Внутреннее строение Земли

Внутреннее строение Земли. Мир удивительных тайн в одной статье

Внутреннее строение Земли

Планета Земля состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра. Можно сравнить земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет представлять собой земную кору, яичный белок — мантию, а желток — ядро.

Верхняя часть Земли носит название литосфера (в переводе с греческого «каменный шар») . Это твердая оболочка земного шара, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии.

Земная кора

Земная кора — это каменная оболочка, которая покрывает всю поверхность нашей планеты. Под океанами ее толщина не превышает 15-ти километров, а на материках — 75-ти. Если вернуться к аналогии с яйцом, то земная кора по отношению ко всей планете тоньше, чем яичная скорлупа. На долю этого слоя Земли приходится всего 5% объема и менее 1% массы всей планеты.

В составе земной коры ученые обнаружили оксиды кремния, щелочных металлов, алюминия и железа. Кора под океанами состоит из осадочного и базальтового слоев, она тяжелее континентальной (материковой). В то время как оболочка, покрывающая континентальную часть планеты, имеет более сложное строение.

Выделяют три слоя континентальной земной коры:

осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);

гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);

базальтовый (10-35 км магматических пород).

Мантия

Под земной корой располагается мантия ( «покрывало, плащ») . Этот слой имеет толщину до 2900 км. На него приходится 83% от общего объема планеты и почти 70% массы. Состоит мантия из тяжелых минералов, богатых железом и магнием. Этот слой имеет температуру свыше 2000°C. Тем не менее большая часть вещества мантии сохраняет твердое кристаллическое состояние из-за огромного давления. На глубине от 50 до 200 км располагается подвижный верхний слой мантии. Он называется астеносфера ( «бессильная сфера» ). Астеносфера очень пластична, именно из-за нее происходит извержение вулканов и формирование залежей полезных ископаемых. В толщину астеносфера достигает от 100 до 250 км. Вещество, которое проникает из астеносферы в земную кору и изливается иногда на поверхность, называется магмой («месиво, густая мазь») . Когда магма застывает на поверхности Земли, она превращается в лаву.

Под мантией, словно под покрывалом, располагается земное ядро. Оно находится в 2900 км от поверхности планеты. Ядро имеет форму шара радиусом около 3500 км. Поскольку людям еще не удалось добраться до ядра Земли, о его составе ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы.

Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса). Ядро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля.

Методические рекомендации

При изучении темы «Внутреннее строение Земли» у учащихся могут возникать трудности с запоминанием названий и очередности слоев земного шара. Латинские наименования будет намного легче запомнить, если дети создадут собственную модель Земли. Можно предложить ученикам выполнить модель земного шара из пластилина или рассказать о его устройстве на примере фруктов (кожура — земная кора, мякоть — мантия, косточка — ядро) и предметов, имеющих схожую структуру. Поможет в проведении урока учебник География. 5-6 классы О.А.Климановой, где вы найдете красочные иллюстрации и подробные сведения по теме.

Строение Земли ? ядро, оболочка, недра, сферы, типы земной коры, мощность внутренних слоев земли, движение и рождение новой земной коры

Земля — третья от Солнца планета, населённая гуманоидами — людьми. Космическое тело имеет идеальные условия для жизни. Учёные установили, что строение Земли многослойно и у каждого пласта своё предназначение, без которого планета не была бы обитаемой. Сложная конструкция по сей день вызывает споры специалистов, а её недра до сих пор полностью не изучены.

Основные представления

Общие сведения о Земном шаре известны с середины IХХ века. Учёные установили, что большую часть планеты занимает вода — 71%, на остальную часть приходится суша. Радиус космического объекта составляет 6 370 км, а плотность — 5,5 г/см2. Смена сезонов года происходит благодаря вращению планеты вокруг огненной звезды — Солнца, а сутки на Земле длятся 24 часа.

В последнее время в научных кругах развернулись грандиозные споры о форме Земли. Некоторые специалисты пришли к выводу, что планета плоская и у мира есть конец, который находится в Антарктиде. Другие продолжают настаивать, что Земля — шар, а «плоская» теория — это повод ввести окружающих в заблуждение. Отдельные исследования показали, что правы ни те и не другие, так как населённый людьми космический объект является геоидом или сплюснутым кругом, продавленным на полюсах.

Учёные издавна спорили о том, как появилась планета, и что способствовало её образованию в космическом пространстве. Самыми интересными и правдивыми предположениями оказались теории таких ученых, как:

Бюффон;
Кант;
Лаплас;
Джинс.

Жорж-Луи Леклерк Бюффон, француз-натуралист, предположил, что «родителем» Земли является Солнце. Учёный считал, что в результате столкновения звезды с гигантским космическим телом часть раскалённой поверхности оторвалась, и заняла своё место в космическом пространстве. Теория для науки ХVII-XVIII веков достаточно смелая. Солидарен с Бюффоном оказался и английский физик-теоретик Джеймс Холвуд Джинс. Учёный-астроном считал, что от Солнца действительно некий космический объект невообразимых масштабов, пролетая на близком расстоянии от звезды, вырвал часть её материи, из которой и образовались все планеты Солнечной системы. Немецкий философ Иммануил Кант, интересуясь строением и происхождением планеты, предположил, что Земля и другие объекты звёздной системы произошли в результате сжатия холодного пылевого облака. Но в те годы на его учение, изложенное учёным в книге, никто внимания не обратил, так как всех интересовала теория француза Пьера-Симона Лапласа. Астроном и математик был уверен, что Земля или «дом человечества» получилась из раскалённого вращающегося газового облака методом сжатия.

В настоящее время учёные убеждены, что рождение планеты произошло в результате большого космического взрыва. К современной теории самой приближённой считается предположение Лапласа, где собраны все необходимые теоретические составляющие.

Планета в разрезе

Представив, как могла получиться планета, можно переходить к изучению того, из чего состоит Земля. Строение космического тела многослойно, оно делится на:

антропосферу;
континентальную кору;
океаническую кору;
литосферу;
астеносферу;
мантию;
ядро.

Антропосфера — или живые обитатели планеты — включена в слои, составляющие Землю, совсем недавно. Учёные пришли к выводу, что люди, животные и другие организмы создают одну из сфер планеты и обязаны быть внесёнными в список её оболочек.

Континентальная и океаническая кора — это суша и вода, окутывающие планету со всех сторон. Причём первую составляющую можно назвать выступающей частью литосферы, а вот в океане твёрдая оболочка или земная кора располагается на дне и значительно тоньше по протяжённости к недрам, чем на суше. Длина пласта, где могут жить живые организмы в различных участках планеты, составляет от 5 до 75 км.

Литосфера или земная кора состоит из следующих пластовых составляющих, а именно:

базальт;
гранит;
осадочные породы.

В материковой части планеты присутствуют все указанные составляющие, а на территориях, покрытых Мировым океаном нет гранитной прослойки. Изучая состав оболочки Земли, учёные узнали, что планета в большей степени состоит из таких химических элементов, как железо, кислород, кремний и магний. Астеносферу, название которой в переводе с древнегреческого обозначает «безвольный шар», ещё называют «Верхним слоем мантии» или «Поверхностью Мохоровичича». Она располагается на глубине в 35−60 км от поверхности планеты. В отличие от твёрдой поверхности состав этого слоя пластичен, что позволяет литосферным плитам легко двигаться, периодически меняя ландшафт Земли; там, где они столкнулись, образуются горы, а на месте расхода появляется водоём.

Структура мантии

Мантия по праву считается самой объёмной составляющей планеты, так как в процентном соотношении она занимает 83% Земного шара и 67% от всей массы. Протяжённость этого слоя недр Земли составляет 2855 км. Учёные до сих пор не смогли приблизиться к мантии, так как на планете пока не существует такой технологии, которая бы позволила пробурить скважину необходимой глубины. На сегодняшний день самой глубокой шахтой, когда-либо проделанной в земной коре, является 5-километровый карьер Тау-Тона («Золотой лев»), где добывают золото. Температура добычи драгоценного металла составляет 52 градуса Цельсия. Предположительно в пластах мантии залегают редкие металлы и другие химические элементы, мало встречающиеся на поверхности планеты. Очередное открытие специалистов потрясло научный мир: оказалось, что мантия содержит большее количество жидкости, чем Мировой океан и если бы эти запасы выплеснулись на поверхность планеты, то уровень воды поднялся бы на 800 метров. В отличие от верхнего слоя, нижняя мантия твёрдая и в ней залегают пласты алмазов и перидотов, которые периодически оказываются на поверхности благодаря извержениям вулканов. Недавно японские учёные заявили, что нашли место в океане, где слои наружных пород создают тонкий пласт, который несложно пройти и добраться до мантии. Сейчас специалисты разрабатывают оборудование, которое бы выдержало давление глубинных вод и сверхвысокие температуры, так как температура жидкой верхней мантии составляет 800 градусов Цельсия, а ближе к центру показатель увеличивается до 2000 градусов.

Предположения о ядре

Самым загадочным является ядро Земли, которое тоже состоит из двух типов вещества. Верхняя часть находится в жидком состоянии, а нижняя — твёрдый металл. Между слоями находится пограничная зона, где вещество постепенно из жидкого переходит в твёрдое. Верхнее ядро составляет по протяжённости 2 266 км, а диаметр второго слоя равен 1300 км. В нём температурный показатель лавы достигает отметки в 5 960 градусов Цельсия, но данные являются приблизительными, так как этот геологический участок Земли не исследован.

Предполагается, что наружная прослойка ядра состоит из железа и никеля. К такому выводу специалисты пришли, изучая обломки астероидов и комет, упавших на планету. Некоторые исследования показали, что ядро Земли может содержать серу в большом количестве.

Чтобы получить информацию о составе ядра, учёные отслеживают сейсмоактивность планеты и на очагах землетрясений или извержений вулканов добывают необходимые образцы для анализа. Методы выявления составляющих недр разнообразны, это и сбор застывшей лавы, и изучение срезов новообразовавшихся горных наслоений.

Кроме светил науки, предположить, что же происходит в центре Земли, пытаются и писатели-фантасты. Некоторые считают, что внутри планеты, населённой людьми, есть жизнь и светит своё внутреннее солнце. Древние цивилизации попали под землю, когда спасались от глобальной катастрофы планетарного масштаба, которая грозила стереть всё живое с лица планеты. Но учёные сомневаются в подобном варианте, так как, если верить подсчётам, давление внутри космического тела составляет 114 миллионов атмосфер, а это не подходящий для жизни показатель.

На уроках географии за 5−6 класс школьники изучают различные схемы устройства Земли. Пластиковые макеты срезов поверхности планеты и схематические рисунки наглядно показывают этапы формирования земной коры, порядок расположения и строение пластов планеты в целом. Предлагают сравнить данные и научиться представлять её развитие. Карта залегания пластов земных пород демонстрирует, какой состав литосферы в районе и где располагаются стыки плит. Учителя часто задают загадки по типу кроссвордов, где нужно угадать, сколько букв содержится в том или ином названии слоя Земли.

Воздушные слои Земли

Кроме внутренних слоёв, планета состоит и из внешних воздушных оболочек, объединяемых общим называнием атмосфера. Газовые оболочки, окружающие космический дом человечества, делятся на:

тропосферу;
стратосферу;
мезосферу;
термосферу;
экзосферу.

На расстоянии от 8 до 18 км от поверхности планеты располагается тропосфера. Именно эта прослойка содержит большую часть воздушных запасов, необходимых для дыхания земных обитателей. В тропосфере образуются облака, происходит движение самолётов и можно наблюдать различные атмосферные явления. Расстояние от стратосферы до поверхности Земли составляется 50 км, а её толщина — 40 км. Содержание кислорода на этом этапе удаления от планеты ниже. В мезосфере наблюдается значительное понижение температуры. Воздушная прослойка берёт своё начало на высоте в 50 км от поверхности планеты и тянется на 80 км. В термосфере температура окружающей среды увеличивается. Находясь над поверхностью в 200−300 км, воздушный пласт является предпоследним перед безвоздушным пространством. Экзосфера постепенно переходит в космос.

Земной магнит

Кроме внешних и внутренних составляющих, неотъемлемыми частями Земли являются её магнитные полюса. Астрофизики доказали, что благодаря им планета избегает смертельного солнечного ветра, а население не страдает от космического излучения. Мощность Солнца, которым оно награждает космический объект, населённый людьми, составляется 1350 Вт/м2. Магнетизм планеты появился по предварительным подсчётам 4,2 миллиарда лет назад. Геомагнитное поле состоит из трёх частей: главное, мировые аномалии и внешнее. Главный земной «магнит», иногда может называться «основным», состоит из вещества, которое расположено во внешнем наружном ядре. Его процентный показатель составляет 90%.

Новые опыты показали, что поля мировых аномалий состоят из твёрдых составляющих, неравномерно расположенных на различных участках планеты. Аномальными они названы потому, что проявляют себя нерегулярно и их определение относится к подобию «охоты» с компасом и приборами.

Внешнее магнитное поле образуется потоком плазмы в ионосфере. Чем дальше от Земли, тем неравномерней будет внешний магнитный щит, который сжимается под воздействием солнечных ветров, а за планетой магнитосфера превращается в вытянутый хвост. Понятие об этом наиболее распространено в современной астрофизике. Намагниченные части планеты периодически, раз в несколько тысяч лет, меняют местоположением. В наше время процесс этот уже запущен, и учёные подсчитали, пока полюса будут меняться местами, на Земле могут активизироваться процессы, дестабилизация которых способна привести к масштабным катастрофам. Подобное случалось раньше, и история хранит сведения о Всемирном потопе или резком вымирании динозавров. Некоторые специалисты уверены, что несколько раз существование цивилизации уже подвергалось полному уничтожению. Всё начиналось с того, что маленький катаклизм приводил к полному исчезновению различных видов, населявших планету в разные эпохи. Почему планета меняет местами магнитные полюса и зачем этот процесс повторяется с завидной регулярностью до конца неясно. Люди летают в космос, но до сих пор не могут устроить экспедицию к недрам земли и понять, каково её строение в действительности.

Геология

о теории и практике

Физические свойства, строение и состав земной коры

Все процессы формирования и развития почв непосредственно связаны с геологическими процессами, происходящими в земной коре. Поэтому изучению почвоведения должно предшествовать изучение основ геологии. Геология (греч. geo – Земля, logos – наука) ‒ наука о Земле, ее строении, составе, истории развития и происходящих в ней и на ее поверхности процессах. Основным объектом изучения является наружная оболочка Земли ‒ земная кора.

Предметом изучения геологии служат также минералы, горные породы, ископаемые органические остатки и современные геологические процессы. Отдельные разделы геологии образовали самостоятельные геологические дисциплины. Наиболее тесно связаны с почвоведением такие разделы, как минералогия — наука о минералах; петрография — паука о горных породах; четвертичная геология — наука об отложениях четвертичного периода, большинство из которых является почвообразующими; динамическая геология – наука об изменениях, протекающих внутри и на поверхности земной коры; историческая геология – наука, изучающая историю развития земной коры и населявших ее растительных и животных организмов; палентология – наука, изучающая растительный и животный мир, существовавший на Земле в течение прошедших геологических периодов; геоморфология – наука, изучающая рельеф земной поверхности; гидрогеология – наука, изучающая подземные воды.

Физические свойства земной коры

Земля – одна из планет Солнечной системы. Вращение вокруг оси вызывает смену дня и ночи, наклон оси и обращение вокруг Солнца – смену времен года. Земля несколько сплюснута в направлении полюсов, т.е. является, сфероидом. Однако, учитывая не только сплющенность, но и все крупные неровности поверхности рельефа (глубокие океанические впадины, высокие горные хребты), истинную неправильную геометрическую форму Земли называют геоидом.

Физические свойства Земли:

Средний радиус 6371,032 км
Экваториальный радиус 6378,160 км
Полярный радиус 6356,777 км
Площадь поверхности 510,2 млн. км2
Объем 1,083·1012 км3
Масса 5 976·1021 кг
Средняя плотность 5,518 г/см3

Земля обладает гравитационным и магнитным полем. Сила тяжести, которая обуславливает вес тел, всегда направлена рерпендикулярно к поверхности Земли и обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра притяжения. Сила притяжения Земли имеет наибольшие значения в высоких широтах и наименьшее у экватора.

Поэтому теоретически напряжение силы тяжести должно убывать по направлению от полюсов к экватору. Однако фактическое распределение силы тяжести на континентах и в пределах океанов различно, ее напряжение выше над океанами, чем на континентах. Но на континентах могут быть участки с положительными и отрицательными гравитационными аномалиями.

Так, положительные аномалии силы тяжести свидетельствуют о залегании в недрах Земли более плотных масс рудных полезных ископае- мых, а отрицательные – менее плотных масс (каменной соли, нефти, горючих газов).

Магнитные аномалии обусловлены залеганием в недрах Земли железистых горных пород, а также могут возникать при сильных смещениях – разрывах земной коры.

Земля обладает и тепловыми свойствами.

Большую часть тепла (99,5%) Земля получает от Солнца и 0,5% – собственное тепло Земли, идущее к поверхности из разогретых недр. Но солнечные лучи прогревают земную кору самое большее на 30 м (в океанах может – до 200 м). Далее идет пояс постоянной температуры равной среднегодовой температуре данной местности. Для обширных участков характерно залегание мерзлых пород. И тогда только с глубины 250-500 м устанавливаются положительные температуры. С увеличением глубины температура земной коры повышается в среднем на 3°С на каждые 100 м.

О причинах возникновения высокой температуры в недрах Земли существуют различные точки зрения. По одной из них (основана на гипотезе Лапласа). Земля обладает собственном теплом, по другой – за счет распада радиоактивных элементов, находящихся в недрах Земли.

В состав земной коры входят следующие химические элементы, %:

О 47,20
Si 27,60
Al 8,80
Fe 5,10
Ca 3,60
Na 2,64
K 2,60
Mg 2,10
Ti 0,60
Н 0,15
P 0,08
C 0,10

В зависимости от глубины химический состав может изменяться. С глубиной резко увеличивается в недрах содержание Fe, а О, Si, Al уменьшается. 3.

Строение Земли.Внешние и внутренние геосферы

По современным космогоническим представлениям Земля образовалась около 4,5 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газово-пылевого вещества. В результате дифференциации вещества Земли под действием ее гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию, физическим свойствам концентрические оболочки – геосферы. Геосферы подразделяются на внешние и внутренние. Внешними геосферами являются: атмосфера, гидросфера и биосфера.

Атмосфера (греч. atmоs — пар и sphеra — шар) – газообразная воздушная оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Ее масса около 5,15 -1015 т, основная часть которой (90%) сосредоточена в слое высотой 16 км. На высоте 20-25 км находится озоновый слой, который предохраняет живые организмы на Земле от вредного коротковолнового излучения. Атмосфера состоит из смеси различных газов: азот (78,09%), кислород (20,95%), аргон, ксенон, криптон, а также водород, углекислый газ, озон, метан, гелий. Атмосфера подразделяется на 5 слоев: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Самая нижняя, соприкасающаяся с земной поверхностью, тропосфера характеризуется большой плотностью, постоянным присутствием водяного пара, углекислоты и пыли, постепенным понижением температуры с высотой, а также вертикальной и горизонтальной циркуляцией воздуха. Все многообразие процессов в атмосфере определяет погоду и климат.

Гидросфера (греч. hydro — вода + сфера) — водная оболочка планеты, включающая все водные объекты земного шара. Ее верхняя граница определяется уровнем поверхности открытых водоемов. Нижняя граница точно не определена и, вероятно, соответствует температурному уровню, при котором вся вода переходит в газообразное состояние. В составе гидросферы выделяют три основных типа природных вод. Это океаносфера (воды океанов и морей), воды суши и ледники, а также подземные воды.

Биосфера (греч. bios — жизнь + сфера) активная оболочка Земли, охватывающая все пространство верхних горизонтов, где существует органическая жизнь. По определению акад. В.И. Вернадского, это — зона жизни. В той или иной степени она представлена в атмосфере, гидросфере и земной коре. Живое вещество по массе составляет ничтожную долю по сравнению с любой из внешних оболочек планеты, но по активному воздействию на окружающую среду оно занимает лидирующее место. Предполагается, что вглубь Земли она проникает на 3-4 км, а в атмосфере распределяется до высоты 8-10 км.

К внутренним геосферам Земли относятся: ядро, мантия и земная кора.

Недра Земли, ее внутреннее строение исследуются путем сравнения скоростей распространения в ней сейсмических волн. На глубине около 54 км существует резкая граница, где скорость сейсмических воли увеличивается скачкообразно. Эта граница получила название границы Мохоровичича, или сокращенно границы М (Мохо). Эта граница отделяет самый поверхностный слой Земли – земную кору. Ниже располагается мантия, которая простирается до следующей важнейшей границы раздела — Гутенберга. Масса мантии составляет около 2/3 массы Земли. Центральным телом планеты является ядро, отличающееся наибольшей плотностью.

Земная кора в соответствии с сейсмологическими исследованиями имеет неодинаковую мощность и строение на материках и под океанами. В связи с этим выделяют различные типы земной коры. Кора материкового, или континентального, типа отличается большой мощностью: в пределах континентальных равнин >40 км, в горных сооружениях — 55- 70 км. Максимальная мощность около 75 км установлена под Гималаями и Андами.

В обобщенном виде земная кора состоит из трех «слоев». Осадочный слой мощностью от 0 до 15 км имеет сравнительно рыхлое сложение. Ниже залегает названный гранитный слой с плотностью пород 2,5-2,7 г/см3 . Наибольшая мощность этого слоя отмечается под молодыми горами. Здесь она достигает 50 км. В пределах равнинных участков материков она падает до 10-15 км. Под гранитным слоем залегает базальтовый.

Мощность базальтового слоя в пределах горных систем достигает 10-15 км, а в пределах выровненных участков материков ‒ 25-30 км.

Мощность коры океанического типа значительно меньше и на большей части площади дна океана составляет 6-7 км. Отличается океаническая кора и своим строением: под осадочным слоем мощностью несколько сот метров залегает базальтовый слой мощностью 3- 5 км. Образован он в основном продуктами подводных извержений вулканов и состоит из основных и ультраосновных пород.

Таким образом, главным отличием океанической коры от континентальной является не только резкое сокращение мощности, но и отсутствие гранитного слоя. В переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения, характерная для периферии крупных континентов, где развиты окраинные моря, имеются архипелаги островов. По строению, мощности, плотности пород и скорости распространения упругих волн кора переходных областей занимает промежуточное положение между двумя вышеназванными типами кор. Мантия, так называемый подкорковый субстрат, имеет мощность 2900 км. На основе изменения скорости сейсмических волн в толще мантии выделяют три слоя: верхнюю (с ней связаны явления вулканизма, землетрясений и тектонических движений), переходную и нижнюю мантию.

Ядро имеет радиус 3500 км. Судя по его большому удельному весу и плотности, оно состоит из металлического вещества, часть которого находится в твердом состоянии (внутреннее ядро), а часть в жидком (внешнее ядро). Химический состав ядра не ясен, но наиболее распространена гипотеза о железо-никелевом составе ядра, обладающего магнитными свойствами.

Литосфера. Строение литосферы. Факторы рельефообразования

Содержание:

Внутреннее строение Земли

Эксперты – геологи допускают, что для внутреннего строения нашей планеты характерны следующие слои:

Литосфера (земная кора) – твердая оболочка земного шара.
Мантия – расположена между земной корой и ядром. Верхняя часть мантии находится в твердом состоянии, и является составляющей литосферы. Имеет также жидкий слой – астеносферу, участвующую в перемещении частей земной коры. Занимает 80% объема Земли.
Ядро – металлический центр Земли. Для него характерно двухслойность: внешняя часть – жидкая, внутренняя – твердая. Основой ядра являются железо и никель, которые формируют магнитное поле для защиты от радиации Солнца.

Строение литосферы

Термин «литосфера» был введен американским геологом Дж. Бареллом и свое происхождение берет от греческого слова «литос» — камень. Литосфера включает в себя земную кору и твердую часть мантии, соприкасающейся с астеносферой.

Земная кора – верхний слой литосферы, включающая в себя почти все элементы периодической таблицы Менделеева.

Толщина и строение земной коры под океанами и континентами различаются. Глубина континентальной коры составляет 40-70 км, океаническая тоньше – показатель редко доходит до 15 км, поэтому континентальная как бы находится над уровнем моря.

Континентальная кора – трехслойна. Верхний слой представлен осадочными породами, 2-ой — гранитом либо гнейсами, 3-ий состоит из базальта и остальных метаморфических пород. У океанической коры средний слой отсутствует. Возрастные показатели большей части пород материковой коры указывают на ее «преклонный» возраст относительно океанической коры.

В основе земной коры лежат горные породы и ископаемые. Горные породы представляют собой естественные соединения множества минералов. Выделяют 3 вида горных пород:

Магматические. Образуются путем кристаллизации магмы под высокой температурой и давлением:
- глубинные( интрузивные) – затвердение происходит в толще коры (гранит)
- излившиеся (эффузивные) – затвердение происходит вследствие извержения магмы на поверхность (базальт)
Осадочные. Образуются путем скопления осадков на земной поверхности. Физико-химические изменения ранее образованных пород дает начальный материал осадочным породам:
- обломочные – образуются из пород, которые подверглись механическому воздействию, перемещению и отложению;
- химические – формируются из веществ с хорошей растворимостью, в основном соли;
- органические – появляются путем разложения живых организмов;
Метаморфические – являются следствием изменения других горных пород под действием температуры и давления на глубине.

В недрах земли расположено скопление минералов и горных пород – полезные ископаемые. На поверхности или в земных недрах полезные ископаемые находятся в 3 физических состояниях: жидкие (нефть, мин. воды), твердые (руды, металлы), газообразные (природный газ). В зависимости от составляющих компонентов полезные ископаемые различают: горючие (газ, уголь), металлические (свинец, медь) и неметаллические( известняк, глина).

Исчерпаемый предел некоторых видов полезных ископаемых требует рационального использования в нуждах человечества.

Литосферные плиты и их движение

Литосфера состоит из массивных блоков – литосферных плит, движение которых видоизменяет очертания суши и океанов. Впервые предположение о перемещении частей земной коры выдвинул в начале XX века Альфред Вегенер. Исследования ученого указывали на возможность дрейфа материков, но как это происходит, ученому не удалось объяснить. В начале 40 –х годов было доказано, что изменение земной поверхности напрямую связано с движением литосферных плит.

Литосферные плиты в движении расходятся или двигаются навстречу друг другу. В местах столкновения материковых плит горные породы собираются в складки и формируются горные хребты. Так возникла горная система Гималаи. Если произошло сближение материковой и океанической плит, то вторая опускается под первую. Тяжелая, материковая плита возвышается с образованными по краям складками. Вблизи берега появляются подводные желоба. На границах, где расходятся литосферные плиты, образуются зоны растяжения. Эти участки характерны для тонкой коры дна океана, где возникают разрывы и трещины. Чаще в зонах растяжения расположены срединно-океанические хребты, для которых свойственны извержения. Через расколы на поверхность изливается вещество магмы, и образуются новые участки коры. Зоны растяжения существуют и на материках. На суше их называют рифтовыми разломами.

Земная поверхность представлена не только подвижными участками (сейсмические пояса), которые являются зонами повышенной сейсмичности и вулканизма. Существуют стабильные участки – платформы. Они расположены посередине тектонических плит, поэтому процессы на границах не оказывают влияние на них. На платформах находятся равнины.

Процессы, связанные с движениями литосферных плит, напрямую влияют на внешний облик земной поверхности.

Рельеф. Движущие силы рельефообразования

Рельеф – эта форма постоянно меняющейся поверхности Земли или совокупность неровностей Земли, различного происхождения, размера и возраста.
Трансформация земного рельефа происходит под влиянием внешних и внутренних сил. Они взаимосвязаны между собой. Эндогенные (внутренние) процессы образуют неровности поверхности, а экзогенные (внешние) путем разрушения выравнивают рельеф.

Внутренние процессы рельефообразования

Основной источник энергии эндогенных процессов – это энергия в недрах Земли. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают:

тектонические движения;
землетрясения;
вулканизм.

Тектонические движения – движение коры Земли под влиянием сил мантии.

Землетрясения – подземные толчки, приводящие к колебанию поверхности Земли. Ежедневно возникают в разных уголках планеты. Чаще всего на океанском дне и сейсмических поясах.

В зависимости от причин возникновения толчков, землетрясения бывают:

Тектонические землетрясения. Тектонические плиты постоянно находятся в движении. Сталкиваясь друг с другом, они порождают землетрясения. Даже минимальная энергия, освобождаемая при сдвиге горных пород, деформирует земную поверхность и несет разрушения.
Техногенные землетрясения возникают путем губительного воздействия человечества на планету. Объекты добычи ископаемых, шахты и карьеры, большие искусственные водоемы – зоны повышенного количества земных толчков.
Вулканические землетрясения происходят под давлением лавных потоков на поверхность Земли. Амплитуда толчков небольшая, но длительность явления достигает 2 недель. Часто предшествует извержению.
Обвальные землетрясения образуются путем размывания подземными водами земной тверди и последующим появлением земляных пустот. Для этих землетрясений характерны оползни и обвалы.
Искусственные землетрясения также связаны с деятельностью человека. Например, запуск спутника или испытание ядерного оружия могут спровоцировать подземные толчки.
Подводные землетрясения. Смещение плит в водах Мирового океана провоцирует сдвиг океанической коры, отягощенный возникновением гигантских волн- цунами.

Место столкновение плит и непосредственный центр землетрясения называется его очагом ( гипоцентром). Место над очагом на поверхности земли – эпицентр. Именно в этом районе и происходят самые сильные разрушения.

Точно предугадать начало и место землетрясений невозможно. Сейсмология — наука, изучающая очаги землетрясений, ставит перед собой задачу примерного выяснения района и силы природного явления. Все данные регистрируются специальными приборами – сейсмографами. Мощность землетрясений определяют по 10 – бальной шкале Рихтера. За расчет единицы берется амплитуда колебательных волн. Чем больше ее показатель, тем сильнее будут толчки.

Вулканизм – природное явление, связанное с перемещением жидкой магмы к земной поверхности и излитием в виде лавы. Магма (расплавленное вещество) отличается от лавы тем, что содержит летучие вещества, которые на поверхности уходят в атмосферу. Извергаемые вещества формируют конусообразную гору – вулкан. Они могут быть действующими, потухшими и уснувшими, а также наземными и подводными. Расположены вулканы в основном в сейсмических зонах:

Тихоокеанский сейсмический пояс окольцовывает Тихий океан.
Средиземноморский сейсмический пояс имеет много потухших вулканов – в горах Кавказа.
Атлантический пояс представлен наземными и действующими подводными вулканами.

Внешние процессы рельефообразования

Основной источник энергии экзогенных процессов – это энергия на поверхности от солнечных лучей. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают:

выветривание;
деятельность вод;
деятельность ветра;
деятельность ледников.

Главным внешним процессом является выветривание – процесс разрушения горных пород. Влияет на рыхлость пород и подготавливает их к перемещению.

Деятельность вод. Движение вод преобразуют рельеф до неузнаваемости. Они способны прорезать долины, каньоны и ущелья. Формируют овражно-балочный вид рельефа.

Изменяется рельеф и путем переноса большого количества песчаных частиц. Появление барханов и песчаных холмов заслуга деятельности ветра.

Деятельность ледников разнообразна: от сглаживания скал до образования водных холмов и гряд. Таяние ледников формирует песчаные равнины и ледниковые озера.

Формы поверхности Земли

Основные формы рельефа – равнины и горы.

Равнины – большие пространства со спокойным, плоским или холмистым рельефом и относительно небольшим колебанием относительных высот.

Равнины занимают более половины всей суши. По высоте над уровнем моря выделяют такие типы равнин:

низинные (>200 м);
возвышенные (200-500 м);
нагорные ( 50 млн. лет);
старые (

Строение Земли – ядро, оболочка, недра, сферы, типы земной коры

Литосфера. Земная кора. 4,5 млрд. лет назад, Земля представляла собой шар, состоящий из одних газов. Постепенно тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру и уплотнялись. Легкие породы и минералы всплывали на поверхность, охлаждались и отвердевали.

Внутреннее строение Земли.

Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро — центр Земли, средний радиус которого около 3500 км (16,2 % объема Земли). Как предполагают, состоит из железа с примесью кремния и никеля. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии (5000 °С), внутренняя, по-видимому, твердая (субъядро). Перемещение вещества в ядре создает на Земле магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.

Ядро сменяется мантией , которая простирается почти на 3000 км (83 % объема Земли). Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная. Мантия состоит из трех слоев: слоя Голицына, слоя Гуттенберга и субстрата. Верхняя часть мантии, называемая магмой, содержит слой с пониженной вязкостью, плотностью и твердостью — астеносферу, на которой уравновешиваются участки земной поверхности. Граница между мантией и ядром называется слоем Гуттенберга.

Литосфера

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Состав земной коры: кислород (49 %), кремний (26 %), алюминий (7 %), железо (5 %), кальций (4 %); самые распространенные минералы — полевой шпат и кварц. Граница между земной корой и мантией называется поверхностью Мохо .

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной (материковой) отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км). Толщина континентальной коры на равнинах 35—45 км, в горах 70—80 км. На границе материков и океанов, в районах островов толщина земной коры составляет 15—30 км, гранитный слой выклинивается.

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования . Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Литосферные плиты

Земная кора находится в постоянном движении. Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер. На ее основе создана теория литосферных плит . Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из семи крупных и нескольких более мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые и подвижные участки.

Устойчивые участки земной коры — платформы — образуются на месте геосинклиналей, потерявших подвижность. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В зависимости от возраста фундамента выделяют древние (докембрийские) и молодые (палеозойские, мезозойские) платформы. В основании всех материков лежат древние платформы.

Подвижные, сильно расчлененные участки земной поверхности называются геосинклиналями (складчатыми областями). В их развитии выделяют два этапа: на первом этапе земная кора испытывает опускания, происходит накопление осадочных горных пород и их метаморфизация. Затем начинается поднятие земной коры, горные породы сминаются в складки. На Земле было несколько эпох интенсивных горообразований: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская. В соответствии с этим выделяют различные области складчатости.

Распространение и возраст платформ и геосинклиналей показывается на тектонической карте (карте строения земной коры).

Конспект урока «Литосфера. Земная кора». Следующая тема «Горные породы».

Что такое земная кора

Земная кора – это наружная часть литосферы. Она представляет собой твёрдую внешнюю оболочку земного шара, состоящую из горных пород, минералов и биогенных отложений. Большая часть земной коры покрыта водами Мирового океана (гидросферой), а меньшая – активно взаимодействует с воздушной оболочкой Земли (атмосферой). Средняя мощность твёрдой оболочки составляет 35-40 км, причём под океанами её толщина минимальна, а под материками максимальна. В масштабах планеты толщину земной коры можно сравнить с толщиной кожуры яблока.

До глубины 20-30 м температура внутри земной коры не изменяется, а далее начинает увеличиваться примерно на 30С на каждые 100 м.

Строение земной коры

Земная кора состоит из отдельных слоёв горных пород, различающихся по своему происхождению, плотности и мощности.

Таблица: Строение коры Земли, слои, происхождение и особенности

Название слоя	Происхождение горных пород	Описание
Осадочный	В результате накопления осадков – ила, органических остатков, продуктов выветривания (глины, известняк, ракушечник, песок, соль, мел).	Наружный слой земной коры. Сложен рыхлыми горными породами, легко поддающимися выветриванию и вымыванию.
Гранитный	В результате застывания раскалённой магмы – граниты, гнейсы.	Промежуточный слой земной коры. Имеет кристаллическую структуру, на материках может выходить на поверхность Земли.
Базальтовый	В результате извержения вулканов – базальты, габбро.	Находится на границе с мантией. Структура горных пород не изучена.

Осадочный и гранитный слой достаточно хорошо изучены, так как их можно увидеть на поверхности Земли. Базальтовый слой до сих пор остаётся для учёных загадкой. Даже 10-километровая сверхглубокая скважина, расположенная на Кольском полуострове, не смогла достигнуть глубины залегания базальтового слоя.

Установить структуру земной коры стало возможным благодаря сейсмолокации. Скорость и направление прохождения сейсмических волн, которые возникают при землетрясении, зависят от плотности и упругости горных пород. Так, изучая сейсмические волны, учёные смогли составить характеристику отдельных слоёв земной коры.

Типы земной коры

Выделяют два типа земной коры – материковую и океаническую. Наибольшая часть от общей площади земной коры – 56%, приходится на океаническую, а меньшая –44%, на материковую.

Материковая и океаническая земная кора различаются по толщине и количеству слоёв горных пород.

Известно, что максимальной толщины в 80 км материковая земная кора достигает под самой высокой горной системой мира – Гималаями.

Химические элементы в составе земной коры

В химическом составе земной коры присутствует полный перечень элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева. Однако 99% земной коры состоит всего из 8-ми химических элементов:

кислорода;
кремния;
алюминия;
железа;
кальция;
натрия;
калия;
магния.

Химические элементы, на которые приходятся оставшийся 1%, называются рассеянными.

Химические элементы взаимодействуют между собой и образуют соединения, из которых состоят минералы. Общий перечень известных в настоящее время минералов состоит из 6000 наименований. Только 100-150 из них можно отнести к распространённым, остальные встречаются крайне редко.

Как изменяется земная кора

Изменения в земной коре происходят под воздействием внешних и внутренних сил:

Внутренние силы – это энергия земных недр. Со временем она накапливается и вырывается наружу, вызывая землетрясения, извержения вулканов.
Внешние силы – это энергия Солнца, которая преобразуется в энергию ветра, воды, выражается в перепадах температуры, является основой жизнедеятельности живых организмов. Под действием внешних сил разрушаются горы, твёрдые камни превращаются в песок, текучие воды вымывают глубокие русла рек и формируют долины. Деятельность человека тоже относится к внешним силам.

Изменения в земной коре происходят очень медленно, поэтому за свою жизнь человек не может их заметить.

Зачем нужно изучать земную кору

Основной наукой, изучающей земную кору в целом, является геология. К предметам её изучения относятся состав, строение, движение и история развития земной коры, а также залегающих в ней полезных ископаемых.

Многие полезные ископаемые (уголь, нефть, руды металлов) необходимы для развития промышленности, их используют как топливо или сырьё для производства необходимых материалов и продуктов. Открытие новых месторождений полезных ископаемых важно для оценки имеющихся запасов и прогнозов по их использованию.

Изучение горных пород, слагающих слои земной коры, позволяют учёным делать выводы об историческом прошлом нашей планеты. По органическим горным породам можно определять, какие живые организмы населяли нашу планету в древности.

Литосфера

Внутреннее строение Земливключает три оболочки: земную кору, мантию и ядро. Оболочечное строение Земли установлено дистанционными методами, основанными на измерении скорости распространения сейсмических волн, имеющих две составляющие — продольные и поперечные волны. Продольные (Р) волны связаны с напряжениями растяжения (или сжатия), ориентированными по направлению их распространения. Поперечные (S) волны вызывают колебания среды, ориентированные под прямым углом к направлению их распространения. Эти волны в жидкой среде не распространяются. Основные значения физических параметров Земли даны на рис. 5.1.

Земная кора — каменистая оболочка, сложенная твердым веществом с избытком кремнезема, щелочи, воды и недостаточным количеством магния и железа. Она отделяется от верхней мантии границей Мохоровичича (слоем Мохо), на которой происходит скачок скоростей продольных сейсмических волн примерно до 8 км/с. Этот рубеж, установленный в 1909 г. югославским ученым А. Мохоровичичем, как считают, совпадает с внешней перидотитовой оболочкой верхней мантии. Мощность земной коры (1% от общей массы Земли) составляет в среднем 35 км: под молодыми складчатыми горами на континентах она увеличивается до 80 км, а под сре-динно-океаническими хребтами уменьшается до 6 — 7 км (считая от поверхности океанского дна).

Мантия представляет собой наибольшую по объему и весу оболочку Земли, простирающуюся от подошвы земной коры до границы Гутенберга, соответствующей глубине приблизительно 2900 км и принимаемой за нижнюю границу мантии. Мантию подразделяют на нижнюю (50% массы Земли) и верхнюю (18%). По современным представлениям, состав мантии достаточно однороден вследствие интенсивного конвективного перемешивания внутримантийными течениями. Прямых данных о вещественном составе мантии почти нет. Предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами. Скорости распространения продольных и поперечных волн в нижней мантии возрастают, соответственно, до 13 и 7 км/с. Верхняя мантия с глубины 50—80 км (под океанами) и 200—300 км (под континентами) до 660—670 км называется астеносферой. Это слой повышенной пластичности вещества, близкого к температуре плавления.

Ядро представляет собой сфероид со средним радиусом около 3500 км. Прямые сведения о составе ядра также отсутствуют. Известно, что оно является наиболее плотной оболочкой Земли. Ядро также подразделяется на две сферы: внешнее, до глубины 5150 км, находящееся в жидком состоянии, и внутреннее — твердое. Во внешнем ядре скорость распространения продольных волн падает до 8 км/с, а поперечные волны не распространяются вовсе, что принимается за доказательство его жидкого состояния. Глубже 5150 км скорость распространения продольных волн возрастает и вновь проходят поперечные волны. На внутреннее ядро приходится 2% массы Земли, на внешнее — 29%.

Внешняя «твердая» оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, образует литосферу (рис. 5.2). Ее мощность составляет 50—200 км.

Рис. 5.1. Изменение физических параметров в недрах Земли (по С.В.Аплонову, 2001)

Рис. 5.2. Внутреннее строение Земли и скорости распространения продольных (Р) и поперечных (S) сейсмических волн (по С. В. Аплонову, 2001)

Литосферу и подстилающие подвижные слои астеносферы, где обычно зарождаются и реализуются внутриземные движения тектонического характера, а также часто находятся очаги землетрясений и расплавленной магмы, называют тектоносферой.

Состав земной коры.Химические элементы в земной коре образуют природные соединения — минералы, обычно твердые вещества, обладающие определенными физическими свойствами. В земной коре содержится более 3000 минералов, среди которых около 50 породообразующих.

Закономерные природные сочетания минералов образуют горные породы. Земная кора сложена горными породами разного состава и происхождения. По происхождению горные породы подразделяют на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы образуются за счет застывания магмы. Если это происходит в толще земной коры, то формируются интрузивные раскристаллизованные породы, а при излиянии магмы на поверхность создаются эффузивные образования. По содержанию кремнезема (SiO₂) различают следующие группы магматических горных пород: кислые (> 65% — граниты, липариты и др.), средние (65—53% — сиениты, андезиты и др.), основные (52—45% — габбро, базальты и др.) и ультраосновные ( 3 и базальтовым слоем со средней плотностью порядка 3 г/см 3 известен как граница Конрада (названа по имени немецкого исследователя В.Конрада, обнаружившего ее в 1923 г.).

Океаническая кора двухслойная. Ее основная масса сложена базальтами, на которых лежит маломощный осадочный слой. Мощность базальтов превышает 10 км, в верхних частях достоверно установлены прослои осадочных позднемезозойских пород. Мощность осадочного покрова, как правило, не превышает 1—1,5 км.

Рис. 5.3. Строение земной коры: 1 — базальтовый слой; 2 — гранитный слой; 3 — стратисфера и кора выветривания; 4 — базальты океанического дна; 5 — районы с низкой биомассой; 6 — районы с высокой биомассой; 7 — океанские воды; 8 — морские льды; 9 — глубинные разломы континентальных склонов

Базальтовый слой на материках и океанском дне принципиально различается. На материках это контактные формирования между мантией и древнейшими земными породами, как бы первичная корочка планеты, возникшая до или в начале ее самостоятельного развития (возможно, свидетельство «лунной» стадии эволюции Земли). В океанах это реальные базальтовые образования в основном мезозойского возраста, возникшие за счет подводных излияний при раздвижении литосферных плит. Возраст первых должен составлять несколько миллиардов лет, вторых — не более 200 млн лет.

Таблица 5.1. Химический состав континентальной и океанической коры (по С.В.Аплонову, 2001)

Содержание, %
Оксиды	Континентальная кора	Океаническая кора
SiO₂	60,2	48,6
TiО₂	0,7	1.4
Al₂O₃	15,2	16,5
Fе₂O₃	2,5	2,3
FeO	3,8	6,2
MnO	0,1	0,2
MgO	3,1	6,8
CaO	5,5	12,3
Na₂O	3,0	2,6
K₂O	2,8	0,4

Местами наблюдается переходный тип земной коры, для которого характерны значительная пространственная неоднородность. Он известен в окраинных морях Восточной Азии (от Берингова до Южно-Китайского), Зондском архипелаге и некоторых других районах земного шара.

Наличие разных типов земной коры обусловлено различиями в развитии отдельных частей планеты и их возрасте. Эта проблема чрезвычайно интересна и важна с точки зрения реконструкции географической оболочки. Ранее предполагалось, что океаническая кора первична, а материковая — вторична, хотя она на многие миллиарды лет ее древнее. Согласно современным представлениям, океаническая кора возникла за счет внедрения магмы по разломам между континентами.

Мечты ученых о практической проверке представлений по строению литосферы, основанные на дистанционных геофизических данных, воплотились в жизнь во второй половине XX в., когда стало возможно глубокое и сверхглубокое бурение на суше и дне Мирового океана. Среди наиболее известных проектов — Кольская сверхглубокая скважина, пробуренная до глубины 12 066 м (в 1986 г. бурение было остановлено) в пределах Балтийского щита в целях достижения границы между гранитным и базальтовым слоями земной коры, а при возможности и ее подошвы — горизонта Мохо. Кольская сверхглубокая скважина опровергла многие устоявшиеся представления о структуре недр Земли. Предполагавшееся по геофизическому зондированию нахождение горизонта Конрада в этом районе на глубине около 4,5 км не подтвердилось. Скорость продольных волн изменилась (не возросла, а упала) на отметке 6842 м, где произошла смена вулканогенно-осадочных пород раннего протерозоя на амфиболито-гнейсовые породы позднего архея. «Виновником» смены оказался не состав горных пород, а их особое состояние — гидрогенное разуплотнение, впервые обнаруженное в естественном состоянии в толще Земли. Таким образом, стало возможным иное объяснение смены скоростей и направлений геофизических волн.

Структурные элементы земной коры.Земная кора формировалась не менее 4 млрд лет, в течение которых она усложнялась под . воздействием эндогенных (главным образом под воздействием тектонических движений) и экзогенных (выветривание и др.) процессов. Проявляясь с разной интенсивностью и в разное время, тектонические движения формировали структуры земной коры, которые образуют рельеф планеты.

Крупные формы рельефа называются морфоструктурами (например, горные хребты, плато). Сравнительно мелкие формы рельефа образуют морфоскульптуры (например, карст).

Основные планетарные структуры Земли — материки и океаны. В пределах материков выделяют крупные структуры второго порядка — складчатые пояса и платформы, которые отчетливо выражены в современном рельефе.

Платформы — это устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры обычно двухъярусного строения: нижний, образованный древнейшими породами, называют фундаментом, верхний, сложенный преимущественно осадочными породами более позднего возраста — осадочным чехлом. Возраст платформ оценивают по времени формирования фундамента. Участки платформ, где фундамент погружен под осадочный чехол, называют плитами (например, Русская плита). Места выхода на дневную поверхность пород фундамента платформы называют щитами (например, Балтийский щит).

На дне океанов выделяются тектонически устойчивые участки — талассократоны и подвижные тектонически активные полосы — георифтогенали. Последние пространственно соответствуют срединно-океаническим хребтам с чередованием поднятий (в виде подводных гор) и опусканий (в виде глубоководных впадин и желобов). Совместно с вулканическими проявлениями и локальными поднятиями океанического дна океанические геосинклинали создают специфические структуры островных дуг и архипелагов, выраженных на северных и западных окраинах Тихого океана.

Контактные зоны между континентами и океанами подразделяют на два типа: активные и пассивные. Первые представляют собой очаги сильнейших землетрясений, активного вулканизма и значительного размаха тектонических движений. Морфологически они выражаются сопряжением окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов океанов. Наиболее типичными являются все окраины Тихого океана («тихоокеанское огненное кольцо») и северная часть Индийского океана. Вторые являют пример постепенной смены континентов через шельфы и материковые склоны к океаническому дну. Таковы окраины большей части Атлантического океана, а также Северного Ледовитого и Индийского океанов. Можно говорить и о более сложных контактах, особенно в Районах развития переходных типов земной коры.

Динамика литосферы.Представления о механизме формирования земных структур разрабатываются учеными различных направлений, которые можно объединить в две группы. Представители фиксизма исходят из утверждения о фиксированном положении Континентов на поверхности Земли и преобладании вертикальных Движений в тектонических деформациях пластов земной коры. Сторонники мобилизма первостепенную роль отводят горизонтальным движениям. Основные идеи мобилизма были сформулированы А. Вегенером (1880—1930) как гипотеза дрейфа материков. Новые данные, полученные во второй половине XX в., позволили развить это направление до современной теории неомобилизма, объясняющей динамику процессов в земной коре дрейфом крупных литосферных плит.

Согласно теории неомобилизма, литосфера состоит из плит (их число, по разным оценкам, колеблется от 6 до нескольких десятков), которые перемещаются в горизонтальном направлении со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Литосферные плиты вовлекаются в движение в результате тепловой конвекции в верхней мантии. Однако последние исследования, в частности глубокое бурение, показывают, что слой астеносферы не является сплошным. Если же признать дискретность астеносферы, то следует отвергнуть и сложившиеся представления о конвективных ячейках и структуре перемещения блоков земной коры, которые лежат в основе классических моделей геодинамики. П. Н. Кропоткин, например, считает, что правильнее говорить о вынужденной конвекции, которая связана с перемещением вещества в мантии Земли под действием попеременного увеличения и уменьшения земного радиуса. Интенсивное горообразование в последние десятки миллионов лет, по его мнению, было обусловлено прогрессировавшим сжатием Земли, составившим примерно 0,5 мм в год, или 0,5 км за миллион лет, возможно, при общей тенденции Земли к расширению.

Согласно современному строению земной коры, в центральных частях океанов границами литосферных плит являются срединно-океанические хребты с рифтовыми (разломными) зонами вдоль их осей. По периферии океанов, в переходных зонах между континентами и ложем океанического бассейна, сформировались геосинклинальные подвижные пояса со складчато-вулканическими островными дугами и глубоководными желобами вдоль их внешних окраин. Существует три варианта взаимодействия литосферных плит: расхождение, или спрединг; столкновение, сопровождающееся в зависимости от типа контактирующих плит субдукцией, эдукцией или коллизией; горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой.

Касаясь проблемы возникновения океанов и материков, надо отметить, что в настоящее время она чаще всего решается путем признания раздробленности земной коры на ряд плит, раздвижение которых и вызвало образование огромных понижений, занятых океанскими водами. Схема геологического строения ложа океанов показана на рис. 5.4. Схема инверсий магнитного поля базальтов океанического дна показывает удивительные закономерности симметричного расположения однотипных образований по обе стороны зоны спрединга и их постепенное удревнение в сторону континентов (рис. 5.5). Не только ради справедливости отметим существующее мнение о достаточной древности океанов — глубоководные океанские осадки, а также реликты базальтовой океанской коры в виде офиолитов широко представлены в геологической истории Земли последних 2,5 млрд лет. Блоки древней океанской коры и литосферы, впечатанные в глубоко погруженный фундамент осадочных бассейнов — своеобразные провалы земной коры, по мнению С.В.Аплонова, свидетельствуют о нереализованных возможностях планеты — «несостоявшихся океанах».

Рис. 5.4. Схема геологического строения ложа Тихого океана и его континентального обрамления (по А. А. Маркушеву, 1999): /— континентальный вулканизм (а — отдельные вулканы, б — поля траппов); II — вулканы островных дут и континентальных окраин (а — подводные, б — наземные); III — вулканы подводных хребтов (а) и океанических островов (б); IV — вулканы окраинных морей (а — подводные, б — наземные); V — спрединговые структуры развития современного толеит-базальтового подводного вулканизма; VI — глубоководные желоба; VII — литосферные плиты (цифры в кружках): 1 — Бирманская; 2 — Азиатская; 3 — Северо-Американская; 4 — Южно-Американская; 5 — Антарктическая; 6 — Австралийская; 7— Соломонова; 8— Бисмарка; 9 — Филиппинская; 10 — Марианская; 11 — Хуан-де-Фука; 12 — Карибская; 13 — Кокос; 14 — Наска; 15 — Скоша; 16 — Тихоокеанская; VIII — главнейшие вулканы и трапповые поля: 1 — Бейкер; 2 — Лассен-Пик; 3—5— траппы <3 — Колумбии, 4 — Патагонии, 5 — Монголии); 6 — Трес-Виргинес; 7 — Парикутин; 8 — Попокатепетль; 9 — Мон-Пеле; 10 — Котопахи; 11 — Таравера; 12 — Кермадек; 13 — Мауналоа (Гавайский архипелаг); 14— Кракатау; 75— Тааль; 16— Фудзияма; 17 — Богослов; 18 — Катмай. Возраст базальтов приводится по данным бурения

Рис. 5.5. Возраст (млн лет) дна Атлантического океана, определенный по магнитостратиграфической шкале (по Е.Зейболу и В.Бергеру, 1984)

Формирование современного облика Земли. Втечение всей истории Земли расположение и конфигурация континентов и океанов постоянно изменялись. Согласно геологическим данным, континенты Земли объединялись четыре раза. Реконструкция этапов их становления за последние 570 млн лет (в фанерозое) свидетельствует о существовании последнего суперконтинента — Пангеи с достаточно мощной, до 30—35 км континентальной корой, сформировавшегося 250 млн лет назад, который распался на Гондвану, занявшую южную часть земного шара, и Лавразию, объединившей северные континенты. Распад Пангеи привел к раскрытию водного пространства, первоначально — в виде палео-Тихого океана и океана Тетис, а в дальнейшем (65 млн лет назад) — современных океанов. Сейчас мы наблюдаем, как континенты расходятся. Трудно предположить, какова будет дислокация современных континентов и океанов в будущем. По данным С. В. Аплонова, возможно их объединение в пятый суперконтинент, центром которого станет Евразия. В. П. Трубицын считает, что через миллиард лет материки вновь могут собраться у Южного полюса.