Există învelișuri interioare și exterioare care interacționează între ele.

Structura internă a Pământului

Pentru a studia structura internă a Pământului, se folosește forarea puțurilor ultra adânci (cel mai adânc Kola - 11.000 m. a trecut mai puțin de 1/400 din raza pământului). Dar majoritatea informațiilor despre structura Pământului au fost obținute prin metoda seismică. Pe baza datelor obținute prin aceste metode, a fost creat un model general al structurii Pământului.

În centrul planetei se află nucleul pământului - (R = 3500 km) se presupune că este format din fier cu un amestec de elemente mai ușoare. Există o ipoteză conform căreia miezul este format din hidrogen, care la nivel ridicat poate intra într-o stare metalică. Stratul exterior al miezului este în stare lichidă, topită; miezul interior cu raza de 1250 km este solid. Temperatura din centrul nucleului, aparent, este de până la 5 - 6 mii de grade.

Miezul este înconjurat de o coajă - mantaua. Mantaua are o grosime de până la 2900 km, volumul este de 83% din volumul planetei. Se compune din minerale grele bogate în magneziu și fier. În ciuda temperaturii ridicate (peste 2000?), cea mai mare parte a substanței mantalei se află în stare solidă cristalină din cauza presiunii enorme. Mantaua superioară la o adâncime de 50 până la 200 km are un strat mobil numit astenosferă (sferă slabă). Se caracterizează prin plasticitate ridicată, datorită moliciunii substanței care o formează. Cu acest strat sunt asociate alte procese importante de pe Pământ. Grosimea sa este de 200-250 km. Substanța astenosferei, care pătrunde în scoarța terestră și se revarsă la suprafață, se numește magmă.

Scoarța terestră este o înveliș exterioară tare stratificată a Pământului, cu o grosime de 5 km sub oceane până la 70 km sub structurile montane ale continentelor.

• Continental (continental)
• oceanic

Crusta continentală este mai groasă și mai complexă. Are 3 straturi:

• Sedimentare (10-15 km, majoritatea sedimentare)
• Granit (5-15 km., rocile acestui strat sunt în mare parte metamorfice, asemănătoare ca proprietăți cu granitul)
• Balsat (10-35 km., rocile acestui strat sunt magmatice)

Crusta oceanică este mai grea, nu există un strat de granit în ea, stratul sedimentar este relativ subțire, este în mare parte balsatic.

În zonele de tranziție de la continent la ocean, crusta are un caracter de tranziție.

Scoarța terestră și partea superioară a mantalei formează o coajă, care se numește (din grecescul litos - piatră). Litosfera este o înveliș solidă a Pământului, incluzând scoarța terestră și stratul superior al mantalei, situată pe astenosfera fierbinte. Grosimea litosferei este în medie de 70–250 km, dintre care 5–70 km cad pe scoarța terestră. Litosfera nu este o înveliș continuă, este împărțită în falii gigantice. Majoritatea plăcilor includ atât crusta continentală, cât și cea oceanică. Există 13 plăci litosferice. Dar cele mai mari sunt: ​​americane, africane, indo-australiene, Pacific.

Sub influența proceselor care au loc în intestinele pământului, litosfera face mișcări. Plăcile litosferice se mișcă încet unele față de altele, cu o viteză de 1 - 6 cm pe an. În plus, mișcările lor verticale au loc în mod constant. Se numesc ansamblul mișcărilor orizontale și verticale ale litosferei, însoțite de apariția falilor și a pliurilor scoarței terestre. Sunt lente și rapide.

Forțele care provoacă divergența plăcilor litosferice apar atunci când substanța mantalei se mișcă. Fluxurile ascendente puternice ale acestei substanțe împing plăcile, sparg scoarța terestră, formând în ea defecte adânci. Acolo unde acest material se ridică spre exterior, apar defecte în litosferă, iar plăcile încep să se depărteze. Magma care pătrunde de-a lungul falilor, solidificându-se, formează marginile plăcilor. Ca urmare, apar umflături pe ambele părți ale faliei și . Se găsesc în toate oceanele și formează un singur sistem cu o lungime totală de 60.000 mii km. Înălțimea crestelor este de până la 3000 m. O astfel de creastă atinge cea mai mare lățime în partea de sud-est, unde rata de expansiune a plăcii este de 12 - 13 cm / an. Nu ocupă o poziție de mijloc și se numește Pacific Rise. La locul faliei, în partea axială a crestelor mijlocii oceanice, există de obicei chei - rupturi. Lățimea lor variază de la câteva zeci de kilometri în partea superioară până la câțiva kilometri în partea de jos. În partea de jos a rupurilor se află vulcani mici și izvoare termale. În rupturi, magma în creștere creează o nouă crustă oceanică. Cu cât mai departe de ruptură, cu atât crusta este mai veche.

Ciocnirea plăcilor litosferice este observată de-a lungul limitelor altor plăci. Se întâmplă în moduri diferite. Când o placă se ciocnește cu scoarța oceanică și placa cu crusta continentală, prima se cedează sub a doua. În acest caz, se ridică tranșee de adâncime, arcuri insulare și munți pe uscat. Dacă două plăci se ciocnesc cu crusta continentală, atunci are loc colapsul, vulcanismul și formarea regiunilor muntoase (de exemplu, acestea sunt procese complexe care au loc în timpul mișcării magmei, care se formează în camere separate și la diferite adâncimi ale astenosferei. Foarte rareori se formează în scoarța terestră.Există două tipuri principale de magme – bazaltice (bazice) și granitice (acide).

Pe măsură ce magma erupe pe suprafața Pământului, formează vulcani. Un astfel de magmatism se numește efuziv. Dar mai des, magma este introdusă în scoarța terestră de-a lungul crăpăturilor. Un astfel de magmatism se numește intruziv.

Metode de studiere a structurii interne și a compoziției Pământului

Metodele de studiere a structurii interne și a compoziției Pământului pot fi împărțite în două grupe principale: metode geologice și metode geofizice. Metode geologice se bazează pe rezultatele unui studiu direct al straturilor de rocă din aflorimente, lucrări miniere (mine, adituri etc.) și foraje. În același timp, cercetătorii au la dispoziție întregul arsenal de metode de studiere a structurii și compoziției, ceea ce determină gradul ridicat de detaliere a rezultatelor obținute. În același timp, posibilitățile acestor metode în studierea adâncimii planetei sunt foarte limitate - cea mai adâncă fântână din lume are o adâncime de numai -12262 m (Kola superdeep în Rusia), adâncimi chiar mai mici au fost atinse la foraj. fundul oceanului (circa -1500 m, foraj de la vasul american de cercetare „Glomar Challenger”). Astfel, adâncimi care nu depășesc 0,19% din raza planetei sunt disponibile pentru studiu direct.

Informațiile despre structura profundă se bazează pe analiza datelor indirecte obținute metode geofizice, în principal modelele de schimbare cu adâncimea diferiților parametri fizici (conductivitatea electrică, figura de merit mecanică etc.) măsurați în timpul cercetărilor geofizice. Dezvoltarea modelelor de structura internă a Pământului se bazează în primul rând pe rezultatele studiilor seismice bazate pe date privind legile de propagare a undelor seismice. În centrele cutremurelor și exploziilor puternice, apar unde seismice - vibrații elastice. Aceste unde sunt împărțite în unde de volum – care se propagă în intestinele planetei și le „translucid” ca razele X, și unde de suprafață – se propagă paralel cu suprafața și „sondează” straturile superioare ale planetei la o adâncime de zeci de sute de kilometri.
Undele corporale, la rândul lor, sunt împărțite în două tipuri - longitudinale și transversale. Undele longitudinale cu o viteză mare de propagare sunt primele care sunt înregistrate de receptorii seismici, ele se numesc unde primare sau P ( din engleza. primar - primar), undele transversale „mai lente” se numesc unde S ( din engleza. secundar - secundar). Undele transversale, după cum se știe, au o caracteristică importantă - se propagă numai într-un mediu solid.

La granițele mediilor cu proprietăți diferite, undele sunt refractate, iar la limitele unor schimbări bruște ale proprietăților, pe lângă undele refractate, reflectate și convertite. Undele de forfecare pot fi compensate perpendicular pe planul de incidență (unde SH) sau decalate în planul de incidență (unde SV). Când traversează granița mediilor cu proprietăți diferite, undele SH experimentează refracția obișnuită, iar undele SV, cu excepția undelor SV refractate și reflectate, excită undele P. Așa ia naștere un sistem complex de unde seismice, „văzând prin” măruntaiele planetei.

Analizând tiparele de propagare a undelor, este posibil să se identifice neomogenități în intestinele planetei - dacă la o anumită adâncime se înregistrează o schimbare bruscă a vitezelor de propagare a undelor seismice, refracția și reflectarea acestora, putem concluziona că la această adâncime există o limită a învelișurilor interioare ale Pământului, care diferă în proprietățile lor fizice.

Studiul modalităților și vitezei de propagare a undelor seismice în intestinele Pământului a făcut posibilă dezvoltarea unui model seismic al structurii sale interne.

Undele seismice, care se propagă de la sursa cutremurului în adâncurile Pământului, experimentează cele mai semnificative salturi de viteză, se refractează și se reflectă asupra secțiunilor seismice situate la adâncimi. 33 kmși 2900 km de la suprafață (vezi fig.). Aceste granițe seismice ascuțite fac posibilă împărțirea intestinelor planetei în 3 geosfere interne principale - scoarța terestră, mantaua și miezul.

Scoarța terestră este separată de mantau printr-o graniță seismică ascuțită, pe care viteza undelor longitudinale și transversale crește brusc. Astfel, viteza undelor transversale crește brusc de la 6,7-7,6 km/s în partea inferioară a scoarței la 7,9-8,2 km/s în manta. Această limită a fost descoperită în 1909 de seismologul iugoslav Mohorovičić și ulterior a fost numită granița Mohorović(deseori prescurtat ca limită Moho sau M). Adâncimea medie a limitei este de 33 km (de remarcat că aceasta este o valoare foarte aproximativă datorită grosimilor diferite în diferite structuri geologice); în același timp, sub continente, adâncimea secțiunii Mohorovichich poate ajunge la 75-80 km (care se fixează sub structuri montane tinere - Anzi, Pamir), sub oceane scade, ajungând la o grosime minimă de 3-4. km.

O limită seismică și mai clară care separă mantaua și miezul este fixată la adâncime 2900 km. La această secțiune seismică, viteza undei P scade brusc de la 13,6 km/s la baza mantalei la 8,1 km/s la miez; Unde S - de la 7,3 km / s la 0. Dispariția undelor transversale indică faptul că partea exterioară a miezului are proprietățile unui lichid. Limita seismică care separă miezul și mantaua a fost descoperită în 1914 de seismologul german Gutenberg și este adesea denumită ca granița Gutenberg, deși acest nume nu este oficial.

Modificări bruște ale vitezei și naturii trecerii valurilor sunt înregistrate la adâncimi de 670 km și 5150 km. Granita 670 kmîmparte mantaua în mantaua superioară (33-670 km) și mantaua inferioară (670-2900 km). Granita 5150 kmîmparte miezul într-un lichid extern (2900-5150 km) și un solid intern (5150-6371 km).

Modificări semnificative se remarcă și în secțiunea seismică 410 kmîmpărțind mantaua superioară în două straturi.

Datele obținute cu privire la granițele seismice globale oferă o bază pentru luarea în considerare a unui model seismic modern al structurii adânci a Pământului.

Învelișul exterior al pământului solid este Scoarta terestra delimitat de hotarul Mohorovichic. Aceasta este o coajă relativ subțire, a cărei grosime variază de la 4-5 km sub oceane la 75-80 km sub structurile montane continentale. Crusta superioară se distinge distinct în compoziția strat sedimentar, constând din roci sedimentare nemetamorfozate, printre care pot fi prezente elemente vulcanice, și care stau la baza acesteia consolidate, sau cristalin,latra, formată din roci intruzive metamorfozate și magmatice.Există două tipuri principale de scoarță terestră - continentală și oceanică, fundamental diferite ca structură, compoziție, origine și vârstă.

crusta continentală se află sub continente și marginile lor subacvatice, are o grosime de 35-45 km până la 55-80 km, se disting 3 straturi în secțiunea sa. Stratul superior, de regulă, este compus din roci sedimentare, inclusiv o cantitate mică de roci magmatice slab metamorfozate. Acest strat se numește sedimentar. Geofizic, se caracterizează printr-o viteză scăzută a undei P în intervalul 2-5 km/s. Grosimea medie a stratului sedimentar este de aproximativ 2,5 km.
Mai jos se află crusta superioară (granit-gneis sau stratul „granit”), compusă din roci magmatice și metamorfice bogate în silice (în medie, corespunzătoare ca compoziție chimică granodioritului). Viteza undelor P în acest strat este de 5,9-6,5 km/s. La baza crustei superioare se distinge secțiunea seismică Konrad, reflectând o creștere a vitezei undelor seismice în timpul tranziției către crusta inferioară. Dar această secțiune nu este fixată peste tot: în crusta continentală se înregistrează adesea o creștere treptată a vitezelor undelor cu adâncimea.
Scoarta inferioară (stratul granulit-mafic) se distinge printr-o viteză mai mare a undei (6,7-7,5 km/s pentru undele P), care se datorează modificării compoziției rocii în timpul tranziției de la mantaua superioară. Conform celui mai acceptat model, compoziția sa corespunde granulitei.

La formarea scoartei continentale iau parte roci de diferite vârste geologice, până la cele mai vechi, de aproximativ 4 miliarde de ani.

crustă oceanică are o grosime relativ mică, în medie 6-7 km. În forma sa cea mai generală, în secțiunea sa se pot distinge două straturi. Stratul superior este sedimentar, caracterizat prin grosime redusă (aproximativ 0,4 km în medie) și viteză redusă a undei P (1,6-2,5 km/s). Stratul inferior - „bazalt” - este compus din roci magmatice de bază (deasupra - bazalt, dedesubt - roci intruzive bazice și ultrabazice). Viteza undelor longitudinale în stratul „bazalt” crește de la 3,4-6,2 km/s în bazalt la 7-7,7 km/s în cele mai joase orizonturi ale scoarței.

Cele mai vechi roci ale scoarței oceanice moderne au aproximativ 160 de milioane de ani.

Manta Este cea mai mare înveliș interioară a Pământului ca volum și masă, delimitată de sus de limita Moho, de jos de limita Gutenberg. În componența sa se disting mantaua superioară și mantaua inferioară, despărțite de o limită de 670 km.

Mania superioară este împărțită în două straturi în funcție de caracteristicile geofizice. Strat superior - mantaua subcrustală- se întinde de la limita Moho până la adâncimi de 50-80 km sub oceane și 200-300 km sub continente și se caracterizează printr-o creștere lină a vitezei undelor seismice longitudinale și transversale, care se explică prin compactarea rocilor datorită presiunii litostatice a straturilor supraiacente. Sub mantaua subcrustală până la interfața globală de 410 km există un strat de viteze scăzute. După cum reiese din numele stratului, vitezele undelor seismice în acesta sunt mai mici decât în ​​mantaua subcrustală. Mai mult, în unele zone sunt detectate lentile care nu transmit deloc unde S, ceea ce dă motive să afirmăm că substanța mantalei din aceste zone este în stare parțial topită. Acest strat se numește astenosferă ( din greaca „asthenes” – slab și „sphair” – sferă); termenul a fost introdus în 1914 de geologul american J. Burrell, adesea denumit în literatura engleză LVZ - Zona de viteză scăzută. În acest fel, astenosferă- acesta este un strat din mantaua superioară (situat la o adâncime de aproximativ 100 km sub oceane și aproximativ 200 km sau mai mult sub continente), identificat pe baza unei scăderi a vitezei de trecere a undelor seismice și având o rezistență și vâscozitate reduse. Suprafața astenosferei este bine stabilită printr-o scădere bruscă a rezistivității (la valori de aproximativ 100 Ohm . m).

Prezența unui strat astenosferic din plastic, care diferă ca proprietăți mecanice de straturile solide de deasupra, oferă motive de izolare. litosferă- învelișul solid al Pământului, inclusiv scoarța terestră și mantaua subcrustală, situată deasupra astenosferei. Grosimea litosferei este de la 50 la 300 km. Trebuie remarcat faptul că litosfera nu este o înveliș de piatră monolitică a planetei, ci este împărțită în plăci separate care se mișcă constant de-a lungul astenosferei plastice. Focarele cutremurelor și vulcanismul modern sunt limitate la limitele plăcilor litosferice.

Mai adânc de 410 km în mantaua superioară, atât undele P, cât și unde S se propagă peste tot, iar viteza lor crește relativ monoton odată cu adâncimea.

LA mantaua inferioară, despărțite de o graniță globală ascuțită de 670 km, viteza undelor P și S crește monoton, fără modificări bruște, până la 13,6, respectiv 7,3 km/s, până la secțiunea Gutenberg.

În miezul exterior, viteza undelor P scade brusc la 8 km/s, în timp ce undele S dispar complet. Dispariția undelor transversale sugerează că nucleul exterior al Pământului este în stare lichidă. Sub secțiunea de 5150 km, există un nucleu interior în care viteza undelor P crește, iar undele S încep să se propage din nou, ceea ce indică starea sa solidă.

Concluzia fundamentală a modelului de viteză al Pământului descris mai sus este că planeta noastră constă dintr-o serie de învelișuri concentrice reprezentând un miez feruginos, o manta de silicat și o crustă de aluminosilicat.

Caracteristicile geofizice ale Pământului

Distribuția masei între geosferele interioare

Cea mai mare parte a masei Pământului (aproximativ 68%) cade pe mantaua sa relativ ușoară, dar mare, cu aproximativ 50% pe mantaua inferioară și aproximativ 18% pe cea superioară. Restul de 32% din masa totală a Pământului cade în principal pe miez, iar partea sa exterioară lichidă (29% din masa totală a Pământului) este mult mai grea decât partea interioară solidă (aproximativ 2%). Doar mai puțin de 1% din masa totală a planetei rămâne pe scoarță.

Densitate

Densitatea cochiliilor crește în mod natural spre centrul Pământului (vezi fig.). Densitatea medie a scoarței este de 2,67 g/cm 3 ; la granița Moho, crește brusc de la 2,9-3,0 la 3,1-3,5 g/cm3. În manta, densitatea crește treptat datorită comprimării substanței silicate și a tranzițiilor de fază (restructurarea structurii cristaline a substanței în cursul „adaptarii” la creșterea presiunii) de la 3,3 g/cm 3 în partea subcrustală la 5,5 g/cm 3 în mantaua inferioară . La limita Gutenberg (2900 km), densitatea aproape se dublează brusc, până la 10 g/cm 3 în miezul exterior. Un alt salt de densitate - de la 11,4 la 13,8 g / cm 3 - are loc la limita nucleului interior și exterior (5150 km). Aceste două salturi ascuțite de densitate au o natură diferită: la limita manta/nucleu, are loc o modificare a compoziției chimice a materiei (tranziția de la o manta de silicat la un miez de fier), iar un salt la limita de 5150 km este asociat cu o modificarea stării de agregare (tranziție de la un miez exterior lichid la un miez interior solid) . În centrul Pământului, densitatea materiei ajunge la 14,3 g/cm 3 .

Presiune

Presiunea din interiorul Pământului este calculată pe baza modelului său de densitate. Creșterea presiunii pe măsură ce vă îndepărtați de suprafață se datorează mai multor motive:

compresie din cauza greutății cochiliilor de deasupra (presiune litostatică);

tranziții de fază în învelișuri omogene din punct de vedere chimic (în special, în manta);

diferența în compoziția chimică a cochiliilor (crusta și mantaua, mantaua și miezul).

La poalele crustei continentale, presiunea este de aproximativ 1 GPa (mai precis, 0,9 * 10 9 Pa). În mantaua Pământului, presiunea crește treptat, ajungând la 135 GPa la limita Gutenberg. În miezul exterior, gradientul de creștere a presiunii crește, în timp ce în miezul interior, dimpotrivă, scade. Valorile calculate ale presiunii la limita dintre nucleele interior și exterior și în apropierea centrului Pământului sunt de 340, respectiv 360 GPa.

Temperatura. Surse de energie termică

Procesele geologice care au loc la suprafață și în intestinele planetei se datorează în primul rând energiei termice. Sursele de energie sunt împărțite în două grupe: endogene (sau surse interne), asociate cu generarea de căldură în intestinele planetei și exogene (sau externe în raport cu planeta). Intensitatea fluxului de energie termică de la adâncimi la suprafață se reflectă în mărimea gradientului geotermal. gradient geotermal este creșterea temperaturii cu adâncimea, exprimată în 0 C/km. Caracteristica „inversa” este etapa geotermală- adâncimea în metri, la scufundare la care temperatura va crește cu 1 0 С. zone cu regim tectonic calm. Odată cu adâncimea, valoarea gradientului geotermal scade semnificativ, ridicându-se la o medie de aproximativ 10 0 С/km în litosferă și mai puțin de 1 0 С/km în manta. Motivul pentru aceasta constă în distribuția surselor de energie termică și natura transferului de căldură.

Surse de energie endogenă sunt următoarele.
1. Energia de diferențiere gravitațională profundă, adică degajare de căldură în timpul redistribuirii materiei în densitate în timpul transformărilor sale chimice și de fază. Principalul factor în astfel de transformări este presiunea. Limita nucleu-manta este considerată ca fiind nivelul principal al acestei eliberări de energie.
2. Căldura radiogenă produs prin dezintegrarea izotopilor radioactivi. Conform unor calcule, această sursă determină aproximativ 25% din fluxul de căldură radiat de Pământ. Cu toate acestea, ar trebui să se țină seama de faptul că conținuturile ridicate ale principalelor izotopi radioactivi cu viață lungă - uraniu, toriu și potasiu sunt observate numai în partea superioară a scoarței continentale (zona de îmbogățire a izotopilor). De exemplu, concentrația de uraniu în granite ajunge la 3,5 10 -4%, în rocile sedimentare - 3,2 10 -4%, în timp ce în crusta oceanică este neglijabilă: aproximativ 1,66 10 -7%. Astfel, căldura radiogenă este o sursă suplimentară de căldură în partea superioară a scoarței continentale, ceea ce determină valoarea mare a gradientului geotermal în această regiune a planetei.
3. Căldura reziduală, păstrat în adâncuri de la formarea planetei.
4. Maree solide, datorită atracției lunii. Tranziția energiei cinetice de maree în căldură are loc datorită frecării interne în masele de rocă. Ponderea acestei surse în bilanţul total de căldură este mică - aproximativ 1-2%.

În litosferă, predomină mecanismul conductiv (molecular) al transferului de căldură; în mantaua sublitosferică a Pământului, are loc o tranziție către un mecanism predominant convectiv de transfer de căldură.

Calculele temperaturilor din intestinele planetei dau următoarele valori: în litosferă la o adâncime de aproximativ 100 km, temperatura este de aproximativ 1300 0 C, la o adâncime de 410 km - 1500 0 C, la o adâncime de 670 km. - 1800 0C, la granița miezului și mantalei - 2500 0 C, la o adâncime de 5150 km - 3300 0 С, în centrul Pământului - 3400 0 С. În acest caz, doar principalul (și cel mai probabil pentru zonele adânci) a fost luată în considerare sursa de căldură, energia de diferențiere gravitațională profundă.

Căldura endogenă determină cursul proceselor geodinamice globale. inclusiv mişcarea plăcilor litosferice

Pe suprafața planetei, cel mai important rol îl joacă sursă exogenă căldura este radiația solară. Sub suprafață, efectul căldurii solare este redus brusc. Deja la o adâncime mică (până la 20-30 m) există o zonă de temperaturi constante - o regiune de adâncimi în care temperatura rămâne constantă și este egală cu temperatura medie anuală a regiunii. Sub centura temperaturilor constante, căldura este asociată cu sursele endogene.

Magnetismul pământului

Pământul este un magnet uriaș cu un câmp de forță magnetic și poli magnetici care sunt apropiați de geografic, dar nu coincid cu aceștia. Prin urmare, în citirile acului magnetic al busolei, se disting declinația magnetică și înclinarea magnetică.

Declinație magnetică- acesta este unghiul dintre direcția acului magnetic al busolei și meridianul geografic într-un punct dat. Acest unghi va fi cel mai mare la poli (până la 90 0) și cel mai mic la ecuator (7-8 0).

Înclinație magnetică- unghiul format de inclinarea acului magnetic fata de orizont. Când se apropie de polul magnetic, acul busolei va lua o poziție verticală.

Se presupune că apariția unui câmp magnetic se datorează sistemelor de curenți electrici care apar în timpul rotației Pământului, în legătură cu mișcările convective în miezul exterior lichid. Câmpul magnetic total este format din valorile câmpului principal al Pământului și ale câmpului datorat mineralelor feromagnetice din rocile scoarței terestre. Proprietățile magnetice sunt caracteristice mineralelor - feromagnetice, precum magnetita (FeFe 2 O 4), hematitul (Fe 2 O 3), ilmenita (FeTiO 2), pirotita (Fe 1-2 S), etc., care sunt minerale și sunt stabilite prin anomalii magnetice. Aceste minerale se caracterizează prin fenomenul de remanență, care moștenește orientarea câmpului magnetic al Pământului care exista la momentul formării acestor minerale. Reconstituirea locației polilor magnetici ai Pământului în diferite epoci geologice indică faptul că câmpul magnetic a experimentat periodic inversiune- o schimbare în care polii magnetici sunt inversați. Procesul de schimbare a semnului magnetic al câmpului geomagnetic durează de la câteva sute la câteva mii de ani și începe cu o scădere intensă a intensității câmpului magnetic principal al Pământului la aproape zero, apoi se stabilește polaritatea inversă, iar după o în timp ce urmează o restabilire rapidă a intensităţii, dar de semn opus. Polul Nord a luat locul Polului Sud și, invers, cu o frecvență aproximativă de 5 ori în 1 milion de ani. Orientarea actuală a câmpului magnetic a fost stabilită acum aproximativ 800 de mii de ani.

O trăsătură caracteristică a evoluției Pământului este diferențierea materiei, a cărei expresie este structura învelișului planetei noastre. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera formează principalele învelișuri ale Pământului, diferă în compoziția chimică, puterea și starea materiei.

Structura internă a Pământului

Compoziția chimică a Pământului(Fig. 1) este similară cu compoziția altor planete terestre, precum Venus sau Marte.

În general, predomină elemente precum fierul, oxigenul, siliciul, magneziul și nichelul. Conținutul de elemente ușoare este scăzut. Densitatea medie a materiei Pământului este de 5,5 g/cm 3 .

Există foarte puține date fiabile despre structura internă a Pământului. Luați în considerare fig. 2. Înfățișează structura internă a Pământului. Pământul este format din scoarța terestră, mantaua și miezul.

Orez. 1. Compoziția chimică a Pământului

Orez. 2. Structura internă a Pământului

Nucleu

Nucleu(Fig. 3) este situat în centrul Pământului, raza sa este de aproximativ 3,5 mii km. Temperatura centrală atinge 10.000 K, adică este mai mare decât temperatura straturilor exterioare ale Soarelui, iar densitatea sa este de 13 g / cm 3 (comparați: apă - 1 g / cm 3). Miezul constă probabil din aliaje de fier și nichel.

Miezul exterior al Pământului are o putere mai mare decât nucleul interior (raza 2200 km) și se află în stare lichidă (topită). Miezul interior este sub o presiune enormă. Substanțele care o compun sunt în stare solidă.

Manta

Manta- geosfera Pământului, care înconjoară nucleul și reprezintă 83% din volumul planetei noastre (vezi Fig. 3). Limita sa inferioară este situată la o adâncime de 2900 km. Mantaua este împărțită într-o parte superioară mai puțin densă și plastică (800-900 km), din care magmă(tradus din greacă înseamnă „unguent gros”; aceasta este substanța topită din interiorul pământului - un amestec de compuși și elemente chimice, inclusiv gaze, într-o stare specială semi-lichidă); iar una inferioară cristalină, de aproximativ 2000 km grosime.

Orez. 3. Structura Pământului: miez, manta și scoarță terestră

Scoarta terestra

Scoarta terestra -învelișul exterior al litosferei (vezi fig. 3). Densitatea sa este de aproximativ două ori mai mică decât densitatea medie a Pământului - 3 g/cm 3 .

Separă scoarța terestră de manta frontiera Mohorovicic(este adesea numită granița Moho), caracterizată printr-o creștere bruscă a vitezelor undelor seismice. A fost instalat în 1909 de un om de știință croat Andrei Mohorovichici (1857- 1936).

Deoarece procesele care au loc în partea superioară a mantalei afectează mișcarea materiei în scoarța terestră, ele sunt combinate sub denumirea generală litosferă(coaja de piatră). Grosimea litosferei variază de la 50 la 200 km.

Sub litosferă se află astenosferă- mai puțin dur și mai puțin vâscos, dar mai mult înveliș de plastic cu o temperatură de 1200 °C. Poate traversa granița Moho, pătrunzând în scoarța terestră. Astenosfera este sursa vulcanismului. Conține buzunare de magmă topită, care este introdusă în scoarța terestră sau turnată pe suprafața pământului.

Compoziția și structura scoarței terestre

În comparație cu mantaua și miezul, scoarța terestră este un strat foarte subțire, dur și fragil. Este compus dintr-o substanță mai ușoară, care conține în prezent aproximativ 90 de elemente chimice naturale. Aceste elemente nu sunt reprezentate în mod egal în scoarța terestră. Șapte elemente - oxigen, aluminiu, fier, calciu, sodiu, potasiu și magneziu - reprezintă 98% din masa scoarței terestre (vezi Figura 5).

Combinații deosebite de elemente chimice formează diverse roci și minerale. Cele mai vechi dintre ele au cel puțin 4,5 miliarde de ani.

Orez. 4. Structura scoarței terestre

Orez. 5. Compoziția scoarței terestre

Mineral este un corp relativ omogen prin compoziția și proprietățile unui corp natural, format atât în ​​adâncime, cât și la suprafața litosferei. Exemple de minerale sunt diamantul, cuarțul, gipsul, talcul etc. (Veți găsi o descriere a proprietăților fizice ale diferitelor minerale în Anexa 2.) Compoziția mineralelor Pământului este prezentată în fig. 6.

Orez. 6. Compoziția minerală generală a Pământului

Stânci sunt formate din minerale. Ele pot fi compuse din unul sau mai multe minerale.

Roci sedimentare - argilă, calcar, cretă, gresie etc. - formată prin precipitarea unor substanțe în mediul acvatic și pe uscat. Ele zac în straturi. Geologii le numesc pagini ale istoriei Pământului, deoarece pot afla despre condițiile naturale care au existat pe planeta noastră în vremuri străvechi.

Dintre rocile sedimentare se disting organogene și anorganice (detritale și chemogene).

Organogene rocile se formează ca urmare a acumulării rămășițelor de animale și plante.

Roci clastice se formează ca urmare a intemperiilor, formării produselor de distrugere a rocilor formate anterior cu ajutorul apei, gheții sau vântului (Tabelul 1).

Tabelul 1. Roci clastice în funcție de mărimea fragmentelor

Numele rasei	Dimensiunea dezavantajului (particulelor)
	Peste 50 cm
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Nisip și gresie	0,005 mm - 1 mm
	Mai puțin de 0,005 mm

chimiogen rocile se formează ca urmare a sedimentării din apele mărilor și lacurilor a substanțelor dizolvate în ele.

În grosimea scoarței terestre se formează magma roci magmatice(Fig. 7), precum granit și bazalt.

Rocile sedimentare și magmatice, atunci când sunt scufundate la adâncimi mari sub influența presiunii și a temperaturilor ridicate, suferă modificări semnificative, transformându-se în roci metamorfice. Deci, de exemplu, calcarul se transformă în marmură, gresia de cuarț în cuarțit.

În structura scoarței terestre se disting trei straturi: sedimentare, „granit”, „bazalt”.

Stratul sedimentar(vezi Fig. 8) este format în principal din roci sedimentare. Aici predomină argile și șisturi, roci nisipoase, carbonatice și vulcanice sunt larg reprezentate. În stratul sedimentar există depozite de astfel de mineral, precum cărbunele, gazul, petrolul. Toate sunt de origine organică. De exemplu, cărbunele este un produs al transformării plantelor din cele mai vechi timpuri. Grosimea stratului sedimentar variază foarte mult - de la absența completă în unele zone de teren până la 20-25 km în depresiunile adânci.

Orez. 7. Clasificarea rocilor după origine

Stratul „granit”. constă din roci metamorfice și magmatice asemănătoare ca proprietăți cu granitul. Cele mai des întâlnite aici sunt gneisurile, granitele, șisturile cristaline etc. Stratul de granit nu se găsește peste tot, dar pe continente, unde este bine exprimat, grosimea sa maximă poate ajunge la câteva zeci de kilometri.

Stratul „bazalt”. format din roci apropiate de bazalt. Acestea sunt roci magmatice metamorfozate, mai dense decât rocile stratului „granit”.

Grosimea și structura verticală a scoarței terestre sunt diferite. Există mai multe tipuri de scoarță terestră (Fig. 8). După cea mai simplă clasificare, se disting crusta oceanică și cea continentală.

Crusta continentală și cea oceanică sunt diferite ca grosime. Astfel, grosimea maximă a scoarței terestre este observată sub sistemele montane. Este aproximativ 70 km. Sub câmpie, grosimea scoarței terestre este de 30-40 km, iar sub oceane este cea mai subțire - doar 5-10 km.

Orez. 8. Tipuri de scoarță terestră: 1 - apă; 2 - stratul sedimentar; 3 - intercalarea rocilor sedimentare si bazaltilor; 4, bazalt și roci cristaline ultramafice; 5, strat granit-metamorfic; 6 - strat granulit-mafic; 7 - manta normala; 8 - mantaua decomprimata

Diferența dintre scoarța continentală și cea oceanică în ceea ce privește compoziția rocii se manifestă prin absența unui strat de granit în scoarța oceanică. Da, iar stratul de bazalt al scoarței oceanice este foarte ciudat. În ceea ce privește compoziția rocii, aceasta diferă de stratul analog al crustei continentale.

Limita pământului și oceanului (marca zero) nu fixează tranziția crustei continentale în cea oceanică. Înlocuirea scoartei continentale cu cea oceanică are loc în ocean aproximativ la o adâncime de 2450 m.

Orez. 9. Structura scoartei continentale și oceanice

Există, de asemenea, tipuri de tranziție ale scoarței terestre - suboceanice și subcontinentale.

Crusta suboceanică situat de-a lungul versanților continentali și a poalelor dealurilor, poate fi găsit în mările marginale și mediteraneene. Este o crustă continentală de până la 15-20 km grosime.

crusta subcontinentală situate, de exemplu, pe arcurile insulelor vulcanice.

Pe baza materialelor sondaj seismic - viteza undelor seismice - obținem date despre structura profundă a scoarței terestre. Astfel, fântâna superadâncă Kola, care a permis pentru prima dată să se vadă mostre de rocă de la o adâncime de peste 12 km, a adus o mulțime de lucruri neașteptate. S-a presupus că la o adâncime de 7 km ar trebui să înceapă un strat de „bazalt”. În realitate, însă, nu a fost descoperit, iar gneisurile au predominat printre roci.

Modificarea temperaturii scoarței terestre cu adâncimea. Stratul de suprafață al scoarței terestre are o temperatură determinată de căldura solară. aceasta stratul heliometric(din grecescul Helio - Soarele), se confruntă cu fluctuații sezoniere de temperatură. Grosimea medie a acestuia este de aproximativ 30 m.

Mai jos este un strat și mai subțire, a cărui caracteristică este o temperatură constantă corespunzătoare temperaturii medii anuale a locului de observare. Adâncimea acestui strat crește în climatul continental.

Chiar și mai adânc în scoarța terestră se distinge un strat geotermal, a cărui temperatură este determinată de căldura internă a Pământului și crește odată cu adâncimea.

Creșterea temperaturii se produce în principal din cauza dezintegrarii elementelor radioactive care alcătuiesc rocile, în principal radiu și uraniu.

Mărimea creșterii temperaturii rocilor cu adâncime se numește gradient geotermal. Acesta variază într-un interval destul de larg - de la 0,1 la 0,01 ° C / m - și depinde de compoziția rocilor, de condițiile de apariție a acestora și de o serie de alți factori. Sub oceane, temperatura crește mai repede cu adâncimea decât pe continente. În medie, la fiecare 100 m de adâncime se încălzește cu 3 °C.

Se numește inversul gradientului geotermic pas geotermal. Se măsoară în m/°C.

Căldura scoarței terestre este o sursă importantă de energie.

Partea scoarței terestre care se extinde până la adâncimile disponibile pentru formele de studiu geologic măruntaiele pământului. Intestinele Pământului necesită o protecție specială și o utilizare rezonabilă.

Structura pământului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Pământul în secțiunea de la nucleu la exosferă. Imaginea din stânga nu este la scară.

Pământ are o formă sferică în prima aproximare brută (raza reală a Pământului este de 6357-6378 km) și este format din mai multe scoici. Aceste straturi pot fi definite fie chimic sau lor reologice proprietăți. Situat in centru miezul pământului cu o rază de aproximativ 1250 km, care constă în principal din fier și nichel. Urmează parte lichidă a miezului pământului(format în principal din fier) ​​cu o grosime de aproximativ 2200 km. Apoi 2900 km mantaua vascoasa, constând din silicatiși oxizi, iar deasupra este destul de subțire, tare Scoarta terestra. De asemenea, constă din silicați și oxizi, dar este îmbogățit cu elemente care nu se găsesc în rocile de manta. Înțelegerea științifică a structurii interne a Pământului se bazează pe observații topografieși batimetrie, observatii stânciîn aflorimente, probe ridicate la suprafata de la mari adancimi ca urmare a vulcanic activitate, analiză unde seismice care trec prin pământ, dimensiune gravitatie regiuni ale Pământului și experimente cu cristalin corpuri solide la presiuniși temperaturile caracteristică adâncului interior al Pământului.

1 Ipoteze

2 Structura

• 2.1 De bază

  2.2 Robă

  2.3 Kora

3 Dezvoltarea istorică a conceptelor alternative

6 Lectură suplimentară

Ipoteze

Forța, gravitația Pământului poate fi folosită pentru a calcula masa acestuia, precum și pentru a estima volumul planetei și densitatea medie a acesteia. Astronomii pot calcula, de asemenea, masa Pământului de pe orbita sa și influența asupra corpurilor planetare din apropiere. Observațiile rocilor, corpurilor de apă și atmosferei ne permit să estimăm masa, volumul și densitatea rocilor la o anumită adâncime, astfel încât restul masei trebuie să fie în straturi mai adânci.

Structura

Structura Pământului poate fi clasificată după două principii: proprietăți mecanice precum reologie, sau proprietăți chimice. Din punct de vedere mecanic, poate fi împărțit în litosferă , astenosferă , mezosferă, miezul exterior și miezul interior. Din punct de vedere chimic, Pământul poate fi împărțit în scoarta terestra, sus manta, manta inferioară, exterior nucleuși miezul interior.

Reprezentarea schematică a structurii interne a Pământului. 1. crusta continentală - 2. crusta oceanică - 3. manta superioară - 4. mantaua inferioară - 5. miez exterior - 6. miez interior - A: Suprafata mohorovichica-B: Gutenberg Gap-C: Decalajul Lehmann-Bullen

Straturile geologice ale Pământului se află la următoarele adâncimi sub suprafață: :

Adâncime		Strat
Kilometri	Miles
		Litosfera (local variază de la 5 la 200 km)
		Kora (la nivel local variază de la 5 la 70 km)
		Partea superioară a mantalei
		Astenosfera
		Mezosfera superioară (manta superioară)
		Mezosfera inferioară (mantaua inferioară)
		învelișul exterior
		miez interior

Straturile Pământului au fost determinate indirect prin măsurarea timpului de propagare a refracției și reflectate unde seismice creat de cutremure. Miezul nu transmite unde transversale, iar viteza de propagare a undelor diferă în diferite straturi. Modificările vitezei undelor seismice între diferite straturi determină refracția acestora din cauza legea lui Snell.

Nucleu

Articolul principal: Miezul Pământului

Densitatea medie a pământului 5515 kg/m 3 . Deoarece densitatea medie a materialului de suprafață este de numai aproximativ 3000 kg/m 3 , trebuie să concluzionăm că în miezul Pământului există materiale dense. O altă dovadă pentru densitatea mare a miezului vine din studiul seismologiei.

Măsurătorile seismice arată că miezul este împărțit în două părți, un miez interior solid cu o rază de ~1220 km [2] și un miez exterior lichid cu o rază de ~3400 km. .

Manta

Articolul principal: Mantaua Pământului

Mantaua Pământului se extinde până la o adâncime de 2890 km, făcându-l cel mai gros strat al Pământului. Presiunea din mantaua inferioară este de ~140 GPa (1,4 M atm). Mantaua este compusa din roci silicate bogate in fierși magneziu in raport cu scoarta de deasupra.Temperaturile ridicate din manta fac ca materialul silicat sa fie suficient de plastic incat sa existe convectie a materiei din manta, ajungand la suprafata prin falii in placile tectonice. Topirea și vâscozitatea materiei depind de presiunea și modificările chimice din manta. Vâscozitatea mantalei variază de la 1021 la 1024 Pa s, in functie de adancime. Pentru comparație, vâscozitatea apei este de aproximativ 10 -3 Pa s, A nisip 10 7 Pa s.

Latra

Articolul principal: Scoarta terestra

Scoarta variază de la 5 până la 70 km adâncime de la suprafață. Cele mai subțiri părți ale scoarței oceanice care stau la baza bazinelor oceanice (5-10 km) și constau din dense ( mafic (Engleză )) rocă de silicat de fier-magneziu, cum ar fi bazalt.

Dezvoltarea istorică a conceptelor alternative

Articolul principal: pământ gol

Ipoteza ilustrare halley.

În 1692 Edmund Halley(într-un articol tipărit în Philosophical Transactions of the Royal Society din Londra), a prezentat ideea Pământului constând dintr-un corp gol de aproximativ 500 de mile grosime, cu două învelișuri concentrice interioare în jurul unui miez interior corespunzător diametrului planetele Venus, Marte și, respectiv, Mercur .

Capitolul 8 Materia inertă a Pământului

§ 8.1. Forma și structura Pământului

formă de pământ

Pământul este arena în care se formează, se dezvoltă și pier civilizațiile și se formează o singură societate modernă. Viitorul nostru depinde în mare măsură de cât de bine înțelegem structura planetei noastre. Cu toate acestea, nu știm mai multe despre asta (și adesea mult mai puțin) decât despre stelele îndepărtate. Să începem cu idei despre forma Pământului. În prezent, nimeni nu neagă afirmația că planeta noastră este „rotunda”. Într-adevăr, în prima aproximare, forma Pământului este definită ca fiind sferică. Această idee își are originea în Grecia antică. Și abia în secolele XVII-XVIII. a început să fie clarificat. S-a constatat că Pământul este aplatizat de-a lungul axei de rotație (diferența dintre axe este de aproximativ 21 km). Se presupune că Pământul s-a format sub influența acțiunii combinate a gravitației și a forțelor centrifuge. Rezultanta acestor forțe - forța gravitației - se exprimă în accelerația pe care o dobândește fiecare corp la suprafața Pământului. Deja I. Newton a fundamentat teoretic poziția conform căreia Pământul ar trebui să fie comprimat în direcția axei de rotație și să ia forma unui elipsoid, ceea ce a fost ulterior confirmat empiric. Mai târziu s-a descoperit că Pământul este comprimat nu numai la poli, ci și într-o mică măsură de-a lungul ecuatorului. Raza cea mai mare și cea mai mică ale ecuatorului diferă cu 213 m, adică. Pământul este un elipsoid triaxial. Dar ideea Pământului ca elipsoid este, de asemenea, corectă doar în prima aproximare. Suprafața reală a Pământului este și mai complexă. Cel mai apropiat de figura modernă a Pământului geoid - o suprafață plană imaginară, în raport cu care vectorul gravitației este îndreptat perpendicular peste tot.În zona oceanelor, geoidul coincide cu suprafața apei, care este în repaus. Discrepanța dintre geoid și elipsoid în unele locuri ajunge la ±(100-150) m, ceea ce se explică prin distribuția neuniformă a maselor de diferite densități în corpul Pământului, care afectează schimbarea gravitației și, prin urmare, forma geoid. În prezent, pentru a crea baza geodezică pentru hărți și alte scopuri în Rusia, elipsoidul Krasovsky este utilizat cu următorii parametri principali: raza ecuatorială 6378,245 km; raza polară 6356,863 km; compresie polară 1/298,25; suprafața Pământului este de aproximativ 510 milioane km2, volumul său este de 1.083 1012 km3. Masa Pământului este de 5,976 1027 g.

Structura internă a Pământului

Trebuie remarcat faptul că doar cele mai superioare (până la adâncimi de 15-20 km) ale scoarței terestre, care sunt expuse la suprafață sau descoperite de mine, mine și foraje, sunt disponibile pentru observare directă. Judecățile despre compoziția și starea fizică a cochiliilor mai adânci se bazează pe datele metodelor geofizice, de exemplu. sunt speculative. Dintre aceste metode, de o importanță deosebită este metoda seismică, bazată pe înregistrarea vitezei de propagare în corpul Pământului a undelor provocate de cutremure sau explozii artificiale. În sursele de cutremur apar așa-numitele unde seismice longitudinale, care sunt considerate ca o reacție a mediului la o modificare a volumului, iar undele transversale sunt reacția mediului la o modificare a formei, care se propagă numai în solide. Pe baza observațiilor geofizice, s-a stabilit că Pământul este eterogen și diferențiat de-a lungul razei. În prezent, există mai multe modele ale structurii Pământului. Majoritatea cercetătorilor acceptă un model conform căruia se disting trei învelișuri principale ale Pământului, separate prin interfețe seismice clar definite, unde vitezele undelor seismice se modifică dramatic (Fig. 8.1):

scoarța terestră este învelișul dur superior al pământului. Grosimea sa variază de la 5-10 km sub oceane la 30-40 km în zonele plane și ajunge la 50-75 km în zonele muntoase (valorile maxime se găsesc sub Anzi și Himalaya);

Mantaua Pământului se extinde sub scoarța terestră până la o adâncime de 2900 km de la suprafață și este împărțită în două părți: mantaua superioară - la o adâncime de 900-1000 km și mantaua inferioară - de la 900-1000 la 2900 km;

3) nucleul Pământului, unde nucleul exterior este izolat - până la o adâncime de aproximativ 5120 km și nucleul interior - sub 5120 km. Scoarta terestra este separată de manta în cele mai multe cazuri printr-o graniță seismică destul de ascuțită - suprafața Mohorovichic (abreviată ca Μ οho, sau M). Metoda seismică din mantaua superioară a scos la iveală un strat de roci relativ mai puțin dense, așa cum ar fi, „înmuiate” - astenosfera. În acest strat, o scădere a vitezei undelor seismice, în special a undelor transversale, și o creștere a conductibilității electrice. se observă, ceea ce indică o stare mai puțin vâscoasă, mai plastică a materiei - cu 2-3 ordine de mărime mai mică decât în ​​straturile supraiacente și subiacente ale mantalei. Se presupune că aceste proprietăți sunt asociate cu topirea parțială a materiei de manta (1-10%) ca urmare a unei creșteri mai rapide a temperaturii decât presiunii cu creșterea adâncimii. Vâscozitatea astenosferei se modifică semnificativ atât în ​​direcția verticală, cât și în cea orizontală, iar grosimea acesteia se modifică și ea. Astenosfera este situată la diferite adâncimi: sub continente - de la 80-120 la 200-250 km, sub oceane - de la 50-70 la 300-400 km. Este cel mai clar exprimat și ridicat, în unele locuri la adâncimi de 20-25 km sau mai puțin, sub cele mai mobile zone ale scoarței terestre și, dimpotrivă, este slab exprimat și coborât sub cele mai calme părți ale continentelor (platformă). scuturi). Astenosfera joacă un rol important în procesele geologice profunde. Stratul suprastenosferic solid al mantalei, impreuna cu scoarta terestra, se numeste litosfera.

Extern	Atmosfera Hidrosferă Biosferă
Intern	1) Latra (crusta continentală · crustă oceanică ): Stratul sedimentar Scoarță superioară granița Conrad scoarța inferioară Litosferă (Plăci litosferice ) Suprafata mohorovichica 2) Manta : Mantaua superioara (Astenosfera) Sectiune seismica 660 km mantaua inferioară granița Gutenberg 3) Nucleu : învelișul exterior miez interior

Caracteristicile de bază ale Pământului

Densitatea medie a Pământului, conform datelor gravimetrice, este de 5,5 g/cm. Densitatea rocilor care alcătuiesc scoarța terestră variază de la 2,4 la 3,0 g/cm. Compararea acestor valori cu densitatea medie a Pământului duce la presupunerea că, odată cu adâncimea, ar trebui observată o creștere a densității în mantaua și miezul Pământului. Se crede că în partea astenosferică de mai sus a mantalei de sub limita Moho, rocile sunt mult mai dense. La trecerea de la manta la miez, densitatea sare pana la 9,7-10,0 g/cm3, apoi se ridica iar in miezul interior este de 12,5-13,0 g/cm3. Se calculează că accelerația datorată gravitației variază de la 9,82 m/s2 la suprafață până la o valoare maximă de 10,37 m/s2 la baza mantalei inferioare (2900 km). În miez, accelerația gravitației scade rapid, ajungând la 4,52 m/s2 la o adâncime de aproximativ 5000 km, apoi scăzând la 1,26 m/s2 la o adâncime de 6000 km, iar în centru la zero. Se știe că Pământul este ca un magnet gigant cu un câmp de forță în jur. În epoca modernă, polii magnetici ai Pământului sunt localizați în apropierea polilor geografici, dar nu coincid cu aceștia. În prezent, originea câmpului magnetic principal al Pământului este explicată cel mai adesea folosind conceptul dinamoteoric Frenkel-Elsasser, conform căruia acest câmp apare ca urmare a acțiunii unui sistem de curenți electrici cauzat de mișcări convective complexe în miez exterior lichid în timpul rotației Pământului. Fondul general al câmpului magnetic este suprapus de influența rocilor care conțin minerale feromagnetice care apar în partea superioară a scoarței terestre, în urma cărora se formează anomalii magnetice pe suprafața pământului. Magnetizarea reziduală a rocilor care conțin minerale feromagnetice este orientată ca câmpul magnetic al Pământului care a existat în timpul formării lor. Studiile acestei magnetizări au arătat că câmpul magnetic al Pământului a suferit în mod repetat inversiuni în cursul istoriei geologice: polul nord a devenit sud, iar polul sud a devenit nord. Scara inversiilor magnetice este folosită pentru a compara straturile de rocă și pentru a determina vârsta lor. Pentru a înțelege procesele care au loc în adâncurile Pământului, problema câmpului termic al planetei s-a dovedit a fi importantă. În prezent, există două surse de căldură ale Pământului - Soarele și intestinele Pământului. Încălzirea de către Soare se extinde până la o adâncime care nu depășește 28-30 m. La o anumită adâncime de la suprafață există o centură de temperatură constantă egală cu temperatura medie anuală a zonei. Astfel, la Moscova, la o adâncime de 20 m, se observă o temperatură constantă de +4,2 °C, iar la Paris, +11,83 °C la o adâncime de 28 m. Sub centura de temperatură constantă, observațiile din mine, mine, foraje au stabilit o creștere a temperaturii cu adâncimea, care se datorează fluxului de căldură care vine din intestinele Pământului. Valoarea medie a fluxului de căldură intern pentru Pământ este de aproximativ 1,4-1,5 μcal/cm2 pe secundă. S-a stabilit că fluxul de căldură depinde de gradul de mobilitate a crustei și de intensitatea proceselor endogene (interne). În regiunile calme ale continentelor, valoarea sa este ceva mai mică decât media. Fluctuațiile semnificative ale fluxului de căldură sunt caracteristice munților; pe cea mai mare parte a fundului oceanului, fluxul de căldură este aproape același ca pe câmpiile continentale, dar în așa-numitele văi rift ale crestelor mijlocii oceanice, uneori crește cu de 5-7 ori. Valori ridicate ale fluxului de căldură sunt observate în regiunile interioare ale Mării Roșii. Sursele de energie termică internă a Pământului sunt încă insuficient studiate. Dar principalele sunt: ​​1) dezintegrarea elementelor radioactive (uraniu, toriu, potasiu etc.); 2) diferențierea gravitațională cu redistribuirea materialului în termeni de densitate în manta și miez, însoțită de degajare de căldură. Observațiile din mine, mine și foraje indică o creștere a temperaturii cu adâncimea. Pentru a-l caracteriza, se introduce un gradient geotermal - o creștere a temperaturii în grade Celsius pe unitatea de adâncime. Semnificațiile sale sunt diferite în diferite părți ale lumii. Aproximativ 30 °C pe 1 km este considerată medie, iar valorile extreme ale intervalului diferă de peste 25 de ori, ceea ce se explică prin activitatea endogene diferită a scoarței terestre și prin conductivitate termică diferită a rocilor. Cel mai mare gradient geotermal, egal cu 150 °C la 1 km, a fost observat în statul Oregon (SUA), iar cel mai mic (6 °C la 1 km) - în Africa de Sud. În fântâna Kola, la o adâncime de 11 km, s-a înregistrat o temperatură de aproximativ 200 °C. Cele mai mari valori ale gradientului sunt asociate cu zonele mobile ale oceanelor și continentelor, iar cele mai mici valori sunt asociate cu cele mai stabile și mai vechi secțiuni ale scoarței continentale. Modificarea temperaturii cu adâncimea este determinată foarte aproximativ din date indirecte. Pentru scoarța terestră, calculele de temperatură se bazează în principal pe date privind fluxul de căldură, conductivitatea termică a rocilor și temperatura lavei, dar astfel de date nu sunt disponibile pentru adâncimi mari, iar compoziția mantalei și a miezului nu este cunoscută cu exactitate. Se presupune că sub astenosferă temperatura crește în mod natural cu o scădere semnificativă a gradientului geotermal. Pornind de la ideea că miezul este format în principal din fier, s-au făcut calcule pentru topirea acestuia la diferite limite, ținând cont de presiunea existentă acolo. S-a descoperit că la limita dintre mantaua inferioară și miez, punctul de topire al fierului ar trebui să fie de 3700 °C, iar la limita dintre miezul exterior și interior - 4300 °C. Din aceasta se concluzionează că, din punct de vedere fizic, temperatura în miez este de 4000-5000 °C. Pentru comparație, putem sublinia că temperatura de pe suprafața Soarelui este puțin mai mică de 6000 °C. Să ne referim la problema stării de agregare a materiei Pământului. Se crede că substanța litosferei se află într-o stare solidă cristalină, deoarece temperatura la presiunile existente aici nu atinge punctul de topire. Cu toate acestea, pe alocuri și în interiorul scoarței terestre, seismologii observă prezența lentilelor separate de viteză mică, care seamănă cu stratul astenosferic. Conform datelor seismice, substanța mantalei Pământului, prin care trec atât undele seismice longitudinale, cât și cele transversale, se află într-o stare efectiv solidă. În același timp, substanța mantalei inferioare este probabil în stare cristalină, deoarece presiunea existentă în ele împiedică topirea. Numai în astenosferă, unde vitezele undelor seismice sunt scăzute, temperatura se apropie de punctul de topire. Se presupune că substanța din stratul astenosferic poate fi în stare sticloasă amorfă, iar unele (mai puțin de 10%) chiar și în stare topită. Datele geofizice, precum și camerele de magmă care apar la diferite niveluri ale stratului astenosferic, indică eterogenitatea și stratificarea astenosferei. În ceea ce privește starea materiei din nucleul Pământului, majoritatea cercetătorilor cred că materia nucleului exterior este în stare lichidă, iar nucleul interior este în stare solidă, deoarece trecerea de la manta la nucleu este însoțită de o scăderea bruscă a vitezei undelor seismice longitudinale și undele transversale care se propagă numai în mediu solid, nu include.

Stratul superior al Pământului, care dă viață locuitorilor planetei, este doar o înveliș subțire care acoperă mulți kilometri de straturi interioare. Se știe puțin mai mult despre structura ascunsă a planetei decât despre spațiul cosmic. Cea mai adâncă fântână Kola, forată în scoarța terestră pentru a-și studia straturile, are o adâncime de 11 mii de metri, dar aceasta este doar patru sutimi din distanța până la centrul globului. Doar analiza seismică poate face o idee despre procesele care au loc în interior și poate crea un model al dispozitivului Pământului.

Straturile interioare și exterioare ale Pământului

Structura planetei Pământ este formată din straturi eterogene de învelișuri interioare și exterioare, care diferă ca compoziție și rol, dar sunt strâns legate între ele. Următoarele zone concentrice sunt situate în interiorul globului:

• Miezul - cu o rază de 3500 km.
• Manta - aproximativ 2900 km.
• Scoarța terestră este în medie de 50 km.

Straturile exterioare ale pământului formează o înveliș gazoasă, care se numește atmosferă.

Centrul planetei

Geosfera centrală a Pământului este nucleul său. Dacă ridicăm întrebarea care strat al Pământului este practic cel mai puțin studiat, atunci răspunsul va fi - nucleul. Nu se pot obține date exacte despre compoziția, structura și temperatura acestuia. Toate informațiile care sunt publicate în lucrări științifice au fost realizate prin metode geofizice, geochimice și calcule matematice și sunt prezentate publicului larg cu rezerva „presumabil”. După cum arată rezultatele analizei undelor seismice, miezul pământului este format din două părți: internă și externă. Miezul interior este cea mai neexplorată parte a Pământului, deoarece undele seismice nu ating limitele sale. Miezul exterior este o masă de fier fierbinte și nichel, cu o temperatură de aproximativ 5 mii de grade, care este în permanență în mișcare și este un conductor de electricitate. Cu aceste proprietăți este asociată originea câmpului magnetic al Pământului. Compoziția nucleului interior, conform oamenilor de știință, este mai diversă și este completată de elemente și mai ușoare - sulf, siliciu și, eventual, oxigen.

Manta

Geosfera planetei, care leagă straturile centrale și superioare ale Pământului, se numește manta. Acest strat reprezintă aproximativ 70% din masa globului. Partea inferioară a magmei este învelișul nucleului, limita sa exterioară. Analiza seismică arată aici un salt brusc în densitatea și viteza undelor de compresie, ceea ce indică o schimbare materială în compoziția rocii. Compoziția magmei este un amestec de metale grele, dominate de magneziu și fier. Partea superioară a stratului, sau astenosfera, este o masă mobilă, plastică, moale, cu o temperatură ridicată. Această substanță este cea care sparge scoarța terestră și stropește la suprafață în procesul erupțiilor vulcanice.

Grosimea stratului de magmă din manta este de la 200 la 250 de kilometri, temperatura este de aproximativ 2000 ° C. Mantaua este separată de globul inferior al scoarței terestre prin stratul Moho, sau limita Mohorovichic, de către un om de știință sârb. care a determinat o schimbare bruscă a vitezei undelor seismice în această parte a mantalei.

coajă tare

Cum se numește stratul Pământului care este cel mai dur? Aceasta este litosfera, o înveliș care leagă mantaua și scoarța terestră, este situată deasupra astenosferei și curăță stratul de suprafață de influența sa fierbinte. Partea principală a litosferei este parte a mantalei: din întreaga grosime de la 79 la 250 km, scoarța terestră reprezintă 5-70 km, în funcție de locație. Litosfera este eterogenă, este împărțită în plăci litosferice, care se află într-o mișcare lentă constantă, uneori divergente, alteori apropiindu-se unele de altele. Asemenea fluctuații ale plăcilor litosferice se numesc mișcări tectonice, tremururile lor rapide provoacă cutremure, despicarea scoarței terestre și stropirea magmei pe suprafață. Mișcarea plăcilor litosferice duce la formarea de jgheaburi sau dealuri, magma înghețată formează lanțuri muntoase. Plăcile nu au limite permanente, ele se unesc și se separă. Teritoriile suprafeței Pământului, deasupra faliilor plăcilor tectonice, sunt locuri cu activitate seismică crescută, unde cutremurele, erupțiile vulcanice au loc mai des decât în ​​altele și se formează minerale. În acest moment, au fost înregistrate 13 plăci litosferice, cea mai mare dintre ele: americană, africană, antarctică, pacifică, indo-australiană și eurasiatică.

Scoarta terestra

În comparație cu alte straturi, scoarța terestră este cel mai subțire și mai fragil strat de pe întreaga suprafață a pământului. Stratul în care trăiesc organismele, care este cel mai saturat cu substanțe chimice și microelemente, reprezintă doar 5% din masa totală a planetei. Scoarța terestră de pe planeta Pământ are două varietăți: continentală sau continentală și oceanică. Scoarta continentala este mai dura, este formata din trei straturi: bazalt, granit si sedimentar. Fundul oceanului este alcătuit din bazalt (de bază) și straturi sedimentare.

• Roci de bazalt- Acestea sunt fosile magmatice, cele mai dense dintre straturile de pe suprafața pământului.
• strat de granit- absent sub oceane, pe uscat se poate apropia de o grosime de cateva zeci de kilometri de roci de granit, cristaline si alte asemanatoare.
• Stratul sedimentar formate în timpul distrugerii rocilor. Pe alocuri conține zăcăminte de minerale de origine organică: cărbune, sare de masă, gaz, ulei, calcar, cretă, săruri de potasiu și altele.

Hidrosferă

Caracterizând straturile suprafeței Pământului, nu se poate să nu menționăm învelișul de apă vital al planetei, sau hidrosfera. Echilibrul de apă al planetei este menținut de apele oceanice (masa principală de apă), apele subterane, ghețari, apele interioare ale râurilor, lacurilor și altor corpuri de apă. 97% din întreaga hidrosferă cade pe apa sărată a mărilor și oceanelor, iar doar 3% este apă proaspătă potabilă, din care cea mai mare parte se află în ghețari. Oamenii de știință sugerează că cantitatea de apă de la suprafață va crește în timp din cauza bilelor adânci. Masele hidrosferice sunt în circulație constantă, trec de la o stare la alta și interacționează strâns cu litosfera și atmosfera. Hidrosfera are o mare influență asupra tuturor proceselor pământești, asupra dezvoltării și vieții biosferei. A fost învelișul de apă care a devenit mediul pentru originea vieții pe planetă.

Pamantul

Cel mai subțire strat fertil al Pământului numit sol, sau sol, împreună cu învelișul de apă, este de cea mai mare importanță pentru existența plantelor, animalelor și oamenilor. Această minge a apărut la suprafață ca urmare a eroziunii rocilor, sub influența proceselor de descompunere organică. Prelucrarea rămășițelor vieții, milioane de microorganisme au creat un strat de humus - cel mai favorabil pentru culturile de tot felul de plante terestre. Unul dintre indicatorii importanți ai calității înalte a solului este fertilitatea. Cele mai fertile soluri sunt cele cu un continut egal de nisip, argila si humus, sau argilos. Solurile argiloase, stâncoase și nisipoase sunt printre cele mai puțin potrivite pentru agricultură.

troposfera

Învelișul de aer al Pământului se rotește împreună cu planeta și este indisolubil legat de toate procesele care au loc în straturile pământului. Partea inferioară a atmosferei prin pori pătrunde adânc în corpul scoarței terestre, partea superioară se conectează treptat cu spațiul.

Straturile atmosferei Pământului sunt eterogene ca compoziție, densitate și temperatură.

La o distanta de 10 - 18 km de scoarta terestra se intinde troposfera. Această parte a atmosferei este încălzită de scoarța terestră și de apă, așa că devine mai rece odată cu înălțimea. Scăderea temperaturii în troposferă are loc cu aproximativ o jumătate de grad la fiecare 100 de metri, iar în punctele cele mai înalte ajunge de la -55 la -70 de grade. Această parte a spațiului aerian ocupă cea mai mare pondere - până la 80%. Aici se formează vremea, furtunile, norii se adună, se formează precipitații și vânturi.

straturi înalte

• Stratosferă- stratul de ozon al planetei, care absoarbe radiațiile ultraviolete ale soarelui, împiedicându-l să distrugă toată viața. Aerul din stratosferă este rarefiat. Ozonul menține o temperatură stabilă în această parte a atmosferei de la -50 la 55 ° C. În stratosferă, o parte nesemnificativă a umidității, prin urmare, norii și precipitațiile nu sunt tipice pentru acesta, spre deosebire de curenții de aer semnificativi.
• Mezosferă, termosferă, ionosferă- straturile de aer ale Pământului deasupra stratosferei, în care se observă o scădere a densității și temperaturii atmosferei. Stratul ionosferei este locul unde are loc strălucirea particulelor de gaz încărcate, care se numește aurora.
• Exosfera- o sferă de dispersie a particulelor de gaz, o graniță neclară cu spațiul.