Yra vidinis ir išorinis apvalkalai, sąveikaujantys vienas su kitu.

Vidinė Žemės sandara

Vidinei Žemės sandarai tirti naudojamas itin gilių gręžinių gręžimas (giliausia Kola – 11 000 m. praėjo mažiau nei 1/400 žemės spindulio). Tačiau didžioji dalis informacijos apie Žemės sandarą gaunama seisminiu metodu. Remiantis šiais metodais gautais duomenimis, buvo sukurtas bendras Žemės sandaros modelis.

Žemės šerdis yra planetos centre – (R = 3500 km) tikriausiai susideda iš geležies su lengvesnių elementų priemaiša. Yra hipotezė, kad šerdį sudaro vandenilis, kuris esant dideliam kiekiui gali pereiti į metalinę būseną. Išorinis šerdies sluoksnis yra skystos, išlydytos būsenos; vidinė šerdis, kurios spindulys 1250 km, yra kieta. Temperatūra šerdies centre, matyt, yra iki 5 - 6 tūkstančių laipsnių.

Šerdį gaubia apvalkalas – mantija. Mantijos storis iki 2900 km, tūris sudaro 83% planetos tūrio. Jį sudaro sunkieji mineralai, kuriuose gausu magnio ir geležies. Nepaisant aukštos temperatūros (virš 2000?), didžioji dalis mantijos medžiagos dėl didžiulio slėgio yra kietos kristalinės būsenos. Viršutinė mantija 50–200 km gylyje turi mobilų sluoksnį, vadinamą astenosfera (silpnoji sfera). Jis pasižymi dideliu plastiškumu dėl jį sudarančios medžiagos minkštumo. Būtent su šiuo sluoksniu yra susiję ir kiti svarbūs procesai Žemėje. Jo storis 200-250 km. Astenosferos medžiaga, prasiskverbianti į žemės plutą ir išsiliejusi į paviršių, vadinama magma.

Žemės pluta yra kietas sluoksniuotas išorinis Žemės apvalkalas, kurio storis nuo 5 km po vandenynais iki 70 km po žemynų kalnų struktūromis.

• Žemyninė (žemyninė)
• Okeaninis

Žemyninė pluta yra storesnė ir sudėtingesnė. Jis turi 3 sluoksnius:

• Nuosėdinės (10-15 km, daugiausia nuosėdinės)
• Granitas (5-15 km., šio sluoksnio uolienos daugiausia metamorfinės, savo savybėmis artimos granitui)
• Balsat (10-35 km., šio sluoksnio uolienos magminės)

Okeaninė pluta sunkesnė, joje nėra granito sluoksnio, nuosėdinis sluoksnis gana plonas, daugiausia balztinis.

Perėjimo iš žemyno į vandenyną srityse pluta turi pereinamąjį pobūdį.

Žemės pluta ir viršutinė mantijos dalis sudaro apvalkalą, kuris vadinamas (iš graikų litos – akmuo). Litosfera yra kietas Žemės apvalkalas, įskaitant žemės plutą ir viršutinį mantijos sluoksnį, esantį karštoje astenosferoje. Litosferos storis vidutiniškai 70–250 km, iš kurių 5–70 km patenka į žemės plutą. Litosfera nėra vientisas apvalkalas, ji suskirstyta į milžiniškus lūžius. Daugumoje plokščių yra ir žemyninė, ir vandenyninė pluta. Yra 13 litosferos plokščių. Tačiau didžiausi yra: Amerikos, Afrikos, Indo-Australijos, Ramiojo vandenyno.

Veikiant žemės žarnyne vykstantiems procesams, litosfera atlieka judesius. Litosferos plokštės lėtai juda viena kitos atžvilgiu 1–6 cm greičiu per metus. Be to, nuolat vyksta jų vertikalūs judesiai. Vadinamas horizontalių ir vertikalių litosferos judesių rinkinys, lydimas žemės plutos lūžių ir raukšlių atsiradimo. Jie yra lėti ir greiti.

Jėgos, sukeliančios litosferos plokščių išsiskyrimą, atsiranda mantijos medžiagai judant. Galingi kylantys šios medžiagos srautai išstumia plokštes, ardo žemės plutą, sudarydami joje gilius plyšius. Ten, kur ši medžiaga pakyla į išorę, litosferoje atsiranda gedimų, o plokštės pradeda tolti. Išilgai lūžių besiskverbianti magma, kietėjanti, kaupia plokščių kraštus. Dėl to abiejose gedimo pusėse atsiranda išsipūtimai ir . Jie randami visuose vandenynuose ir sudaro vieną sistemą, kurios bendras ilgis yra 60 000 tūkstančių km. Keturračių aukštis iki 3000 m. Didžiausią plotį toks ketera pasiekia pietrytinėje dalyje, kur plokščių plėtimosi greitis yra 12 - 13 cm/metus. Jis neužima vidurinės padėties ir vadinamas Ramiojo vandenyno pakilimu. Lūžio vietoje vidurio vandenyno kalnagūbrių ašinėje dalyje dažniausiai yra tarpekliai – plyšiai. Jų plotis svyruoja nuo kelių dešimčių kilometrų viršutinėje dalyje iki kelių kilometrų apačioje. Plyšių apačioje yra nedideli ugnikalniai ir karštosios versmės. Plyšiuose kylanti magma sukuria naują vandenyno plutą. Kuo toliau nuo plyšio, tuo senesnė pluta.

Kitose plokščių ribose stebimas litosferos plokščių susidūrimas. Tai vyksta įvairiais būdais. Plokštei susidūrus su vandenyno pluta, o plokštei su žemynine pluta, pirmoji paskęsta po antrąja. Tokiu atveju atsiranda giliavandenių griovių, salų lankų ir kalnų sausumoje. Jei dvi plokštės susiduria su žemynine pluta, įvyksta griūtis, vulkanizmas ir kalnuotų regionų formavimasis (pavyzdžiui, tai sudėtingi procesai, vykstantys judant magmai, kuri susidaro atskirose kamerose ir skirtinguose astenosferos gyliuose). Žemės plutoje susidaro labai retai.Yra dvi pagrindinės magmų rūšys – bazaltinė (bazinė) ir granitinė (rūgštinė).

Magma išsiverždama ant Žemės paviršiaus suformuoja ugnikalnius. Toks magmatizmas vadinamas efuziniu. Tačiau dažniau magma į žemės plutą patenka išilgai įtrūkimų. Toks magmatizmas vadinamas įkyriu.

Žemės vidinės sandaros ir sudėties tyrimo metodai

Žemės vidinės sandaros ir sudėties tyrimo metodus galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes: geologinius ir geofizinius metodus. Geologiniai metodai yra pagrįsti tiesioginio uolienų sluoksnių atodangose, kasyklų (kasyklų, duobių ir kt.) ir gręžinių tyrimų rezultatais. Tuo pačiu metu mokslininkai turi visą struktūros ir sudėties tyrimo metodų arsenalą, kuris lemia aukštą gautų rezultatų detalumo laipsnį. Tuo pačiu metu šių metodų galimybės tiriant planetos gelmes yra labai ribotos – giliausio pasaulyje šulinio gylis siekia tik -12262 m (Rusijoje Kola superdeep), gręžiant pasiekti dar mažesni gyliai. vandenyno dugną (apie -1500 m, gręžiama nuo amerikiečių tyrimų laivo „Glomar Challenger“ šono). Taigi, gyliai, neviršijantys 0,19% planetos spindulio, yra prieinami tiesioginiam tyrimui.

Informacija apie giluminę struktūrą pagrįsta gautų netiesioginių duomenų analize geofiziniai metodai, daugiausia pokyčių modeliai su įvairių fizikinių parametrų gyliu (elektros laidumas, mechaninė vertė ir kt.), išmatuota atliekant geofizinius tyrimus. Kuriant Žemės vidinės sandaros modelius pirmiausia remiamasi seisminių tyrimų rezultatais, paremtais seisminių bangų sklidimo dėsningumų duomenimis. Žemės drebėjimų ir galingų sprogimų centruose kyla seisminės bangos – elastingi virpesiai. Šios bangos skirstomos į tūrines – sklindančias planetos žarnyne ir jas „peršviečiančias“ kaip rentgeno spinduliai, o paviršines – sklindančias lygiagrečiai paviršiui ir „zonduojančias“ viršutinius planetos sluoksnius iki dešimčių ar kelių gylio. šimtus kilometrų.
Kūno bangos savo ruožtu skirstomos į du tipus – išilgines ir skersines. Išilginės bangos, turinčios didelį sklidimo greitį, yra pirmosios, kurias registruoja seisminiai imtuvai, jos vadinamos pirminėmis arba P bangomis ( iš anglų kalbos. pirminis – pirminis), „lėtesnės“ skersinės bangos vadinamos S bangomis ( iš anglų kalbos. antrinis – antrinis). Skersinės bangos, kaip žinia, turi svarbią savybę – jos sklinda tik kietoje terpėje.

Skirtingų savybių turinčių terpių ribose bangos lūžta, o ties staigių savybių pasikeitimų ribomis, be lūžusių, kyla atsispindėjusios ir konvertuotos bangos. Šlyties bangos gali būti paslinktos statmenai kritimo plokštumai (SH bangos) arba poslinkis kritimo plokštumoje (SV bangos). Peržengiant skirtingų savybių terpių ribą, SH bangos patiria įprastą refrakciją, o SV bangos, išskyrus lūžusias ir atspindėtas SV bangas, sužadina P bangas. Taip atsiranda sudėtinga seisminių bangų sistema, „peržiūrinti“ planetos vidurius.

Analizuojant bangų sklidimo dėsningumus, galima nustatyti nehomogeniškumus planetos viduriuose – jei tam tikrame gylyje fiksuojamas staigus seisminių bangų sklidimo greičių, jų lūžio ir atspindžio pokytis, galime daryti išvadą, kad tokiame gylyje. yra Žemės vidinių apvalkalų riba, besiskirianti savo fizinėmis savybėmis.

Seisminių bangų sklidimo Žemės žarnose būdų ir greičio tyrimas leido sukurti seisminį jos vidinės sandaros modelį.

Seisminės bangos, sklindančios iš žemės drebėjimo šaltinio į Žemės gelmes, patiria reikšmingiausius greičio šuolius, lūžta ir atspindi seisminius ruožus, esančius gelmėse. 33 km ir 2900 km nuo paviršiaus (žr. pav.). Šios aštrios seisminės ribos leidžia padalinti planetos žarnas į 3 pagrindines vidines geosferas – žemės plutą, mantiją ir šerdį.

Žemės plutą nuo mantijos skiria aštri seisminė riba, ant kurios staigiai didėja tiek išilginių, tiek skersinių bangų greitis. Taigi skersinių bangų greitis smarkiai padidėja nuo 6,7-7,6 km/s žemutinėje plutos dalyje iki 7,9-8,2 km/s mantijoje. Šią ribą 1909 m. atrado Jugoslavijos seismologas Mohorovičičius, kuri vėliau buvo pavadinta Mohorovičiaus siena(dažnai sutrumpinta kaip Moho arba M riba). Vidutinis ribos gylis – 33 km (atkreiptinas dėmesys, kad tai labai apytikslis dydis dėl skirtingo storio skirtingose ​​geologinėse struktūrose); tuo pačiu metu po žemynais Mohorovichich ruožo gylis gali siekti 75–80 km (kuris yra užfiksuotas po jaunomis kalnų struktūromis - Andais, Pamyru), po vandenynais jis mažėja, pasiekdamas minimalų 3–4 storį. km.

Gylyje fiksuojama dar ryškesnė seisminė riba, skirianti mantiją ir šerdį 2900 km. Šioje seisminėje atkarpoje P bangos greitis staigiai sumažėja nuo 13,6 km/s mantijos apačioje iki 8,1 km/s šerdyje; S-bangos – nuo ​​7,3 km/s iki 0. Skersinių bangų išnykimas rodo, kad išorinė šerdies dalis turi skysčio savybių. Seisminę ribą, skiriančią šerdį ir mantiją, 1914 m. atrado vokiečių seismologas Gutenbergas ir dažnai vadinama Gutenbergo siena, nors šis pavadinimas nėra oficialus.

Staigūs bangų judėjimo greičio ir pobūdžio pokyčiai fiksuojami 670 km ir 5150 km gylyje. Siena 670 km padalija mantiją į viršutinę mantiją (33-670 km) ir apatinę mantiją (670-2900 km). Siena 5150 km padalija šerdį į išorinį skystį (2900-5150 km) ir vidinį kietąjį (5150-6371 km).

Reikšmingi pokyčiai pastebimi ir seisminėje dalyje 410 km dalijant viršutinę mantiją į du sluoksnius.

Gauti duomenys apie globalias seismines ribas suteikia pagrindą svarstyti šiuolaikinį seisminį giluminės Žemės sandaros modelį.

Išorinis kietos žemės apvalkalas yra Žemės pluta apribota Mohorovičių ribos. Tai gana plonas apvalkalas, kurio storis svyruoja nuo 4-5 km po vandenynais iki 75-80 km po žemyninėmis kalnų struktūromis. Viršutinė pluta aiškiai išsiskiria kompozicija nuosėdinis sluoksnis, sudarytas iš nemetamorfuotų nuosėdinių uolienų, tarp kurių gali būti ugnikalnių, ir po juo konsoliduota, arba kristalinis,žievė, susidaręs iš metamorfinių ir magminių intruzinių uolienų Yra du pagrindiniai žemės plutos tipai – žemyninė ir okeaninė, iš esmės skiriasi struktūra, sudėtimi, kilme ir amžiumi.

žemyninė pluta yra po žemynais ir jų povandeniniais pakraščiais, storis nuo 35-45 km iki 55-80 km, jo ​​atkarpoje išskiriami 3 sluoksniai. Viršutinį sluoksnį, kaip taisyklė, sudaro nuosėdinės uolienos, įskaitant nedidelį kiekį silpnai metamorfuotų ir magminių uolienų. Šis sluoksnis vadinamas nuosėdiniu. Geofiziškai jai būdingas mažas P bangos greitis 2-5 km/s diapazone. Vidutinis nuosėdinio sluoksnio storis apie 2,5 km.
Žemiau yra viršutinė pluta (granito-gneiso arba "granito" sluoksnis), sudaryta iš magminių ir metamorfinių uolienų, turinčių daug silicio dioksido (vidutiniškai atitinkančio cheminę sudėtį granodiorito). P bangų greitis šiame sluoksnyje yra 5,9-6,5 km/s. Viršutinės plutos apačioje išskiriamas Konrado seisminis pjūvis, atspindintis seisminių bangų greičio padidėjimą pereinant į apatinę plutą. Tačiau ši atkarpa nėra visur fiksuota: žemyninėje plutoje dažnai fiksuojamas laipsniškas bangų greičio didėjimas didėjant gyliui.
Apatinė pluta (granulitinis-mafinis sluoksnis) išsiskiria didesniu bangų greičiu (6,7-7,5 km/s P-bangoms), kuris atsiranda dėl uolienų sudėties pasikeitimo pereinant nuo viršutinės mantijos. Pagal labiausiai priimtą modelį jo sudėtis atitinka granulitą.

Žemyninės plutos formavime dalyvauja įvairaus geologinio amžiaus uolienos, iki pačių seniausių, apie 4 mlrd. metų.

vandenyno pluta turi palyginti mažą storį, vidutiniškai 6-7 km. Bendriausia forma jos skyriuje galima išskirti du sluoksnius. Viršutinis sluoksnis yra nuosėdinis, pasižymintis mažu storiu (vidutiniškai apie 0,4 km) ir mažu P bangos greičiu (1,6-2,5 km/s). Apatinis sluoksnis – „bazaltas“ – susideda iš pagrindinių magminių uolienų (viršuje – bazaltai, apačioje – bazinės ir ultrabazinės intruzinės uolienos). Išilginių bangų greitis „bazalto“ sluoksnyje padidėja nuo 3,4-6,2 km/s bazaltuose iki 7-7,7 km/s žemiausiuose plutos horizontuose.

Seniausioms šiuolaikinės vandenyno plutos uolienoms yra apie 160 milijonų metų.

Mantija Tai didžiausias vidinis Žemės apvalkalas pagal tūrį ir masę, kurį iš viršaus riboja Moho riba, iš apačios – Gutenbergo riba. Savo sudėtyje išsiskiria viršutinė ir apatinė mantija, atskirta 670 km riba.

Viršutinė manija pagal geofizines ypatybes skirstoma į du sluoksnius. Viršutinis sluoksnis - subcrutal mantija- tęsiasi nuo Moho ribos iki 50–80 km gylio po vandenynais ir 200–300 km po žemynais ir pasižymi sklandžiu tiek išilginių, tiek skersinių seisminių bangų greičio padidėjimu, kuris paaiškinamas uolienų tankinimu dėl viršutinių sluoksnių litostatinio slėgio. Žemiau požeminės mantijos iki pasaulinės 410 km sąsajos yra mažų greičių sluoksnis. Kaip matyti iš sluoksnio pavadinimo, seisminių bangų greičiai jame yra mažesni nei požeminėje mantijoje. Be to, kai kuriose vietose atsiskleidžia lęšiai, kurie visiškai neperduoda S bangų, o tai leidžia teigti, kad mantijos medžiaga šiose srityse yra iš dalies išlydyta. Šis sluoksnis vadinamas astenosfera ( iš graikų kalbos "asthenes" - silpnas ir "sphair" - sfera); terminą 1914 metais įvedė amerikiečių geologas J. Burrellas, anglų literatūroje dažnai vadinamas LVZ - Mažo greičio zona. Šiuo būdu, astenosfera- tai sluoksnis viršutinėje mantijoje (esantis apie 100 km gylyje po vandenynais ir apie 200 km ar daugiau po žemynais), identifikuotas pagal seisminių bangų sklidimo greičio sumažėjimą ir turintis sumažėjęs stiprumas ir klampumas. Astenosferos paviršius yra gerai nusistovėjęs dėl staigaus varžos sumažėjimo (iki 100 omų verčių . m).

Plastikinis astenosferinis sluoksnis, kuris mechaninėmis savybėmis skiriasi nuo kietų viršutinių sluoksnių, suteikia pagrindo izoliuoti litosfera- kietas Žemės apvalkalas, įskaitant žemės plutą ir požeminę mantiją, esantį virš astenosferos. Litosferos storis yra nuo 50 iki 300 km. Pažymėtina, kad litosfera nėra monolitinis akmeninis planetos apvalkalas, o padalinta į atskiras plokštes, nuolat judančias palei plastikinę astenosferą. Žemės drebėjimų ir šiuolaikinio vulkanizmo židiniai apsiriboja litosferos plokščių ribomis.

Giliau nei 410 km viršutinėje mantijoje visur sklinda ir P, ir S bangos, kurių greitis didėja santykinai monotoniškai didėjant gyliui.

AT apatinė mantija, skiriant ryškia 670 km pasauline riba, P ir S bangų greitis didėja monotoniškai, be staigių pokyčių, atitinkamai iki 13,6 ir 7,3 km/s iki Gutenbergo ruožo.

Išorinėje šerdyje P bangų greitis smarkiai sumažėja iki 8 km/s, o S bangos visiškai išnyksta. Skersinių bangų išnykimas rodo, kad išorinė Žemės šerdis yra skystos būsenos. Žemiau 5150 km ruožo yra vidinė šerdis, kurioje didėja P bangų greitis, o S bangos vėl pradeda sklisti, kas rodo jos kietą būseną.

Pagrindinė išvada iš aukščiau aprašyto Žemės greičio modelio yra ta, kad mūsų planetą sudaro koncentriniai apvalkalai, vaizduojantys geležinę šerdį, silikatinę mantiją ir aliuminio silikatinę plutą.

Geofizinės Žemės charakteristikos

Masės pasiskirstymas tarp vidinių geosferų

Didžioji Žemės masės dalis (apie 68 %) patenka ant palyginti lengvos, bet didelės mantijos, apie 50 % tenka apatinei mantijai, o apie 18 % – viršutinei. Likę 32% visos Žemės masės daugiausia patenka į šerdį, o jos skysta išorinė dalis (29% visos Žemės masės) yra daug sunkesnė už vidinę kietąją dalį (apie 2%). Tik mažiau nei 1% visos planetos masės lieka plutoje.

Tankis

Kriauklių tankis natūraliai didėja link Žemės centro (žr. pav.). Vidutinis žievės tankis 2,67 g/cm 3 ; prie Moho sienos jis staigiai padidėja nuo 2,9-3,0 iki 3,1-3,5 g/cm3. Mantijoje tankis laipsniškai didėja dėl silikatinės medžiagos suspaudimo ir fazių virsmų (medžiagos kristalinės struktūros restruktūrizavimas vykstant „prisitaikymui“ prie didėjančio slėgio) nuo 3,3 g/cm 3 poodinėje dalyje iki 5,5 g/cm 3 apatinėje mantijoje . Ties Gutenbergo riba (2900 km) tankis staigiai padvigubėja, iki 10 g/cm 3 išorinėje šerdyje. Kitas tankio šuolis - nuo 11,4 iki 13,8 g / cm 3 - įvyksta ties vidinės ir išorinės šerdies riba (5150 km). Šie du staigūs tankio šuoliai turi skirtingą pobūdį: ties mantijos ir šerdies riba įvyksta medžiagos cheminės sudėties pasikeitimas (perėjimas iš silikatinės mantijos į geležinę šerdį), o šuolis ties 5150 km riba yra susijęs su agregacijos būsenos pasikeitimas (perėjimas iš skystos išorinės šerdies į kietą vidinę šerdį). Žemės centre medžiagos tankis siekia 14,3 g/cm 3 .

Spaudimas

Slėgis Žemės viduje apskaičiuojamas pagal jos tankio modelį. Slėgis didėja tolstant nuo paviršiaus dėl kelių priežasčių:

suspaudimas dėl viršutinių apvalkalų svorio (litostatinis slėgis);

fazių perėjimai chemiškai vienalyčiuose apvalkaluose (ypač mantijoje);

lukštų cheminės sudėties skirtumas (pluta ir mantija, mantija ir šerdis).

Žemyninės plutos papėdėje slėgis yra apie 1 GPa (tiksliau, 0,9 * 10 9 Pa). Žemės mantijoje slėgis palaipsniui didėja, ties Gutenbergo riba pasiekia 135 GPa. Išorinėje šerdyje slėgio augimo gradientas didėja, o vidinėje šerdyje, atvirkščiai, mažėja. Apskaičiuotos slėgio vertės ties vidinio ir išorinio branduolio ribos ir netoli Žemės centro yra atitinkamai 340 ir 360 GPa.

Temperatūra. Šilumos energijos šaltiniai

Geologiniai procesai, vykstantys planetos paviršiuje ir žarnyne, pirmiausia atsiranda dėl šiluminės energijos. Energijos šaltiniai skirstomi į dvi grupes: endogeninius (arba vidinius), susijusius su šilumos susidarymu planetos žarnyne, ir egzogeninius (arba išorinius planetos atžvilgiu). Šiluminės energijos srauto iš gelmių į paviršių intensyvumą atspindi geoterminio gradiento dydis. geoterminis gradientas yra temperatūros padidėjimas su gyliu, išreikštas 0 C/km. „Atvirkštinė“ charakteristika yra geoterminė stadija- gylis metrais, iki kurio panardinus temperatūra padidės 1 0 С.sritys su ramiu tektoniniu režimu. Didėjant gyliui, geoterminio gradiento vertė žymiai sumažėja – litosferoje vidutiniškai siekia apie 10 0 С/km, o mantijoje – mažiau nei 1 0 С/km. To priežastis yra šiluminės energijos šaltinių paskirstymas ir šilumos perdavimo pobūdis.

Endogeninės energijos šaltiniai yra šie.
1. Giliosios gravitacinės diferenciacijos energija, t.y. šilumos išsiskyrimas perskirstant medžiagą tankiu jos cheminių ir fazinių virsmų metu. Pagrindinis tokių transformacijų veiksnys yra spaudimas. Šerdies ir mantijos riba laikoma pagrindiniu šios energijos išleidimo lygiu.
2. Radiogeninė šiluma susidaro dėl radioaktyviųjų izotopų skilimo. Kai kuriais skaičiavimais, šis šaltinis lemia apie 25% Žemės skleidžiamo šilumos srauto. Tačiau reikia atsižvelgti į tai, kad padidėjęs pagrindinių ilgaamžių radioaktyviųjų izotopų – urano, torio ir kalio – kiekis stebimas tik viršutinėje žemyninės plutos dalyje (izotopų sodrinimo zonoje). Pavyzdžiui, urano koncentracija granituose siekia 3,5 10 -4%, nuosėdinėse uolienose - 3,2 10 -4%, o okeaninėje plutoje ji yra nereikšminga: apie 1,66 10 -7%. Taigi radiogeninė šiluma yra papildomas šilumos šaltinis viršutinėje žemyninės plutos dalyje, lemiantis didelę geoterminio gradiento vertę šiame planetos regione.
3. Liekamoji šiluma gelmėse išsilaikęs nuo planetos susiformavimo.
4. Kietieji potvyniai, dėl mėnulio traukos. Kinetinės potvynio energijos perėjimas į šilumą vyksta dėl vidinės trinties uolienų masėse. Šio šaltinio dalis bendrame šilumos balanse nedidelė – apie 1-2 proc.

Litosferoje vyrauja laidus (molekulinis) šilumos perdavimo mechanizmas, sublitosferinėje Žemės mantijoje vyksta perėjimas prie vyraujančio konvekcinio šilumos perdavimo mechanizmo.

Temperatūrų skaičiavimai planetos žarnyne duoda tokias reikšmes: litosferoje apie 100 km gylyje temperatūra yra apie 1300 0 C, 410 km gylyje - 1500 0 C, gylyje 670 km. - 1800 0C, ties šerdies ir mantijos riba - 2500 0 C, 5150 km gylyje - 3300 0 C, Žemės centre - 3400 0 C. Šiuo atveju tik pagrindinė (ir labiausiai tikėtina) giliosioms zonoms) buvo atsižvelgta į šilumos šaltinį – giliosios gravitacinės diferenciacijos energiją.

Endogeninė šiluma lemia globalių geodinaminių procesų eigą. įskaitant litosferos plokščių judėjimą

Planetos paviršiuje svarbiausią vaidmenį atlieka egzogeninis šaltinisšiluma yra saulės spinduliuotė. Žemiau paviršiaus saulės šilumos poveikis smarkiai sumažėja. Jau nedideliame gylyje (iki 20-30 m) yra pastovių temperatūrų zona – gelmių sritis, kurioje temperatūra išlieka pastovi ir lygi vidutinei metinei regiono temperatūrai. Žemiau pastovios temperatūros juostos šiluma siejama su endogeniniais šaltiniais.

Žemės magnetizmas

Žemė yra milžiniškas magnetas, turintis magnetinį jėgos lauką ir magnetinius polius, kurie yra artimi geografiniams, bet su jais nesutampa. Todėl kompaso magnetinės adatos rodmenyse išskiriama magnetinė deklinacija ir magnetinis polinkis.

Magnetinė deklinacija- tai kampas tarp kompaso magnetinės adatos krypties ir geografinio dienovidinio tam tikrame taške. Šis kampas bus didžiausias ties ašigaliais (iki 90 0), o mažiausias ties pusiauju (7-8 0).

Magnetinis polinkis- kampas, kurį sudaro magnetinės adatos pokrypis į horizontą. Artėjant prie magnetinio poliaus, kompaso rodyklė užims vertikalią padėtį.

Daroma prielaida, kad magnetinis laukas atsiranda dėl elektros srovių sistemų, atsirandančių Žemės sukimosi metu, susijusių su konvekciniais judesiais skystoje išorinėje šerdyje. Bendras magnetinis laukas susideda iš pagrindinio Žemės lauko ir lauko, atsirandančio dėl feromagnetinių mineralų žemės plutos uolienose, vertės. Magnetinės savybės būdingos mineralams – feromagnetams, tokiems kaip magnetitas (FeFe 2 O 4), hematitas (Fe 2 O 3), ilmenitas (FeTiO 2), pirotitas (Fe 1-2 S) ir kt., kurie yra mineralai ir yra nustatyta magnetinių anomalijų. Šiems mineralams būdingas liekamojo įmagnetinimo reiškinys, kuris paveldi Žemės magnetinio lauko orientaciją, kuri egzistavo šių mineralų susidarymo metu. Žemės magnetinių polių išsidėstymo skirtingose ​​geologinėse epochose rekonstrukcija rodo, kad magnetinis laukas periodiškai patyrė inversija- magnetinių polių pasikeitimas. Geomagnetinio lauko magnetinio ženklo keitimo procesas trunka nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių metų ir prasideda intensyviu pagrindinio Žemės magnetinio lauko intensyvumo sumažėjimu iki beveik nulio, tada nustatomas atvirkštinis poliškumas, o po to o po to seka greitas intensyvumo atstatymas, bet priešingo ženklo. Šiaurės ašigalis užėmė Pietų ašigalio vietą ir, atvirkščiai, apytiksliai 5 kartus per 1 milijoną metų. Dabartinė magnetinio lauko orientacija buvo nustatyta maždaug prieš 800 tūkst.

Būdingas Žemės evoliucijos bruožas – materijos diferenciacija, kurios išraiška – mūsų planetos apvalkalo sandara. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera sudaro pagrindinius Žemės apvalkalus, kurie skiriasi chemine sudėtimi, galia ir materijos būsena.

Vidinė Žemės sandara

Žemės cheminė sudėtis(1 pav.) yra panaši į kitų antžeminių planetų, tokių kaip Venera ar Marsas, sudėtį.

Apskritai vyrauja tokie elementai kaip geležis, deguonis, silicis, magnis ir nikelis. Šviesių elementų kiekis yra mažas. Vidutinis Žemės medžiagos tankis yra 5,5 g/cm 3 .

Patikimų duomenų apie vidinę Žemės sandarą yra labai mažai. Apsvarstykite Fig. 2. Jame pavaizduota vidinė Žemės sandara. Žemė susideda iš žemės plutos, mantijos ir šerdies.

Ryžiai. 1. Žemės cheminė sudėtis

Ryžiai. 2. Vidinė Žemės sandara

Branduolys

Branduolys(3 pav.) yra Žemės centre, jo spindulys yra apie 3,5 tūkst. Šerdies temperatūra siekia 10 000 K, t. y. yra aukštesnė už išorinių Saulės sluoksnių temperatūrą, o jos tankis yra 13 g / cm 3 (palyginkite: vanduo - 1 g / cm 3). Manoma, kad šerdį sudaro geležies ir nikelio lydiniai.

Išorinė Žemės šerdis turi didesnę galią nei vidinė (spindulys 2200 km) ir yra skystos (išlydytos) būsenos. Vidinė šerdis patiria didžiulį spaudimą. Jį sudarančios medžiagos yra kietos būsenos.

Mantija

Mantija- Žemės geosfera, kuri supa branduolį ir sudaro 83% mūsų planetos tūrio (žr. 3 pav.). Jo apatinė riba yra 2900 km gylyje. Mantija padalinta į ne tokią tankią ir plastišką viršutinę dalį (800-900 km), nuo kurios magma(išvertus iš graikų kalbos reiškia „tirštas tepalas“; tai išsilydžiusi žemės vidaus medžiaga – specialios pusiau skystos būsenos cheminių junginių ir elementų, įskaitant dujas, mišinys); ir kristalinis apatinis, apie 2000 km storio.

Ryžiai. 3. Žemės sandara: šerdis, mantija ir žemės pluta

Žemės pluta

Žemės pluta - išorinis litosferos apvalkalas (žr. 3 pav.). Jo tankis yra maždaug du kartus mažesnis už vidutinį Žemės tankį – 3 g/cm 3 .

Atskiria žemės plutą nuo mantijos Mohorovičių siena(dažnai vadinama Moho riba), kuriai būdingas staigus seisminių bangų greičių padidėjimas. Jį 1909 metais įrengė kroatų mokslininkas Andrejus Mohorovičius (1857- 1936).

Kadangi procesai, vykstantys viršutinėje mantijos dalyje, turi įtakos medžiagos judėjimui žemės plutoje, jie jungiami bendru pavadinimu litosfera(akmens apvalkalas). Litosferos storis svyruoja nuo 50 iki 200 km.

Žemiau yra litosfera astenosfera- mažiau kietas ir mažiau klampus, bet daugiau plastikinis apvalkalas, kurio temperatūra 1200 °C. Jis gali kirsti Moho ribą, prasiskverbdamas į žemės plutą. Astenosfera yra vulkanizmo šaltinis. Jame yra išlydytos magmos kišenės, kuri įsiskverbia į žemės plutą arba išsilieja ant žemės paviršiaus.

Žemės plutos sudėtis ir struktūra

Palyginti su mantija ir šerdimi, žemės pluta yra labai plonas, kietas ir trapus sluoksnis. Jį sudaro lengvesnė medžiaga, kurioje šiuo metu yra apie 90 natūralių cheminių elementų. Šie elementai nėra vienodai atstovaujami žemės plutoje. Septyni elementai – deguonis, aliuminis, geležis, kalcis, natris, kalis ir magnis – sudaro 98% žemės plutos masės (žr. 5 pav.).

Savotiški cheminių elementų deriniai sudaro įvairias uolienas ir mineralus. Seniausi iš jų yra mažiausiai 4,5 milijardo metų amžiaus.

Ryžiai. 4. Žemės plutos sandara

Ryžiai. 5. Žemės plutos sudėtis

Mineralinis yra gana vienalytis savo sudėtimi ir savybėmis natūralus kūnas, susidaręs tiek litosferos gelmėse, tiek paviršiuje. Mineralų pavyzdžiai yra deimantas, kvarcas, gipsas, talkas ir kt. (Įvairių mineralų fizinių savybių aprašymą rasite 2 priede.) Žemės mineralų sudėtis parodyta fig. 6.

Ryžiai. 6. Bendra mineralinė Žemės sudėtis

Akmenys yra sudaryti iš mineralų. Jie gali būti sudaryti iš vieno ar kelių mineralų.

Nuosėdinės uolienos - molis, kalkakmenis, kreida, smiltainis ir kt. – susidaro nukritus medžiagoms vandens aplinkoje ir sausumoje. Jie guli sluoksniais. Geologai juos vadina Žemės istorijos puslapiais, nes jie gali sužinoti apie senovėje mūsų planetoje egzistavusias gamtines sąlygas.

Tarp nuosėdinių uolienų išskiriamos organogeninės ir neorganinės (detritalinės ir chemogeninės).

Organogeninis uolienos susidaro dėl gyvūnų ir augalų liekanų kaupimosi.

Klasikinės uolienos susidaro dėl oro sąlygų, anksčiau susidariusių uolienų naikinimo produktų, susidariusių vandens, ledo ar vėjo pagalba (1 lentelė).

1 lentelė. Klastinės uolienos priklausomai nuo fragmentų dydžio

Veislės pavadinimas	Bummer con dydis (dalelės)
	Virš 50 cm
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Smėlis ir smiltainiai	0,005 mm - 1 mm
	Mažiau nei 0,005 mm

Chemogeninis uolienos susidaro nusėdus iš jūrų ir ežerų vandenų juose ištirpusioms medžiagoms.

Žemės plutos storyje susidaro magma magminės uolienos(7 pav.), pavyzdžiui, granitas ir bazaltas.

Nuosėdinės ir magminės uolienos, panardintos į didelį gylį, veikiant slėgiui ir aukštai temperatūrai, patiria reikšmingų pokyčių, virsta metamorfinės uolienos. Taigi, pavyzdžiui, kalkakmenis virsta marmuru, kvarcinis smiltainis – kvarcitu.

Žemės plutos struktūroje išskiriami trys sluoksniai: nuosėdinis, „granitas“, „bazaltas“.

Nuosėdinis sluoksnis(žr. 8 pav.) susidaro daugiausia dėl nuosėdinių uolienų. Čia vyrauja molis ir skalūnai, plačiai atstovaujamos smėlio, karbonatinės ir vulkaninės uolienos. Nuosėdiniame sluoksnyje yra tokių nuosėdų mineralas, kaip anglis, dujos, nafta. Visi jie yra organinės kilmės. Pavyzdžiui, anglys yra senovės augalų transformacijos produktas. Nuosėdinio sluoksnio storis labai įvairus – nuo ​​visiško nebuvimo kai kuriuose žemės plotuose iki 20-25 km giliose įdubose.

Ryžiai. 7. Uolienų klasifikavimas pagal kilmę

"Granito" sluoksnis susideda iš metamorfinių ir magminių uolienų, savo savybėmis panašių į granitą. Čia labiausiai paplitę gneisai, granitai, kristalinės skaldos ir kt.. Granito sluoksnis randamas ne visur, tačiau žemynuose, kur jis gerai išreikštas, didžiausias jo storis gali siekti kelias dešimtis kilometrų.

"Bazalto" sluoksnis susidarė uolienos, artimos bazaltams. Tai metamorfinės magminės uolienos, tankesnės už „granito“ sluoksnio uolienas.

Skiriasi žemės plutos storis ir vertikali struktūra. Yra keletas žemės plutos tipų (8 pav.). Pagal paprasčiausią klasifikaciją išskiriama okeaninė ir žemyninė pluta.

Žemyninės ir vandenyninės plutos storis skiriasi. Taigi didžiausias žemės plutos storis stebimas kalnų sistemose. Tai apie 70 km. Po lygumose žemės plutos storis siekia 30-40 km, o po vandenynais ji yra ploniausia - tik 5-10 km.

Ryžiai. 8. Žemės plutos rūšys: 1 - vanduo; 2 - nuosėdinis sluoksnis; 3 - nuosėdinių uolienų ir bazaltų įterpimas; 4, bazaltai ir kristalinės ultramafinės uolienos; 5, granito-metamorfinis sluoksnis; 6 - granulito-mafinis sluoksnis; 7 - įprasta mantija; 8 - išspausta mantija

Skirtumas tarp žemyninės ir vandenyninės plutos uolienų sudėties požiūriu pasireiškia tuo, kad vandenyno plutoje nėra granito sluoksnio. Taip, ir vandenyno plutos bazalto sluoksnis yra labai savotiškas. Uolienų sudėtimi jis skiriasi nuo analogiško žemyninės plutos sluoksnio.

Sausumos ir vandenyno riba (nulinis ženklas) nefiksuoja žemyninės plutos perėjimo į okeaninę. Žemyninės plutos pakeitimas okeanine vyksta vandenyne maždaug 2450 m gylyje.

Ryžiai. 9. Žemyninės ir vandenyninės plutos struktūra

Taip pat yra pereinamieji žemės plutos tipai – povandeninis ir subkontinentinis.

Subokeaninė pluta išsidėsčiusių palei žemynų šlaitus ir papėdės, galima rasti kraštinėse ir Viduržemio jūrose. Tai iki 15-20 km storio žemyninė pluta.

subkontinentinė pluta esančios, pavyzdžiui, ugnikalnių salų lankuose.

Remiantis medžiagomis seisminis zondavimas - seisminės bangos greitis – gauname duomenis apie giluminę žemės plutos sandarą. Taigi Kolos supergilus šulinys, pirmą kartą davęs galimybę pamatyti uolienų pavyzdžius iš daugiau nei 12 km gylio, pateikė daug staigmenų. Buvo manoma, kad 7 km gylyje turėtų prasidėti „bazalto“ sluoksnis. Tačiau iš tikrųjų jis nebuvo aptiktas, o tarp uolienų vyravo gneisai.

Žemės plutos temperatūros pokytis kartu su gyliu. Paviršinis žemės plutos sluoksnis turi temperatūrą, kurią lemia saulės šiluma. tai heliometrinis sluoksnis(iš graikų Helio – Saulė), patiria sezoninius temperatūros svyravimus. Vidutinis jo storis apie 30 m.

Žemiau yra dar plonesnis sluoksnis, kuriam būdinga pastovi temperatūra, atitinkanti vidutinę metinę stebėjimo aikštelės temperatūrą. Šio sluoksnio gylis didėja esant žemyniniam klimatui.

Dar giliau žemės plutoje išskiriamas geoterminis sluoksnis, kurio temperatūrą lemia vidinė Žemės šiluma ir didėja didėjant gyliui.

Temperatūra kyla daugiausia dėl radioaktyvių elementų, sudarančių uolienas, pirmiausia radžio ir urano, skilimo.

Uolienų temperatūros padidėjimo gyliui dydis vadinamas geoterminis gradientas. Jis kinta gana plačiame diapazone - nuo 0,1 iki 0,01 ° C / m - ir priklauso nuo uolienų sudėties, jų atsiradimo sąlygų ir daugelio kitų veiksnių. Po vandenynais temperatūra didėja greičiau nei žemynuose. Vidutiniškai kas 100 m gylio pasidaro 3 °C šilčiau.

Geoterminio gradiento atvirkštinė vertė vadinama geoterminis žingsnis. Jis matuojamas m/°C.

Žemės plutos šiluma yra svarbus energijos šaltinis.

Geologiniams tyrimams prieinama žemės plutos dalis, besitęsianti iki gelmių žemės viduriai.Žemės žarnynas reikalauja ypatingos apsaugos ir protingo naudojimo.

Žemės struktūra

Iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos

Žemė atkarpoje nuo šerdies iki egzosferos. Kairysis paveikslas neatitinka mastelio.

Žemė pagal pirmąją apytikslę apytikslę sferos formą (tikrasis Žemės spindulys yra 6357–6378 km) ir susideda iš kelių apvalkalų. Šiuos sluoksnius galima apibrėžti cheminis arba jų reologiniai savybių. Įsikūręs centre žemės šerdis kurio spindulys yra apie 1250 km, kurį daugiausia sudaro geležis ir nikelis. Kitas ateina skysta žemės šerdies dalis(daugiausia sudarytas iš geležies), kurio storis apie 2200 km. Tada 2900 km klampi mantija, susidedantis iš silikatai ir oksidai, o viršuje gana plonas, kietas Žemės pluta. Jis taip pat susideda iš silikatų ir oksidų, tačiau yra praturtintas elementais, kurių nėra mantijos uolienose. Mokslinis Žemės vidinės sandaros supratimas paremtas stebėjimais topografija ir batimetrija, pastebėjimai akmenys in atodangos, mėginiai, iškelti į paviršių iš didelio gylio dėl vulkaninis veikla, analizė seisminės bangos kurie eina per žemę, dimensiją gravitacijaŽemės regionuose ir eksperimentuose su kristalinis kietieji kūnai at spaudimai ir temperatūros būdingas giluminiam Žemės vidui.

1 Prielaidos

2 Struktūra

• 2.1 Šerdis

  2.2 Chalatas

  2.3 Kora

3 Istorinė alternatyvių koncepcijų raida

6 Tolesnis skaitymas

Prielaidos

Pagal Žemės jėgą, gravitaciją galima apskaičiuoti jos masę, taip pat įvertinti planetos tūrį ir vidutinį tankį. Astronomai taip pat gali apskaičiuoti Žemės masę iš jos orbitos ir įtakos netoliese esantiems planetų kūnams. Uolienų, vandens telkinių ir atmosferos stebėjimai leidžia įvertinti uolienų masę, tūrį ir tankį tam tikrame gylyje, todėl likusi masė turi būti gilesniuose sluoksniuose.

Struktūra

Žemės sandarą galima klasifikuoti pagal du principus: mechanines savybes, pvz reologija, arba chemines savybes. Mechaniškai jį galima suskirstyti į litosfera , astenosfera , mezosfera, išorinė šerdis ir vidinė šerdis. Chemiškai Žemę galima suskirstyti į žemės pluta, viršuje mantija, apatinė mantija, išorinė branduolys ir vidinė šerdis.

Scheminis vidinės Žemės sandaros vaizdas. 1. žemyninė pluta – 2. vandenyno pluta – 3. viršutinė mantija – 4. apatinė mantija – 5. Išorinė šerdis – 6. Vidinė šerdis – A: Mohorovichic paviršius-B: Gutenbergo spraga-C: Lehmanno-Bulleno atotrūkis

Geologiniai Žemės sluoksniai yra šiuose gyliuose po paviršiumi: :

Gylis		Sluoksnis
Kilometrai	Mylios
		Litosfera (vietoje svyruoja nuo 5 iki 200 km)
		Kora (vietoje svyruoja nuo 5 iki 70 km)
		Viršutinė mantijos dalis
		Astenosfera
		Viršutinė mezosfera (viršutinė mantija)
		Apatinė mezosfera (apatinė mantija)
		išorinė šerdis
		vidinė šerdis

Žemės sluoksniai buvo nustatyti netiesiogiai, matuojant lūžimo ir atspindėjimo sklidimo laiką seisminės bangos sukurtas žemės drebėjimų. Šerdis neperduoda skersinių bangų, o bangų sklidimo greitis skirtinguose sluoksniuose skiriasi. Seisminių bangų greičio pokyčiai tarp skirtingų sluoksnių sukelia jų lūžimą dėl Snello dėsnis.

Branduolys

Pagrindinis straipsnis: Žemės šerdis

Vidutinis Žemės tankis 5515 kilogramas/m 3 . Kadangi vidutinis paviršiaus medžiagos tankis yra tik apie 3000 kilogramas/m 3 , turime daryti išvadą, kad Žemės šerdyje yra tankių medžiagų. Kitas didelio šerdies tankio įrodymas yra seismologijos tyrimas.

Seisminiai matavimai rodo, kad šerdis yra padalinta į dvi dalis: kietą vidinę šerdį, kurios spindulys ~1220 km [2] ir skystą išorinę šerdį, kurios spindulys ~3400 km. .

Mantija

Pagrindinis straipsnis: Žemės mantija

Žemės mantija tęsiasi iki 2890 km gylio, todėl tai yra storiausias Žemės sluoksnis. Slėgis apatinėje mantijoje ~140 GPa (1,4 M atm). Mantija sudaryta iš silikatinių uolienų, kuriose gausu geležies ir magnio Dėl aukštų temperatūrų mantijoje silikatinė medžiaga tampa pakankamai plastiška, kad dėl tektoninių plokščių įtrūkimų mantijoje esančios medžiagos konvekcija galėtų patekti į paviršių. Medžiagos lydymasis ir klampumas priklauso nuo slėgio ir cheminių pokyčių mantijoje. Mantijos klampumas svyruoja nuo 1021 iki 1024 Pa s, priklausomai nuo gylio. Palyginimui, vandens klampumas yra apie 10–3 Pa s, a smėlis 10 7 Pa s.

Bark

Pagrindinis straipsnis: Žemės pluta

Pluta svyruoja nuo 5 iki 70 km gylyje nuo paviršiaus. Ploniausios vandenyno plutos dalys, kurios yra po vandenyno baseinais (5–10 km) ir susideda iš tankių ( mafika (Anglų )) geležies-magnio silikato uoliena, pvz bazaltas.

Alternatyvių koncepcijų istorinė raida

Pagrindinis straipsnis: tuščiavidurė žemė

Hipotezės iliustracija Halė.

1692 metais Edmundas Halley(straipsnyje, išspausdintame Londono karališkosios draugijos filosofiniuose sandoriuose), pateikė idėją apie Žemę, sudarytą iš maždaug 500 mylių storio tuščiavidurio kūno su dviem vidiniais koncentriniais apvalkalais aplink vidinę šerdį, atitinkančią žemės skersmenį. atitinkamai Venera, Marsas ir Merkurijus .

8 skyrius Inertiška Žemės medžiaga

§ 8.1. Žemės forma ir sandara

žemės forma

Žemė yra arena, kurioje kyla, vystosi ir nyksta civilizacijos, formuojasi viena moderni visuomenė. Mūsų ateitis labai priklauso nuo to, kaip gerai suprantame savo planetos struktūrą. Tačiau apie tai žinome ne daugiau (o dažnai ir daug mažiau) nei apie tolimas žvaigždes. Pradėkime nuo idėjų apie Žemės formą. Šiuo metu niekas neneigia teiginio, kad mūsų planeta yra „apvali“. Iš tiesų, pirmuoju aproksimavimu, Žemės forma apibrėžiama kaip sferinė. Ši idėja kilo senovės Graikijoje. Ir tik XVII-XVIII a. pradėta aiškintis. Nustatyta, kad Žemė yra išlyginta išilgai sukimosi ašies (ašių skirtumas apie 21 km). Daroma prielaida, kad Žemė susidarė veikiant kombinuotam gravitacijos ir išcentrinių jėgų poveikiui. Šių jėgų rezultatas – gravitacijos jėga – išreiškiamas pagreičiu, kurį kiekvienas kūnas įgyja Žemės paviršiuje. Jau I. Niutonas teoriškai pagrindė poziciją, pagal kurią Žemė turi būti suspausta sukimosi ašies kryptimi ir įgyti elipsoido formą, kas vėliau buvo patvirtinta empiriškai. Vėliau buvo išsiaiškinta, kad Žemė yra suspausta ne tik ties ašigaliais, bet ir nedideliu mastu išilgai pusiaujo. Didžiausias ir mažiausias pusiaujo spinduliai skiriasi 213 m, t.y. Žemė yra triašis elipsoidas. Tačiau Žemės kaip elipsoido idėja taip pat teisinga tik pirmuoju apytiksliu būdu. Tikrasis Žemės paviršius yra dar sudėtingesnis. Arčiausiai šiuolaikinės Žemės figūros geoidas – įsivaizduojamas lygus paviršius, kurio atžvilgiu gravitacijos vektorius yra nukreiptas statmenai visur. Vandenynų srityje geoidas sutampa su vandens paviršiumi, kuris yra ramybės būsenoje. Geoido ir elipsoido neatitikimas vietomis siekia ±(100-150) m, o tai paaiškinama netolygiu įvairaus tankio masių pasiskirstymu Žemės kūne, o tai turi įtakos gravitacijos pokyčiui, taigi ir žemės paviršiaus formai. geoidas. Šiuo metu Žemėlapių ir kitų tikslų geodeziniam pagrindui Rusijoje sukurti naudojamas Krasovskio elipsoidas su šiais pagrindiniais parametrais: pusiaujo spindulys 6378,245 km; poliarinis spindulys 6356,863 km; polinis suspaudimas 1/298,25; Žemės paviršiaus plotas yra apie 510 milijonų km2, jos tūris yra 1,083 1012 km3. Žemės masė yra 5,976 1027 g.

Vidinė Žemės sandara

Pažymėtina, kad tiesioginiam stebėjimui galimi tik patys aukščiausi (iki 15-20 km gylio) žemės plutos horizontai, kurie iškyla į paviršių arba yra atidaromi kasyklų, kasyklų ir gręžinių. Sprendimai dėl gilesnių kriauklių sudėties ir fizinės būklės grindžiami geofizinių metodų duomenimis, t.y. yra spekuliatyvūs. Iš šių metodų ypač svarbus seisminis metodas, pagrįstas žemės drebėjimų ar dirbtinių sprogimų sukeltų bangų sklidimo greičio fiksavimu Žemės kūne. Žemės drebėjimo šaltiniuose kyla vadinamosios išilginės seisminės bangos, kurios laikomos terpės reakcija į tūrio pasikeitimą, o skersinės – terpės reakcija į formos pasikeitimą, kurios sklinda tik kietose medžiagose. Remiantis geofiziniais stebėjimais, nustatyta, kad Žemė yra nevienalytė ir diferencijuota pagal spindulį. Šiuo metu yra keli Žemės sandaros modeliai. Dauguma tyrėjų pritaria modeliui, pagal kurį išskiriami trys pagrindiniai Žemės apvalkalai, atskirti aiškiai apibrėžtomis seisminėmis sąsajomis, kuriose seisminių bangų greičiai kinta dramatiškai (8.1 pav.):

žemės pluta yra kietas viršutinis žemės apvalkalas. Jo storis svyruoja nuo 5–10 km po vandenynais iki 30–40 km lygumose ir siekia 50–75 km kalnuotose vietovėse (didžiausios vertės randamos Anduose ir Himalajuose);

Žemės mantija tęsiasi žemiau žemės plutos iki 2900 km gylio nuo paviršiaus ir yra padalinta į dvi dalis: viršutinė mantija - iki 900-1000 km gylio ir apatinė mantija - nuo 900-1000 iki 2900 km;

3) Žemės šerdis, kur išorinė šerdis yra izoliuota – iki maždaug 5120 km gylio, o vidinė – žemiau 5120 km. Žemės pluta jį nuo mantijos daugeliu atvejų skiria gana aštri seisminė riba – Mohorovichic paviršius (sutrumpintai Μ οho, arba M). Seisminis metodas viršutinėje mantijoje atskleidė santykinai mažiau tankių, tarytum „suminkštintų“ uolienų sluoksnį - astenosferą, kurioje mažėja seisminių bangų, ypač skersinių, greitis ir padidėja elektros laidumas. stebimi, o tai rodo mažiau klampią, plastiškesnę medžiagos būseną – 2–3 eilėmis mažesnę nei viršutiniame ir apatiniame mantijos sluoksniuose. Daroma prielaida, kad šios savybės yra susijusios su daliniu mantijos medžiagos tirpimu (1-10%) dėl greitesnio temperatūros kilimo nei slėgio padidėjimo didėjant gyliui. Astenosferos klampumas labai kinta tiek vertikalia, tiek horizontalia kryptimis, kinta ir jos storis. Astenosfera yra skirtinguose gyliuose: po žemynais - nuo 80-120 iki 200-250 km, po vandenynais - nuo 50-70 iki 300-400 km. Jis ryškiausiai išreikštas ir iškilęs, vietomis iki 20-25 km ar mažiau gylio, po judriausiomis žemės plutos zonomis ir, priešingai, silpnai išreikštas ir nuleistas po ramiausiomis žemynų vietomis (platforma). skydai). Astenosfera atlieka svarbų vaidmenį giluminiuose geologiniuose procesuose. Kietas suprasthenosferinis mantijos sluoksnis kartu su žemės pluta vadinamas litosfera.

Išorinis	Atmosfera Hidrosfera Biosfera
Vidinis	1) Bark (žemyninė pluta · vandenyno pluta ): Nuosėdinis sluoksnis Viršutinė žievė Konrado siena apatinė žievė Litosfera (Litosferos plokštės ) Mohorovichic paviršius 2) Mantija : Viršutinė mantija (Astenosfera) Seisminis ruožas 660 km apatinė mantija Gutenbergo siena 3) Branduolys : išorinė šerdis vidinė šerdis

Pagrindinės Žemės charakteristikos

Vidutinis Žemės tankis, remiantis gravimetriniais duomenimis, yra 5,5 g/cm. Uolienų, sudarančių žemės plutą, tankis svyruoja nuo 2,4 iki 3,0 g/cm. Palyginus šias vertes su vidutiniu Žemės tankiu, daroma prielaida, kad didėjant gyliui turėtų būti stebimas Žemės mantijos ir šerdies tankio padidėjimas. Manoma, kad aukščiau esančioje astenosferinėje mantijos dalyje žemiau Moho ribos uolienos yra daug tankesnės. Pereinant nuo mantijos į šerdį tankis šokteli iki 9,7-10,0 g/cm3, tada pakyla ir vidinėje šerdyje yra 12,5-13,0 g/cm3. Apskaičiuota, kad pagreitis dėl gravitacijos svyruoja nuo 9,82 m/s2 šalia paviršiaus iki didžiausios vertės 10,37 m/s2 apatinės mantijos pagrindu (2900 km). Šerdyje gravitacijos pagreitis greitai krenta, maždaug 5000 km gylyje pasiekdamas 4,52 m/s2, vėliau 6000 km gylyje nukrenta iki 1,26 m/s2, o centre iki nulio. Yra žinoma, kad Žemė yra tarsi milžiniškas magnetas su jėgos lauku. Šiuolaikinėje eroje Žemės magnetiniai poliai yra šalia geografinių polių, tačiau su jais nesutampa. Šiuo metu pagrindinio Žemės magnetinio lauko kilmė dažniausiai aiškinama naudojant Frenkelio-Elsasserio dinamoteorinę koncepciją, pagal kurią šis laukas atsiranda veikiant elektros srovių sistemai, kurią sukelia sudėtingi konvekciniai judesiai skystoje išorėje. branduolys Žemės sukimosi metu. Bendrą magnetinio lauko foną dengia uolienų, kuriose yra feromagnetinių mineralų, įtaka viršutinėje žemės plutos dalyje, dėl kurios žemės paviršiuje susidaro magnetinės anomalijos. Uolienų, kuriose yra feromagnetinių mineralų, liekamasis įmagnetinimas yra orientuotas taip, kaip Žemės magnetinis laukas, kuris egzistavo jų formavimosi metu. Šio įmagnetinimo tyrimai parodė, kad Žemės magnetinis laukas geologijos istorijos eigoje ne kartą patyrė apsisukimų: šiaurės ašigalis tapo pietu, o pietinis – šiaurinis. Magnetinių inversijų skalė naudojama uolienų sluoksniams palyginti ir jų amžiui nustatyti. Norint suprasti Žemės gelmėse vykstančius procesus, svarbus pasirodė planetos terminio lauko klausimas. Šiuo metu Žemėje yra du šilumos šaltiniai – Saulė ir Žemės žarnos. Saulės kaitinimas tęsiasi iki gylio, ne didesnio kaip 28-30 m Tam tikrame gylyje nuo paviršiaus yra pastovios temperatūros juosta, lygi vidutinei metinei vietovės temperatūrai. Taigi Maskvoje 20 m gylyje stebima pastovi +4,2 °C temperatūra, o Paryžiuje +11,83 °C 28 m gylyje. Žemiau pastovios temperatūros juostos, stebėjimai kasyklose, kasyklose, gręžiniuose nustatė temperatūros padidėjimą kartu su gyliu, kuris atsiranda dėl šilumos srauto, sklindančio iš Žemės žarnų. Vidutinė Žemės vidinio šilumos srauto vertė yra apie 1,4-1,5 μcal/cm2 per sekundę. Nustatyta, kad šilumos srautas priklauso nuo plutos mobilumo laipsnio ir endogeninių (vidinių) procesų intensyvumo. Ramiuose žemynų regionuose jo vertė yra šiek tiek mažesnė nei vidutinė. Dideli šilumos srauto svyravimai būdingi kalnams, didžiojoje vandenyno dugno dalyje šilumos srautas yra beveik toks pat kaip ir žemyninėse lygumose, tačiau vadinamuosiuose vidurio vandenyno keterų plyšių slėniuose jis kartais padidėja 5-7 kartus. Aukštos šilumos srauto vertės pastebimos vidiniuose Raudonosios jūros regionuose. Žemės vidinės šiluminės energijos šaltiniai vis dar nepakankamai ištirti. Bet pagrindiniai yra: 1) radioaktyviųjų elementų (urano, torio, kalio ir kt.) irimas; 2) gravitacinė diferenciacija su medžiagos perskirstymu pagal tankį mantijoje ir šerdyje, kartu su šilumos išsiskyrimu. Stebėjimai kasyklose, šachtose ir gręžiniuose rodo, kad temperatūra didėja didėjant gyliui. Norėdami jį apibūdinti, įvedamas geoterminis gradientas - temperatūros padidėjimas Celsijaus laipsniais vienam gylio vienetui. Įvairiose pasaulio vietose jos reikšmės skiriasi. Vidutiniškai laikoma maždaug 30 °C 1 km, o kraštutinės diapazono vertės skiriasi daugiau nei 25 kartus, o tai paaiškinama skirtingu endogeniniu žemės plutos aktyvumu ir skirtingu uolienų šilumos laidumu. Didžiausias geoterminis gradientas, lygus 150 °C 1 km, buvo pastebėtas Oregono valstijoje (JAV), o mažiausias (6 °C/1 km) – Pietų Afrikoje. Kolos šulinyje, 11 km gylyje, užfiksuota apie 200 °C temperatūra. Didžiausios gradiento vertės siejamos su judriomis vandenynų ir žemynų zonomis, o mažiausios vertės – su stabiliausiomis ir seniausiomis žemyninės plutos atkarpomis. Temperatūros pokytis atsižvelgiant į gylį labai apytiksliai nustatomas pagal netiesioginius duomenis. Žemės plutos temperatūros skaičiavimai daugiausia grindžiami duomenimis apie šilumos srautą, uolienų šilumos laidumą ir lavos temperatūrą, tačiau tokių duomenų apie didelius gylius nėra, o mantijos ir šerdies sudėtis nėra tiksliai žinoma. Daroma prielaida, kad žemiau astenosferos temperatūra natūraliai pakyla, žymiai sumažėjus geoterminiam gradientui. Remiantis idėja, kad šerdį daugiausia sudaro geležis, buvo atlikti jos tirpimo įvairiose ribose skaičiavimai, atsižvelgiant į ten esantį slėgį. Nustatyta, kad ties riba tarp apatinės mantijos ir šerdies geležies lydymosi temperatūra turi būti 3700 °C, o ties išorinės ir vidinės šerdies riba – 4300 °C. Iš to daroma išvada, kad fiziniu požiūriu temperatūra šerdyje yra 4000-5000 °C. Palyginimui galime pažymėti, kad Saulės paviršiaus temperatūra yra šiek tiek mažesnė nei 6000 °C. Palieskime klausimą apie Žemės materijos agregacijos būseną. Manoma, kad litosferos medžiaga yra kietos kristalinės būsenos, nes temperatūra esant esamam slėgiui čia nepasiekia lydymosi temperatūros. Tačiau vietomis ir žemės plutos viduje seismologai pastebi, kad yra atskiri mažo greičio lęšiai, primenantys astenosferos sluoksnį. Seisminiais duomenimis, Žemės mantijos medžiaga, per kurią praeina ir išilginės, ir skersinės seisminės bangos, yra veiksmingai kietos būsenos. Tuo pačiu metu apatinės mantijos medžiaga tikriausiai yra kristalinės būsenos, nes jose esantis slėgis neleidžia ištirpti. Tik astenosferoje, kur seisminių bangų greičiai yra mažesni, temperatūra artėja prie lydymosi taško. Daroma prielaida, kad astenosferos sluoksnyje esanti medžiaga gali būti amorfinės stiklinės būsenos, o dalis (mažiau nei 10 %) – net išlydyta. Geofiziniai duomenys, taip pat magmos kameros, atsirandančios skirtinguose astenosferos sluoksnio lygiuose, rodo astenosferos nevienalytiškumą ir stratifikaciją. Kalbant apie medžiagos būseną Žemės šerdyje, dauguma tyrinėtojų mano, kad išorinės šerdies medžiaga yra skystos, o vidinė – kietos būsenos, nes perėjimą iš mantijos į šerdį lydi staigus išilginių seisminių bangų greičio sumažėjimas ir skersinės bangos, sklindančios tik kietoje terpėje, neapima.

Viršutinis Žemės sluoksnis, suteikiantis gyvybę planetos gyventojams, tėra plonas apvalkalas, dengiantis daugybę kilometrų vidinių sluoksnių. Apie paslėptą planetos struktūrą žinoma mažai daugiau nei apie kosmosą. Giliausias Kolos šulinys, išgręžtas į žemės plutą jos sluoksniams tirti, yra 11 tūkstančių metrų gylyje, tačiau tai tik keturios šimtosios atstumo iki Žemės rutulio centro. Tik seisminė analizė gali susidaryti vaizdą apie viduje vykstančius procesus ir sukurti Žemės sandaros modelį.

Vidinis ir išorinis Žemės sluoksniai

Žemės planetos struktūrą sudaro nevienalyčiai vidinių ir išorinių apvalkalų sluoksniai, kurie skiriasi sudėtimi ir vaidmeniu, tačiau yra glaudžiai susiję vienas su kitu. Žemės rutulio viduje yra šios koncentrinės zonos:

• Šerdis - 3500 km spinduliu.
• Mantija - maždaug 2900 km.
• Žemės pluta yra vidutiniškai 50 km.

Išoriniai žemės sluoksniai sudaro dujinį apvalkalą, vadinamą atmosfera.

Planetos centras

Centrinė Žemės geosfera yra jos šerdis. Jei kelsime klausimą, kuris Žemės sluoksnis praktiškai mažiausiai ištirtas, tai atsakymas bus – šerdis. Tikslių duomenų apie jo sudėtį, struktūrą ir temperatūrą gauti neįmanoma. Visa informacija, kuri skelbiama moksliniuose straipsniuose, buvo gauta geofiziniais, geocheminiais metodais ir matematiniais skaičiavimais ir pateikiama plačiajai visuomenei su išlyga „manoma“. Kaip rodo seisminių bangų analizės rezultatai, žemės šerdis susideda iš dviejų dalių: vidinės ir išorinės. Vidinė šerdis yra labiausiai neištirta Žemės dalis, nes seisminės bangos nepasiekia jos ribų. Išorinė šerdis yra įkaitusios geležies ir nikelio masė, kurios temperatūra yra apie 5 tūkst. laipsnių, kuri nuolat juda ir yra elektros laidininkas. Būtent su šiomis savybėmis siejama Žemės magnetinio lauko kilmė. Vidinės šerdies sudėtis, pasak mokslininkų, yra įvairesnė ir ją papildo dar lengvesni elementai – siera, silicis ir galbūt deguonis.

Mantija

Planetos geosfera, jungianti centrinį ir viršutinį Žemės sluoksnius, vadinama mantija. Būtent šis sluoksnis sudaro apie 70% Žemės rutulio masės. Apatinė magmos dalis yra šerdies apvalkalas, jo išorinė riba. Seisminė analizė rodo staigų suspaudimo bangų tankio ir greičio šuolį, o tai rodo esminį uolienų sudėties pokytį. Magmos sudėtis yra sunkiųjų metalų mišinys, kuriame vyrauja magnis ir geležis. Viršutinė sluoksnio dalis, arba astenosfera, yra mobili, plastiška, minkšta aukštos temperatūros masė. Būtent ši medžiaga prasiskverbia pro žemės plutą ir išsiveržia į paviršių ugnikalnio išsiveržimų metu.

Mantijoje esančio magmos sluoksnio storis nuo 200 iki 250 kilometrų, temperatūra apie 2000 ° C. Mantiją nuo žemutinio žemės plutos rutulio skiria Moho sluoksnis, arba Mohorovichic riba, serbų mokslininko teigimu. kurie nustatė staigų seisminių bangų greičio pokytį šioje mantijos dalyje.

kietas kiautas

Kaip vadinasi sunkiausias Žemės sluoksnis? Tai litosfera, apvalkalas, jungiantis mantiją ir žemės plutą, esantis virš astenosferos ir valo paviršinį sluoksnį nuo karšto poveikio. Pagrindinė litosferos dalis yra mantijos dalis: iš viso storio nuo 79 iki 250 km žemės pluta, priklausomai nuo vietos, sudaro 5-70 km. Litosfera yra nevienalytė, ji suskirstyta į litosferos plokštes, kurios nuolat lėtėja, kartais išsiskiria, kartais artėja viena prie kitos. Tokie litosferos plokščių svyravimai vadinami tektoniniu judėjimu, būtent jų greiti drebėjimai sukelia žemės drebėjimus, žemės plutos įtrūkimus, magmos purslus į paviršių. Litosferos plokščių judėjimas lemia įdubų ar kalvų susidarymą, sušalusi magma formuoja kalnų grandines. Plokštės neturi nuolatinių ribų, jos susijungia ir išsiskiria. Žemės paviršiaus teritorijos, esančios virš tektoninių plokščių lūžių, yra padidėjusio seisminio aktyvumo vietos, kuriose dažniau nei kitose vyksta žemės drebėjimai, ugnikalnių išsiveržimai, susidaro mineralų. Šiuo metu užfiksuota 13 litosferos plokščių, didžiausios iš jų: Amerikos, Afrikos, Antarkties, Ramiojo vandenyno, Indo-Australijos ir Eurazijos.

Žemės pluta

Palyginti su kitais sluoksniais, žemės pluta yra ploniausias ir trapiausias viso žemės paviršiaus sluoksnis. Labiausiai cheminių medžiagų ir mikroelementų prisotintas sluoksnis, kuriame gyvena organizmai, sudaro tik 5% visos planetos masės. Žemės pluta planetoje Žemė turi dvi atmainas: žemyninę arba žemyninę ir vandenyninę. Žemyninė pluta yra kietesnė, susideda iš trijų sluoksnių: bazalto, granito ir nuosėdinių. Vandenyno dugnas sudarytas iš bazalto (bazinio) ir nuosėdų sluoksnių.

• Bazalto uolienos– Tai magminės fosilijos, tankiausios iš žemės paviršiaus sluoksnių.
• granito sluoksnis- nėra po vandenynais, sausumoje gali priartėti prie kelių dešimčių kilometrų granito, kristalinių ir kitų panašių uolienų storio.
• Nuosėdinis sluoksnis susidarė naikinant uolienas. Kai kur jame yra organinės kilmės mineralų telkinių: anglies, valgomosios druskos, dujų, naftos, klinčių, kreidos, kalio druskų ir kt.

Hidrosfera

Apibūdinant Žemės paviršiaus sluoksnius, negalima nepaminėti planetai gyvybiškai svarbaus vandens apvalkalo, arba hidrosferos. Vandens balansą planetoje palaiko vandenynų vandenys (pagrindinė vandens masė), požeminis vanduo, ledynai, upių, ežerų ir kitų vandens telkinių vidaus vandenys. 97% visos hidrosferos patenka į sūrų jūrų ir vandenynų vandenį, ir tik 3% yra gėlas geriamasis vanduo, kurio didžioji dalis yra ledynuose. Mokslininkai teigia, kad vandens kiekis paviršiuje laikui bėgant didės dėl gilių kamuoliukų. Hidrosferos masės nuolat cirkuliuoja, pereina iš vienos būsenos į kitą ir glaudžiai sąveikauja su litosfera ir atmosfera. Hidrosfera turi didelę įtaką visiems žemiškiems procesams, biosferos vystymuisi ir gyvybei. Tai buvo vandens apvalkalas, kuris tapo aplinka gyvybės atsiradimui planetoje.

Dirvožemis

Ploniausias derlingas Žemės sluoksnis, vadinamas dirvožemiu, arba dirvožemis, kartu su vandens apvalkalu, turi didžiausią reikšmę augalų, gyvūnų ir žmonių egzistavimui. Šis rutulys atsirado paviršiuje dėl uolienų erozijos, veikiant organinio skilimo procesams. Apdorodami gyvybinės veiklos likučius, milijonai mikroorganizmų sukūrė humuso sluoksnį – palankiausią visų rūšių sausumos augalų pasėliams. Vienas iš svarbių aukštos dirvožemio kokybės rodiklių yra derlingumas. Derlingiausios yra tos, kuriose yra vienodai smėlio, molio ir humuso arba priemolio. Molio, uolų ir smėlio dirvožemiai yra vieni iš mažiausiai tinkamų žemdirbystei.

Troposfera

Žemės oro apvalkalas sukasi kartu su planeta ir yra neatsiejamai susijęs su visais žemės sluoksniuose vykstančiais procesais. Apatinė atmosferos dalis per poras giliai įsiskverbia į žemės plutos kūną, viršutinė palaipsniui jungiasi su erdve.

Žemės atmosferos sluoksniai yra nevienodo sudėties, tankio ir temperatūros.

10–18 km atstumu nuo žemės plutos tęsiasi troposfera. Šią atmosferos dalį šildo žemės pluta ir vanduo, todėl didėjant aukščiui ji darosi vis šaltesnė. Temperatūra troposferoje sumažėja maždaug puse laipsnio kas 100 metrų, o aukščiausiuose taškuose siekia nuo -55 iki -70 laipsnių. Ši oro erdvės dalis užima didžiausią – iki 80 proc. Būtent čia formuojasi orai, kaupiasi audros, debesys, susidaro krituliai, vėjai.

aukšti sluoksniai

• Stratosfera– planetos ozono sluoksnis, kuris sugeria ultravioletinę saulės spinduliuotę, neleidžia jai sunaikinti visos gyvybės. Oras stratosferoje yra retas. Ozonas šioje atmosferos dalyje palaiko stabilią temperatūrą nuo -50 iki 55 ° C. Stratosferoje nežymi drėgmės dalis, todėl debesys ir krituliai jai nebūdingi, priešingai nei oro srovės, kurių greitis yra reikšmingas. .
• Mezosfera, termosfera, jonosfera- Žemės oro sluoksniai virš stratosferos, kuriuose stebimas atmosferos tankio ir temperatūros mažėjimas. Jonosferos sluoksnis yra vieta, kur atsiranda įkrautų dujų dalelių švytėjimas, vadinamas aurora.
• Egzosfera- dujų dalelių sklaidos sfera, neryški riba su erdve.