitskiktet uppträder endast i öbågar. Den genomsnittliga tjockleken på den geosynklinala typen av jordskorpan är 15-30 km.

Tredje typen - oceanisk jordskorpan motsvarar havsbotten, tjockleken på skorpan är 5-10 km. Den har en tvåskiktsstruktur: det första lagret är sedimentärt, bildat av leriga-kiselhaltiga-karbonatstenar; det andra lagret består av holokristallina magmatiska bergarter av grundläggande sammansättning (gabbro). Mellan de sedimentära och basaltiska skikten finns ett mellanskikt bestående av basaltiska lavor med mellanskikt av sedimentära bergarter. Därför pratar de ibland om havskorpans trelagerstruktur.

Fjärde typen - riftogena jordskorpan, den är karakteristisk för åsar i mitten av havet, dess tjocklek är 1,5-2 km. Vid åsar i mitten av havet kommer mantelstenar nära ytan. Sedimentlagrets tjocklek är 1-2 km, basaltlagret i sprickdalarna nyper ut.

Det finns begreppen "jordskorpan" och "litosfären". Litosfären– jordens steniga skal, bildat av jordskorpan och en del av den övre manteln. Dess tjocklek är 150-200 km, begränsad av astenosfären. Endast den övre delen av litosfären kallas jordskorpan.

Mantel i volym är det 83% av jordens volym och 68% av dess massa. Ämnets densitet ökar till 5,7 g/cm3. Vid gränsen till kärnan ökar temperaturen till 3800 0 C, trycket - till 1,4 x 10 11 Pa. Den övre manteln särskiljs till ett djup av 900 km och den nedre manteln till ett djup av 2900 km. I den övre manteln på ett djup av 150-200 km finns ett astenosfäriskt lager. Astenosfären(grekiska asthenes - svag) - ett lager med reducerad hårdhet och styrka i jordens övre mantel. Astenosfären är den huvudsakliga källan till magma, där vulkaniska matningscentra finns och litosfäriska plattor rör sig.

Kärna upptar 16% av volymen och 31% av planetens massa. Temperaturen i den når 5000 0 C, tryck – 37 x 10 11 Pa, densitet – 16 g/cm 3. Kärnan är uppdelad i en yttre, upp till ett djup av 5100 km, och en inre. Den yttre kärnan är smält och består av järn eller metalliserade silikater, den inre kärnan är fast, järn-nickel.

Massan av en himlakropp beror på materiens densitet massan bestämmer jordens storlek och tyngdkraften. Vår planet har tillräcklig storlek och tyngdkraft den behåller hydrosfären och atmosfären. Metallisering av materia sker i jordens kärna, vilket orsakar bildandet av elektriska strömmar och magnetosfären.

Det finns olika fält runt jorden, den mest betydande inverkan på GO är gravitation och magnetisk.

Tyngdkraftsfält på jorden är det gravitationsfältet. Tyngdkraften är den resulterande kraften mellan attraktionskraften och den centrifugalkraft som uppstår när jorden roterar. Centrifugalkraften når sitt maximum vid ekvatorn, men även här är den liten och uppgår till 1/288 av tyngdkraften. Tyngdkraften på jorden beror främst på attraktionskraften, som påverkas av fördelningen av massor inuti jorden och på ytan. Tyngdkraften verkar överallt på jorden och riktas lodrätt mot geoidens yta. Tyngdkraftsfältets styrka minskar jämnt från polerna till ekvatorn (vid ekvatorn är centrifugalkraften större), från ytan och upp (på en höjd av 36 000 km är den noll) och från ytan och ner (i mitten av jordens gravitationskraft är noll).

Normalt gravitationsfält Jordens form är vad jorden skulle ha om den hade formen av en ellipsoid med en jämn fördelning av massorna. Den verkliga fältstyrkan vid en specifik punkt skiljer sig från det normala, och en gravitationsfältsanomali uppstår. Anomalier kan vara positiva och negativa: bergskedjor skapar ytterligare massa och bör orsaka positiva anomalier, havsgravar, tvärtom negativa. Men i själva verket är jordskorpan i isostatisk jämvikt.

Isostasy (från grekiskan isostasios - lika i vikt) - balansering av den fasta, relativt lätta jordskorpan med en tyngre övre mantel. Teorin om jämvikt lades fram 1855 av den engelske vetenskapsmannen G.B. Luftig. Tack vare isostasi motsvarar ett överskott av massa över den teoretiska jämviktsnivån en brist under. Detta uttrycks i det faktum att på ett visst djup (100-150 km) i astenosfärskiktet flyter materia till de platser där det saknas massa på ytan. Endast under unga berg, där kompensation ännu inte fullt ut har skett, observeras svaga positiva anomalier. Men balansen störs ständigt: sediment avsätts i haven och havsbotten böjer sig under dess vikt. Å andra sidan förstörs berg, deras höjd minskar, vilket innebär att deras massa minskar.

Tyngdkraften skapar jordens form det är en av de ledande endogena krafterna. Tack vare det faller atmosfärisk nederbörd, floder flyter, grundvattenhorisonter bildas och sluttningsprocesser observeras. Tyngdkraften förklarar den maximala höjden av berg; Man tror att det på vår jord inte kan finnas berg högre än 9 km. Tyngdkraften håller ihop planetens gas- och vattenskal. Endast de lättaste molekylerna - väte och helium - lämnar planetens atmosfär. Masstrycket av materia, realiserat i processen av gravitationsdifferentiering i den nedre manteln, tillsammans med radioaktivt sönderfall, genererar termisk energi - en källa till interna (endogena) processer som återuppbygger litosfären.

Den termiska regimen för ytskiktet av jordskorpan (i genomsnitt upp till 30 m) har en temperatur som bestäms av solvärme. Detta heliometriskt lager upplever säsongsbetonade temperaturfluktuationer. Nedan visas en ännu tunnare horisont med konstant temperatur (cirka 20 m), motsvarande medeltemperaturen för observationsplatsen. Under det permanenta lagret ökar temperaturen med djupet - geotermiskt skikt. För att kvantifiera omfattningen av denna ökning, två ömsesidigt relaterade begrepp. Temperaturförändringen när man går 100 m djupare ner i marken kallas geotermisk gradient(varierar från 0,1 till 0,01 0 S/m och beror på stenarnas sammansättning, förhållanden för deras förekomst), och det lodavstånd till vilket det är nödvändigt att gå djupare för att få en temperaturökning med 1 0 kallas geotermiskt skede(varierar från 10 till 100 m/ 0 C).

Jordbunden magnetism - en egenskap hos jorden som bestämmer förekomsten av ett magnetfält runt den orsakat av processer som sker vid gränsen mellan kärnan och manteln. För första gången fick mänskligheten veta att jorden är en magnet tack vare W. Gilberts verk.

Magnetosfär – ett område i rymden nära jorden fylld med laddade partiklar som rör sig i jordens magnetfält. Den skiljs från det interplanetära rymden av magnetopausen. Detta är magnetosfärens yttre gräns.

Bildandet av ett magnetfält är baserat på interna och externa skäl. Ett konstant magnetfält bildas på grund av elektriska strömmar som uppstår i planetens yttre kärna. Solkroppsflöden bildar jordens växlande magnetfält. Magnetiska kartor ger en visuell representation av tillståndet för jordens magnetfält. Magnetiska kartor sammanställs för en femårsperiod - den magnetiska eran.

Jorden skulle ha ett normalt magnetfält om det vore en likformigt magnetiserad sfär. Till en första approximation är jorden en magnetisk dipol - det är en stav vars ändar har motsatta magnetiska poler. De platser där dipolens magnetiska axel skär med jordytan kallas geomagnetiska poler. Geomagnetiska poler sammanfaller inte med geografiska och rör sig långsamt med en hastighet av 7-8 km/år. Avvikelser av det verkliga magnetfältet från det normala (teoretiskt beräknat) kallas magnetiska anomalier. De kan vara globala (östsibiriska ovala), regionala (KMA) och lokala, förknippade med den nära förekomsten av magnetiska stenar till ytan.

Magnetfältet kännetecknas av tre storheter: magnetisk deklination, magnetisk lutning och styrka. Magnetisk deklination- vinkeln mellan den geografiska meridianen och magnetnålens riktning. Deklinationen är östlig (+), om den norra änden av kompassnålen avviker öster om den geografiska, och västlig (-), när pilen avviker åt väster. Magnetisk lutning- vinkeln mellan horisontalplanet och riktningen för den magnetiska nålen som är upphängd på den horisontella axeln. Lutningen är positiv när den norra änden av pilen pekar nedåt och negativ när den norra änden pekar uppåt. Den magnetiska lutningen varierar från 0 till 90 0 . Magnetfältets styrka kännetecknas av spänning. Magnetfältsstyrkan är låg vid ekvatorn 20-28 A/m, vid polen – 48-56 A/m.

Magnetosfären har en droppform. På den sida som vetter mot solen är dess radie lika med 10 radier av jorden på nattsidan, under påverkan av "solvinden", ökar den till 100 radier. Formen beror på inverkan av solvinden, som, när den möter jordens magnetosfär, flyter runt den. Laddade partiklar, som når magnetosfären, börjar röra sig längs magnetfältslinjer och bildas strålningsbälten. Det inre strålningsbältet består av protoner och har en maximal koncentration på en höjd av 3500 km över ekvatorn. Det yttre bältet bildas av elektroner och sträcker sig upp till 10 radier. Vid magnetpolerna minskar strålningsbältens höjd och här uppstår områden där laddade partiklar invaderar atmosfären, joniserar atmosfäriska gaser och orsakar norrsken.

Den geografiska betydelsen av magnetosfären är mycket stor: den skyddar jorden från korpuskulär sol- och kosmisk strålning. Magnetiska anomalier är förknippade med sökandet efter mineraler. Magnetiska kraftlinjer hjälper turister och fartyg att navigera i rymden.

Jordens ålder. Geokronologi.

Jorden uppstod som en kall kropp från en ansamling av fasta partiklar och kroppar som asteroider. Bland partiklarna fanns radioaktiva sådana. Väl inne i jorden sönderdelade de där och släppte ut värme. Medan jordens storlek var liten, flydde värme lätt ut i det interplanetära rymden. Men med ökningen av jordens volym började produktionen av radioaktiv värme överstiga dess läckage, den ackumulerades och värmde upp planetens tarmar, vilket fick dem att mjukna. Det plastiska tillståndet som öppnade för möjligheter för gravitationsdifferentiering av materia– flytande av lättare mineralmassor till ytan och gradvis nedstigning av tyngre till mitten. Differentieringens intensitet bleknade med djupet, eftersom i samma riktning, på grund av en ökning av trycket, ökade ämnets viskositet. Jordens kärna fångades inte genom differentiering och behöll sin ursprungliga silikatsammansättning. Men det tjocknade kraftigt på grund av det högsta trycket och översteg en miljon atmosfärer.

Jordens ålder bestäms med den radioaktiva metoden den kan endast appliceras på stenar som innehåller radioaktiva ämnen. Om vi ​​antar att allt argon på jorden är en sönderfallsprodukt av kalium-49, så kommer jordens ålder att vara minst 4 miljarder år. Beräkningar av O.Yu. Schmidt ger en ännu högre siffra – 7,6 miljarder år. IN OCH. För att beräkna jordens ålder tog Baranov förhållandet mellan de moderna mängderna uran-238 och aktinouran (uran-235) i bergarter och mineraler och fick en ålder av uran (substansen från vilken planeten senare uppstod) på 5- 7 miljarder år.

Således bestäms jordens ålder i intervallet 4-6 miljarder år. Historien om utvecklingen av jordens yta har hittills kunnat rekonstrueras direkt i allmänna termer endast med utgångspunkt från de tider från vilka de äldsta bergarterna har bevarats, d.v.s. i cirka 3 - 3,5 miljarder år (Kalesnik S.V.).

Jordens historia brukar delas upp i två eon: kryptozoikum(dolda och liv: inga rester av skelettfauna) och fanerozoikum(explicit och liv) . Kryptos innehåller två epoker: arkeiska och proterozoiska. Fanerozoikum sträcker sig över de senaste 570 miljoner åren och inkluderar: Paleozoikum, mesozoikum och kenozoikum, som i sin tur är uppdelade i perioder. Ofta kallas hela perioden före fanerozoikum Prekambrium(Kambrium - den första perioden av den paleozoiska eran).

Perioder av den paleozoiska eran:

Perioder av den mesozoiska eran:

Perioder av den kenozoiska eran:

Paleogen (epoker – Paleocen, Eocen, Oligocen)

Neogen (epoker – miocen, pliocen)

Kvartär (epoker - Pleistocen och Holocen).

Slutsatser:

1. Alla manifestationer av jordens inre liv är baserade på omvandlingen av termisk energi.

2. I jordskorpan ökar temperaturen med avståndet från ytan (geotermisk gradient).

3. Jordens värme har sin källa från sönderfallet av radioaktiva grundämnen.

4. Densiteten av jordens substans ökar med djupet från 2,7 på ytan till 17,2 i de centrala delarna. Trycket i jordens mitt når 3 miljoner atm. Tätheten ökar abrupt på 60 och 2900 km djup. Därav slutsatsen – Jorden består av koncentriska skal som omfamnar varandra.

5. Jordskorpan består i första hand av stenar som graniter, som är underliggande av stenar som basalt. Jordens ålder är fastställd till 4-6 miljarder år.