وصف موجز للبنية الداخلية للأرض. الطبقات الداخلية والخارجية للأرض. مما يتكون الغلاف الجوي للأرض؟

هناك واحد ميزة مثيرة للاهتمامفي هيكل كوكبنا: نلتقي بأكثر الهياكل تعقيدًا وتنوعًا في طبقات السطح قشرة الأرض؛ كلما نزلنا أعمق في أحشاء الأرض ، أصبح هيكلها أبسط. يمكن للمرء ، بالطبع ، أن يعبر عن الشك في أن الأمر يبدو كذلك بالنسبة لنا فقط ، لأنه كلما نزلنا أعمق ، أصبحت معلوماتنا أكثر تقريبية وغير مؤكدة. على ما يبدو ، هذا ليس هو الحال حتى الآن ، وتبسيط الهيكل بعمق حقيقة موضوعية ، بغض النظر عن درجة معرفتنا.

سنبدأ نظرنا من الأعلى ، بالأكثر تعقيدًا الطبقات العلياقشرة الأرض. تتم دراسة هذه الطبقات ، كما نعلم ، بشكل أساسي بمساعدة الطرق الجيولوجية المباشرة.

تغطي المحيطات ما يقرب من ثلثي سطح الأرض ؛ الثلث في القارات. يختلف هيكل قشرة الأرض تحت المحيطات والقارات. لذلك ، سننظر أولاً في ميزات القارات ، ثم ننتقل إلى المحيطات.

على سطح الأرض في القارات أماكن مختلفةتم العثور على صخور من مختلف الأعمار. تتكون بعض مناطق القارات على سطح الصخور الأقدم - الأركيزويك أو ، كما يطلق عليها أكثر شيوعًا ، الأرشي ، والبروتيروزويك. ويطلق عليهم معًا صخور ما قبل العصر الباليوزوي أو ما قبل الكمبري. تكمن خصوصيتها في أن معظمها متحول بدرجة كبيرة: لقد تحول الطين إلى صخور متحولة ، وأحجار رملية - إلى كوارتزيت بلوري ، وأحجار جيرية - إلى رخام. تلعب النيسات دورًا مهمًا بين هذه الصخور ، أي الجرانيت الصخري ، وكذلك الجرانيت العادي. تسمى المناطق التي ظهرت فيها هذه الصخور الأقدم إلى السطح كتل بلورية أو الدروع. ومن الأمثلة على ذلك درع البلطيق الذي يضم كاريليا وشبه جزيرة كولا وكل من فنلندا والسويد. يغطي درع آخر معظم كندا. وبنفس الطريقة ، فإن معظم إفريقيا عبارة عن درع ، مثلها مثل معظم أنحاء البرازيل ، وكل الهند تقريبًا ، وكل غرب أستراليا. جميع صخور الدروع القديمة ليست فقط متحولة وإعادة بلورة ، ولكن أيضًا مطوية بقوة في طيات معقدة صغيرة.

مناطق أخرى في القارات محتلة في الغالب من قبل صخور أصغر سنا - حقب الحياة القديمة ، حقبة الحياة المتوسطة وحقبة الحياة الحديثة في العمر. هذه هي الصخور الرسوبية بشكل أساسي ، على الرغم من وجود صخور من أصل ناري من بينها أيضًا ، يتم سكبها على السطح في شكل حمم بركانية أو تطفل عليها وتصلبها على عمق معين. هناك فئتان من المناطق: على سطح بعض طبقات الصخور الرسوبية تقع بهدوء شديد ، أفقيًا تقريبًا ، وفيها فقط طيات نادرة وصغيرة. في مثل هذه الأماكن ، تلعب الصخور النارية ، وخاصة تلك المتطفلة ، دورًا صغيرًا نسبيًا. تسمى هذه المناطق المنصات. في أماكن أخرى ، تنكسر الصخور الرسوبية بقوة إلى ثنايا ، مليئة بالشقوق العميقة. من بينها ، غالبًا ما توجد صخور نارية متطفلة أو متفجرة. عادة ما تتزامن هذه الأماكن مع الجبال. انهم يسمى مناطق مطوية، أو خطوط أرضية.

الاختلافات بين المنصات الفردية والمناطق المطوية تكمن في عمر الصخور الهادئة أو المنكسرة في طيات. من بين المنصات ، تبرز المنصات القديمة ، حيث تقع جميع صخور حقب الحياة القديمة والحقبة الوسطى وحقبة الحياة الحديثة بشكل أفقي تقريبًا فوق "قاعدة بلورية" شديدة التحول والمطوية تتكون من صخور ما قبل الكمبري. مثال على منصة قديمة هو المنصة الروسية ، حيث تكون جميع الطبقات ، بدءًا من العصر الكمبري ، هادئة جدًا بشكل عام.

هناك منصات ليس فقط ما قبل الكمبري ، ولكن أيضًا طبقات الكمبري ، والأوردوفيشي والسيلوريان تتفتت إلى طيات ، والصخور الأصغر ، بدءًا من العصر الديفوني ، تقع بهدوء فوق هذه الطيات على سطحها المتآكل (كما يقولون ، " بشكل غير متوافق "). في أماكن أخرى ، تم تشكيل "الأساس المطوي" ، باستثناء ما قبل الكمبري ، من قبل جميع صخور حقب الحياة القديمة ، وتوجد فقط صخور الدهر الوسيط وحقبة الحياة الحديثة أفقية تقريبًا. منصات الفئتين الأخيرتين تسمى الشباب. بعضها ، كما نرى ، تشكل بعد العصر السيلوري (قبل ذلك كانت هناك مناطق مطوية) ، والبعض الآخر - بعد نهاية حقبة الحياة القديمة. وهكذا ، اتضح أنه توجد في القارات منصات من عصور مختلفة ، تم تشكيلها في وقت سابق أو لاحقًا. قبل تشكيل المنصة (في بعض الحالات - حتى نهاية عصر البروتيروزويك ، في حالات أخرى - حتى نهاية العصر السيلوري ، في حالات أخرى - حتى نهاية حقبة الحياة القديمة) ، حدث انهيار قوي للطبقات إلى طيات في قشرة الأرض ، تم إدخال الصخور البركانية المنصهرة فيها ، وتعرضت الرواسب للتحول ، وإعادة التبلور. وفقط بعد ذلك حل الهدوء ، واحتفظت الطبقات اللاحقة من الصخور الرسوبية ، التي تراكمت أفقياً في قاع أحواض البحر ، بالهدوء بشكل عام في المستقبل.

أخيرًا ، في أماكن أخرى ، يتم تجعد جميع الطبقات إلى ثنايا واختراقها بواسطة الصخور النارية - وصولًا إلى النيوجين.

بالقول أن المنصات يمكن أن تتشكل وقت مختلف، نشير أيضًا إلى الأعمار المختلفة لمناطق الطي. في الواقع ، على الدروع البلورية القديمة ، انتهى انهيار الطبقات إلى ثنايا ، وتسلل الصخور النارية ، وإعادة التبلور قبل بداية حقب الحياة القديمة. لذلك ، فإن الدروع هي مناطق قابلة للطي قبل الكمبري. حيث لم تتعرض الطبقات للاضطراب منذ العصر الديفوني ، استمر طي الطبقات إلى طيات حتى نهاية العصر السيلوري ، أو ، كما يقولون ، حتى نهاية العصر الباليوزوي المبكر. وبالتالي ، فإن هذه المجموعة من المنصات الصغيرة هي في نفس الوقت منطقة قابلة للطي من حقب الحياة القديمة. يُطلق على طي هذا الوقت اسم طي كالدونيان. حيث تشكلت المنصة منذ بداية الدهر الوسيط ، لدينا مناطق من حقب الحياة القديمة المتأخرة أو طي Hercynian. أخيرًا ، المناطق التي تكون فيها جميع الطبقات ، بما في ذلك النيوجين ، مطوية بقوة في طيات ، هي مناطق طي جبال الألب الأصغر ، والتي لم تترك سوى الطبقات المتكونة في الرباعية غير مطوية.

الخرائط التي تصور مواقع المنصات والمناطق المطوية من مختلف الأعمار وبعض الميزات الأخرى لهيكل قشرة الأرض تسمى التكتونية (التكتونية هي فرع من فروع الجيولوجيا التي تدرس حركات وتشوهات قشرة الأرض). تعمل هذه الخرائط كمكمل للخرائط الجيولوجية. هذه الأخيرة هي وثائق جيولوجية أولية تضيء بشكل موضوعي بنية القشرة الأرضية. تحتوي الخرائط التكتونية بالفعل على بعض الاستنتاجات: حول عمر المنصات والمناطق المطوية ، وحول طبيعة ووقت تشكيل الطيات ، وعمق القبو المطوي تحت طبقات المنصات الهادئة ، وما إلى ذلك. تم تطويره في الثلاثينيات من قبل الجيولوجيين السوفييت ، وخاصة الأكاديمي أ. د. أرخانجيلسكي. بعد الخرائط التكتونية للحرب الوطنية العظمى الاتحاد السوفياتيتم تجميعها بتوجيه من الأكاديمي ن.س. شاتسكي. تم أخذ هذه الخرائط كمثال لتجميع الخرائط التكتونية الدولية لأوروبا والقارات الأخرى والأرض بأكملها.

يختلف سمك الأجنحة الرسوبية في تلك الأماكن التي تقع فيها بهدوء (أي على المنصات) ، وحيث تكون مطوية بشدة. على سبيل المثال ، الرواسب الجوراسية على المنصة الروسية لا يزيد سمكها أو "سمكها" عن 200 متر ، في حين أن سمكها في القوقاز ، حيث تتكدس بشدة في طيات ، يصل إلى 8 كيلومترات في بعض الأماكن. لا يزيد سمك رواسب العصر الكربوني على نفس المنصة الروسية عن بضع مئات من الأمتار ، وفي جبال الأورال ، حيث تتجعد نفس الرواسب بقوة إلى طيات ، يصل سمكها في الأماكن إلى 5-6 كيلومترات. يشير هذا إلى أنه عندما تتراكم رواسب من نفس العمر على المنصة وفي مناطق المنطقة المطوية ، فإن قشرة الأرض تتدلى قليلاً جدًا على المنصة وتتدلى بقوة أكبر في المنطقة المطوية. لذلك ، لم يكن هناك مكان على المنصة لتراكم مثل هذه التكوينات السميكة التي يمكن أن تتراكم في أحواض عميقة من قشرة الأرض في مناطق مطوية.

داخل المنصات والمناطق المطوية ، لا يظل سمك الصخور الرسوبية المتراكمة كما هو في كل مكان. إنها تختلف من موقع إلى آخر. لكن على الأنظمة الأساسية ، تكون هذه التغييرات سلسة وتدريجية وصغيرة. يشيرون إلى أنه أثناء تراكم الرواسب ، تراجعت المنصة أكثر قليلاً في بعض الأماكن ، وأقل قليلاً في بعض الأماكن ، وتشكلت أحواض لطيفة واسعة (syneclises) في الطابق السفلي ، مفصولة بنفس القدر من الارتفاعات اللطيفة (anteclises). في المقابل ، في المناطق المطوية ، يختلف سمك الصخور الرسوبية من نفس العمر من موقع إلى موقع بشكل حاد للغاية ، على مسافات قصيرة ، إما أن تزداد إلى عدة كيلومترات ، أو تتناقص إلى عدة مئات أو عشرات الأمتار ، أو حتى تختفي. يشير هذا إلى أنه أثناء تراكم الرواسب في المنطقة المطوية ، ترهلت بعض المناطق بقوة وعمق ، والبعض الآخر ترهل قليلاً أو حتى لم يتدلى على الإطلاق ، ولا يزال البعض الآخر يرتفع بقوة ، كما يتضح من الرواسب الكلسية الخشنة الموجودة بجانبهم ، والتي تشكلت نتيجة تآكل المناطق المرتفعة. علاوة على ذلك ، من المهم أن كل هذه المناطق ، التي كانت مترهلة بشكل مكثف وترتفع بشكل مكثف ، كانت ضيقة وموجودة على شكل شرائط متجاورة بشكل وثيق ، مما أدى إلى تباينات كبيرة جدًا في حركات قشرة الأرض على مسافات قريبة.

مع الأخذ في الاعتبار جميع الميزات المذكورة أعلاه لحركات قشرة الأرض: هبوط شديد التباين وقوي والارتفاع ، وطي قوي ، ونشاط صهاري قوي ، أي جميع ميزات التطور التاريخي للمناطق المطوية ، وعادة ما تسمى هذه المناطق خطوط أرضية، وترك اسم "المنطقة المطوية" فقط لتمييز بنيتها الحديثة ، والتي كانت نتيجة جميع الأحداث العنيفة السابقة في القشرة الأرضية. سنستمر في استخدام مصطلح "geosyncline" عندما لا نتحدث عن الهيكل الحديث للمنطقة المطوية ، ولكن عن ميزات تطورها السابق.

تختلف المنصات ومناطق الطيات اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض من حيث المعادن الموجودة على أراضيها. هناك القليل من الصخور النارية على المنصات التي اقتحمت الطبقات الهادئة من الصخور الرسوبية. لذلك ، نادرًا ما توجد المعادن ذات الأصل البركاني على المنصات. ولكن في الطبقات الرسوبية التي تحدث بهدوء للمنصة ، الفحم ، النفط ، غازات طبيعية، وكذلك الملح الصخري ، والجبس ، ومواد البناء ، وما إلى ذلك. في المناطق المطوية ، تكون الميزة بجانب المعادن النارية. هذا هو - معادن مختلفة، والتي تكونت في مراحل مختلفة من تصلب غرف الصهارة.

ومع ذلك ، عندما نتحدث عن الحصر السائد للمعادن الرسوبية في المنصات ، يجب ألا ننسى أننا نتحدث عن طبقات تكمن بهدوء ، وليس عن تلك الصخور البلورية شديدة التحول والتكتيم من "الأساس المطوي" القديم للمنصات ، الذي يظهر بشكل أفضل على "الدروع". تعكس صخور الطابق السفلي هذه الحقبة التي لم تكن فيها المنصة موجودة هنا بعد ، ولكن كان الخط الأرضي موجودًا. لذلك ، فإن المعادن الموجودة في الطابق السفلي المطوي هي من النوع الأرضي الجيولوجي ، أي في الغالب صهاري. وبالتالي ، يوجد على المنصات ، كما كان ، طابقان من المعادن: الطابق السفلي قديم ، ينتمي إلى الأساس ، أرضيات أرضية ؛ يتميز بالخامات المعدنية. الطابق العلوي- في الواقع منصة ، تنتمي إلى غطاء من الصخور الرسوبية ملقاة بهدوء على الأساس ؛ هذه رسوبية ، أي معادن غير فلزية في الغالب.

يجب قول بضع كلمات عن الطيات.

تم ذكر الطي القوي في المناطق المطوية والطي الضعيف على المنصات أعلاه. وتجدر الإشارة إلى أننا يجب أن نتحدث ليس فقط عن شدة الطي المختلفة ، ولكن أيضًا عن حقيقة أن الطيات ذات الأنواع المختلفة هي سمة من سمات المناطق والمنصات المطوية. في المناطق المطوية ، تنتمي الطيات إلى نوع يسمى الخطي أو الكامل. هذه طيات طويلة وضيقة ، مثل الأمواج ، تتبع بعضها البعض ، وتجاور بعضها البعض في دائرة وتغطي مساحات كبيرة تمامًا. الطيات لها أشكال مختلفة: بعضها مستدير والبعض الآخر حاد وبعضها مستقيم وعمودي والبعض الآخر مائل. لكنهم جميعًا متشابهون ، والأهم من ذلك أنهم يغطون المنطقة المطوية في سلسلة متصلة.

على المنصات - طيات من نوع مختلف. هذه هي ارتفاعات منفصلة معزولة من الطبقات. بعضها على شكل طاولة أو ، كما يقولون ، على شكل صدر أو صندوق ، والعديد منها يشبه القباب أو الأسوار اللطيفة. الطيات هنا ليست ممدودة ، كما هو الحال في المنطقة المطوية ، إلى خطوط ، ولكنها مرتبة في أشكال أكثر تعقيدًا أو مبعثرة بشكل عشوائي. هذا الطي "متقطع" أو على شكل قبة.

تم العثور على طيات من النوع غير المستمر - ارتفاع الصدر ، والقباب والأسوار - ليس فقط على المنصة ، ولكن أيضًا على حافة المناطق المطوية. لذلك هناك انتقال تدريجي إلى حد ما من طيات المنصة إلى تلك النموذجية لمناطق الطي.

على المنصات وعلى حافة المناطق المطوية ، هناك نوع غريب آخر من الطيات - ما يسمى ب "القباب الحركية". تتشكل حيث توجد طبقات سميكة من الملح الصخري أو الجبس أو الطين الناعم في بعض العمق. الجاذبية النوعية للملح الصخري أقل من جاذبية معينةصخور رسوبية أخرى (ملح صخري 2.1 ، رمال وطين 2.3). وبالتالي ، يكون الملح الخفيف تحت الطين الثقيل والرمال والحجر الجيري. بفضل القدرة الصخوريتشوه اللدن ببطء تحت تأثير القوى الميكانيكية الصغيرة (ظاهرة الزحف ، التي تم ذكرها أعلاه) ، يميل الملح إلى الطفو على السطح ، ويخترق ويدفع الطبقات الأثقل. يساعد ذلك في حقيقة أن الملح تحت الضغط شديد السيولة وفي نفس الوقت قوي: يتدفق بسهولة ، لكنه لا ينكسر. يطفو الملح في أعمدة. في الوقت نفسه ، ترفع الطبقات التي تعلوها ، وتثنيها على شكل قبة ، وتبرز لأعلى ، مما يؤدي إلى انقسامها إلى قطع منفصلة. لذلك ، على السطح ، غالبًا ما تبدو مثل هذه القباب المكسورة "صفيحة مكسورة". وبطريقة مماثلة ، تتشكل طيات diapiric ، في "النوى الثاقبة" التي لا نجد الملح ، بل الطين الطري. لكن الثنيات المصنوعة من الصلصال عادة لا تبدو مثل الأعمدة المستديرة ، مثل القباب الملحية ، ولكن الحواف الطويلة الممدودة.

تلعب القباب (بما في ذلك الحفاضات) والانتفاخات الموجودة على المنصات دورًا مهمًا في تكوين تراكمات النفط والغاز. في المناطق المطوية ، ترتبط الرواسب المعدنية في الغالب بالشقوق.

دعونا ننتقل الآن إلى الطبقات العميقة من القشرة الأرضية. سيتعين علينا مغادرة المنطقة التي نعرفها من المراقبة المباشرة من السطح والذهاب إلى مكان حيث لا يمكن الحصول على المعلومات إلا من خلال البحث الجيوفيزيائي.

كما ذكرنا سابقًا ، داخل الجزء المرئي من القشرة الأرضية ، توجد صخور متحولة من العصر الأركيولوجي في العمق. من بينها النيس والجرانيت هي الأكثر شيوعًا. تظهر الملاحظات أنه كلما أعمق قطع قشرة الأرض الذي نلاحظه على السطح ، كلما واجهنا المزيد من الجرانيت. لذلك ، يمكن للمرء أن يعتقد أنه حتى أعمق - على بعد بضعة كيلومترات تحت سطح الدروع البلورية أو حوالي 10 كيلومترات تحت سطح المنصات والمناطق المطوية - كنا سنواجه طبقة مستمرة من الجرانيت تحت القارات. السطح العلوي لهذه الطبقة الجرانيتية غير مستوٍ للغاية: إما أن يرتفع إلى سطح النهار ، أو ينخفض ​​من 5 إلى 10 كيلومترات تحته.

يمكننا فقط تخمين عمق السطح السفلي لهذه الطبقة على أساس بعض البيانات حول سرعة انتشار الاهتزازات الزلزالية المرنة في قشرة الأرض. تبلغ سرعة حركة ما يسمى بالموجات الزلزالية الطولية في الجرانيت في المتوسط ​​حوالي 5 كم / ثانية.

في موجات طوليةتحدث اهتزازات الجسيمات في اتجاه حركة الموجة: إلى الأمام والخلف. تتميز الموجات المستعرضة المزعومة بتقلبات عبر اتجاه حركة الموجة: أعلى - أسفل أو يمين - يسار.

ولكن في عدد من الأماكن وجد أنه على عمق 10 ، 15 ، 20 كم ، تصبح سرعة الانتشار لنفس الموجات الزلزالية الطولية أكبر وتصل إلى 6 أو 6.5 كم / ثانية. نظرًا لأن هذه السرعة عالية جدًا بالنسبة للجرانيت وقريبة من سرعة انتشار الاهتزازات المرنة ، والتي تميز الصخور مثل البازلت في الاختبارات المعملية ، فقد تم استدعاء طبقة القشرة الأرضية ذات السرعة العالية لانتشار الموجات الزلزالية بازلت حجر بركاني. في مناطق مختلفةيبدأ على أعماق مختلفة - عادة على عمق 15 أو 20 كم ، ولكن في بعض المناطق يقترب كثيرًا من السطح ، ويمكن أن يصل عمق البئر إلى 6-8 كيلومترات.

ومع ذلك ، لم يخترق أي بئر حتى الآن طبقة البازلت ولم ير أحد الصخور الموجودة في هذه الطبقة. هل هذه حقا بازلت؟ هناك شكوك حول هذا. يعتقد البعض أنه بدلاً من البازلت سنجد هناك نفس النيسات والجرانيت والصخور المتحولة التي تتميز بطبقة الجرانيت التي تعلوها ، ولكن على عمق أكبر يتم ضغطها بقوة بضغط الصخور الموجودة فوقها ، وبالتالي سرعة التكاثر من الموجات الزلزالية فيها أكبر. يحظى حل هذه المشكلة باهتمام كبير وليس فقط نظريًا: في مكان ما في الجزء السفلي من الجرانيت والجزء العلوي من طبقات البازلت ، وعمليات تكوين الجرانيت وولادة تلك المحاليل والغازات الساخنة ، والتي ينطلق منها خام مختلف تتبلور المعادن أعلاه ، عندما تنتقل إلى السطح ، تحدث. إن معرفة ما تعنيه طبقة البازلت حقًا يعني فهم عمليات تكوين الخامات المعدنية في قشرة الأرض وقوانين توزيعها بشكل أفضل. هذا هو السبب في أن مشروع حفر آبار عميقة للغاية لدراسة هيكل الجرانيت بأكمله وعلى الأقل الجزء العلوي من طبقة البازلت يستحق كل دعم.

طبقة البازلت هي الطبقة السفلية من القشرة القارية. في الجزء السفلي ، يتم فصله عن الأجزاء العميقة من الأرض بواسطة تقسيم حاد للغاية يسمى قسم موهوروفيتش(سمي على اسم عالم الزلازل اليوغوسلافي الذي اكتشف وجود هذا القسم في بداية قرننا). في هذا الجزء من Mohorovichic (أو ، باختصار ، Moho) ، تتغير سرعة الموجات الزلزالية الانضغاطية فجأة: فوق هذا القسم عادة ما تكون 6.5 كم / ثانية ، وتزيد تحتها مباشرة إلى 8 كم / ثانية. يعتبر هذا القسم الحد الأدنى لقشرة الأرض. وبالتالي ، فإن المسافة التي تفصلها عن السطح هي سماكة القشرة الأرضية. تظهر الملاحظات أن سماكة القشرة تحت القارات بعيدة عن أن تكون موحدة. في المتوسط ​​، يبلغ طولها 35 كم ، لكنها تزداد تحت الجبال إلى 50 و 60 وحتى 70 كم. في الوقت نفسه ، كلما ارتفعت الجبال ، زادت سماكة القشرة الأرضية: نتوء كبير لسطح الأرض نحو الأعلى يتوافق مع نتوء أكبر بكثير نحو الأسفل ؛ وهكذا ، فإن الجبال لها "جذور" تتعمق في الطبقات العميقة من الأرض. على العكس من ذلك ، تحت السهول ، يكون سمك القشرة أقل من المتوسط. يختلف الدور النسبي لطبقات الجرانيت والبازلت في قسم قشرة الأرض أيضًا من منطقة إلى أخرى. من المثير للاهتمام بشكل خاص أن "الجذور" تتشكل تحت بعض الجبال بسبب زيادة سمك طبقة الجرانيت وتحت طبقات أخرى - بسبب زيادة سمك طبقة البازلت. لوحظت الحالة الأولى ، على سبيل المثال ، في القوقاز ، والثانية - في تيان شان. علاوة على ذلك سوف نرى أن أصل هذه الجبال مختلف ؛ هذا أثر أيضا هيكل مختلفتحتها قشرة الارض.

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى إحدى خصائص قشرة الأرض ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بـ "جذور" الجبال: وهذا هو ما يسمى بالتوازن أو التوازن. تظهر الملاحظات على حجم الجاذبية على سطح الأرض ، كما رأينا ، وجود تقلبات معينة في هذا الحجم من مكان إلى آخر ، أي وجود بعض الشذوذ في الجاذبية. ومع ذلك ، فإن هذه الحالات الشاذة (بعد طرح تأثير الموقع الجغرافي والارتفاع لنقطة المراقبة) صغيرة للغاية ؛ يمكن أن تسبب تغييرًا في وزن الشخص ببضعة جرامات فقط. هذه الانحرافات عن القوة الطبيعية للجاذبية صغيرة للغاية مقارنة بتلك التي قد تكون متوقعة ، مع الأخذ في الاعتبار تضاريس سطح الأرض. في الواقع ، إذا كانت سلاسل الجبال عبارة عن كومة من الكتل غير الضرورية على سطح الأرض ، فيجب أن تخلق هذه الكتل قوة جذب أقوى. على العكس من ذلك ، في البحار ، حيث يكون الجسم الجاذب مياهًا أقل كثافة بدلاً من الصخور الكثيفة ، يجب أن تضعف قوة الجاذبية.

في الواقع ، لا توجد مثل هذه الاختلافات. لا تصبح قوة الجاذبية أكبر في الجبال وأقل على البحر ، فهي تقريبًا نفسها في كل مكان ، والانحرافات الملحوظة عن متوسط ​​القيمة أقل بكثير من تأثير تفاوت التضاريس أو استبدال الصخور بواسطة يجب أن يكون لمياه البحر. من هذا المنطلق ، يمكن التوصل إلى نتيجة واحدة فقط: يجب أن تتوافق الكتل الإضافية على السطح ، التي تشكل التلال ، مع نقص الكتل في العمق ؛ فقط في هذه الحالة لن تتجاوز الكتلة الكلية والجاذبية الكلية للصخور تحت الجبال القيمة العادية. على العكس من ذلك ، فإن نقص الكتل على السطح في البحار يجب أن يتوافق مع بعض الكتل الأثقل في العمق. التغييرات المذكورة أعلاه في سمك القشرة تحت الجبال والسهول تلبي هذه الشروط. متوسط ​​الكثافةصخور قشرة الأرض تساوي 2.7. تحت القشرة الأرضية ، أسفل قسم موهو مباشرة ، يوجد المزيد من المادة كثافة عالية، تصل إلى 3.3. لذلك ، عندما تكون قشرة الأرض أرق (تحت الأراضي المنخفضة) ، تقترب "طبقة سفلية" ثقيلة من السطح أقرب إلى السطح ، ويعوض تأثيرها الجاذب "نقص" الكتل على السطح. على العكس من ذلك ، في الجبال ، تؤدي الزيادة في سمك القشرة الضوئية إلى تقليل إجمالي قوة الجذب ، وبالتالي تعويض الزيادة في الجذب التي تسببها الكتل السطحية الإضافية. يتم إنشاء الظروف التي تطفو تحتها قشرة الأرض ، كما كانت ، على نفايات ثقيلة مثل طوف الجليد على الماء: يغوص طوف جليدي أكثر سمكًا في الماء ، ولكنه يبرز أيضًا فوقه ؛ طوف جليدي أقل سمكًا يغوص أقل ، ولكنه يبرز أيضًا بشكل أقل.

يتوافق هذا السلوك للجليد الطافي مع قانون أرخميدس المعروف جيدًا ، والذي يحدد توازن الأجسام العائمة. تخضع القشرة الأرضية أيضًا لنفس القانون: عندما تكون أكثر سمكًا ، تتعمق في الطبقة السفلية على شكل "جذور" ، ولكنها تبرز أيضًا أعلى السطح ؛ عندما تكون القشرة أرق ، تقترب الطبقة السفلية الثقيلة من السطح ، ويكون سطح القشرة منخفضًا نسبيًا ويشكل إما سهلًا أو قاع بحر. وبالتالي ، فإن حالة القشرة تتوافق مع توازن الأجسام العائمة ، وهذا هو سبب تسمية هذه الحالة بالتساوي.

وتجدر الإشارة إلى أن الاستنتاج حول توازن قشرة الأرض فيما يتعلق بجاذبيتها وركائزها يكون صحيحًا إذا أخذنا في الاعتبار متوسط ​​سماكة القشرة ومتوسط ​​ارتفاع سطحها لمساحات كبيرة - يبلغ قطرها عدة مئات من الكيلومترات . ومع ذلك ، إذا بحثنا في سلوك أقسام أصغر بكثير من قشرة الأرض ، فسنجد انحرافات عن التوازن ، وتناقضات بين سمك القشرة وارتفاع سطحها ، والتي يتم التعبير عنها في شكل شذوذ الجاذبية المقابل . تخيل طوف جليدي كبير. يعتمد توازنه ، مثل الجسم العائم على الماء ، على متوسط ​​سمكه. ولكن في أماكن مختلفة ، يمكن أن يكون لطوف الجليد سمكًا مختلفًا تمامًا ، ويمكن أن يتآكل بسبب الماء ويمكن أن يحتوي سطحه السفلي على العديد من الجيوب الصغيرة والانتفاخات. داخل كل جيب أو كل انتفاخ ، يمكن أن يكون موضع الجليد بالنسبة إلى الماء مختلفًا تمامًا عن التوازن: إذا أزلنا قطعة الجليد المقابلة من طوف الجليد ، فإنه إما أن يغوص أعمق من طوف الجليد المحيط أو تطفو فوقه. لكن بشكل عام ، يكون طوف الجليد في حالة توازن ، ويعتمد هذا التوازن على متوسط ​​سمك طوف الجليد.

تحت القشرة الأرضية ، ندخل القشرة التالية القوية جدًا للأرض ، المسماة عباءة الأرض. يمتد إلى الداخل لمسافة 2900 كم. عند هذا العمق ، يوجد الجزء الحاد التالي في مادة الأرض ، الذي يفصل الوشاح عن لب الأرض. داخل الوشاح ، كلما تعمق ، تزداد سرعة انتشار الموجات الزلزالية وتصل في قاع الوشاح إلى 13.6 كم / ثانية للموجات الطولية. لكن الزيادة في هذه السرعة غير متساوية: فهي أسرع بكثير في الجزء العلوي ، وصولاً إلى عمق حوالي 1000 كيلومتر ، وهي بطيئة للغاية وتدريجية على أعماق أكبر. في هذا الصدد ، يمكن تقسيم الوشاح إلى جزأين - الجزء العلوي والسفلي. الآن تتراكم المزيد والمزيد من البيانات ، مما يشير إلى أن مثل هذا التقسيم للوشاح إلى أعلى وأسفل له أهمية أساسية كبيرة ، لأن تطور قشرة الأرض ، على ما يبدو ، مرتبط بشكل مباشر بالعمليات التي تحدث في الوشاح العلوي. سيتم مناقشة طبيعة هذه العمليات في وقت لاحق. يبدو أن الوشاح السفلي له تأثير مباشر ضئيل على القشرة الأرضية.

المادة التي يتكون منها الوشاح صلبة. هذا يؤكد طبيعة مرور الموجات الزلزالية عبر الوشاح. نسبياً التركيب الكيميائيعباءة هناك خلافات في الرأي. يعتقد بعض الناس أن الوشاح العلوي يتكون من صخرة تسمى بريدوتيت. تحتوي هذه الصخرة على القليل من السيليكا. الأساسي جزء لا يتجزأمعدنها هو الزبرجد الزيتوني ، سيليكات غنية بالحديد والمغنيسيوم. يقترح البعض الآخر أن الوشاح العلوي أكثر ثراءً في السيليكا ويشبه في تكوينه البازلت ، لكن المعادن التي تشكل هذا البازلت العميق أكثر كثافة من تلك الموجودة في البازلت السطحي. على سبيل المثال ، في البازلت العميق ، يلعب العقيق دورًا مهمًا - معادن ذات "تعبئة" كثيفة للغاية من الذرات في الشبكة البلورية. يسمى هذا البازلت العميق ، الذي يتم الحصول عليه كما لو كان عن طريق الضغط على البازلت السطحي العادي ، eclogite.

هناك حجج لصالح كلا وجهتي النظر. على وجه الخصوص ، تم تأكيد وجهة النظر الثانية من خلال العدد الهائل من البازلت المنتظم جدًا في تركيبه الكيميائي والذي ينفجر الآن أثناء الانفجارات البركانية. يمكن أن يكون مصدرهم فقط في الوشاح العلوي.

إذا تبين أن وجهة النظر هذه صحيحة ، فيجب أن نأخذ في الاعتبار أنه في قسم Moho لا يوجد تغيير في التركيب الكيميائي للمادة ، ولكن انتقال نفس المادة في التركيب الكيميائي إلى مادة جديدة أكثر كثافة ، " "دولة إلى أخرى ، كما يقولون ،" مرحلة ". تسمى هذه التحولات "انتقالات الطور". يعتمد هذا الانتقال على التغيير في الضغط مع العمق. عندما يتم الوصول إلى ضغط معين ، يتحول البازلت العادي إلى eclogite ويتم استبدال الفلسبار الأقل كثافة بعقيق كثيف. تتأثر هذه التحولات أيضًا بدرجة الحرارة: فزيادتها عند نفس الضغط يجعل من الصعب على البازلت المرور إلى eclogite. لذلك ، تصبح الحدود الدنيا لقشرة الأرض متحركة ، وتعتمد على التغيرات في درجات الحرارة. إذا ارتفعت درجة الحرارة ، فإن بعض من eclogite يمر مرة أخرى إلى البازلت العادي ، وتنخفض حدود القشرة الأرضية ، وتصبح القشرة أكثر سمكًا ؛ بينما يزيد حجم المادة بنسبة 15٪. إذا انخفضت درجة الحرارة ، فعند نفس الضغط ، يمر جزء من البازلت في الطبقات السفلية من القشرة إلى eclogite ، وترتفع حدود القشرة ، وتصبح القشرة أرق ، وحجم المادة التي انتقلت إلى طبقة جديدة. المرحلة ينخفض ​​بنسبة 15٪. يمكن أن تفسر هذه العمليات تقلبات قشرة الأرض لأعلى ولأسفل: نتيجة لتكثيفها ، سترتفع القشرة وترتفع ، مع تقليل السماكة ، ستغرق وترهل.

ومع ذلك ، فإن مسألة التركيب الكيميائي والحالة الفيزيائية للوشاح العلوي سيتم حلها أخيرًا ، على ما يبدو ، فقط نتيجة للحفر الفائق العمق ، عندما تصل الآبار ، بعد أن مرت عبر القشرة بأكملها ، إلى مادة الوشاح العلوي.

من السمات المهمة لهيكل الوشاح العلوي "حزام التليين" ، الذي يقع على عمق يتراوح بين 100 و 200 كم. في هذا الحزام الذي يسمى أيضا الأسينوسفير، فإن سرعة انتشار الاهتزازات المرنة أقل بقليل من أعلى وأسفل ، وهذا يشير إلى حالة أقل صلابة إلى حد ما من المادة. في المستقبل ، سنرى أن "حزام التليين" يلعب دورًا مهمًا للغاية في حياة الأرض.

في الوشاح السفلي ، تصبح المادة أثقل بكثير. ترتفع كثافته ، على ما يبدو ، إلى 5.6. من المفترض أنها تتكون من السيليكات ، غنية جدًا بالحديد والمغنيسيوم والفقيرة في السيليكا. من الممكن أن يكون كبريتيد الحديد منتشرًا على نطاق واسع في الوشاح السفلي.

على عمق 2900 كم ، كما هو موضح ، ينتهي الوشاح ويبدأ لب الأرض. أهم ميزة في القلب هي أنه ينقل الاهتزازات الزلزالية الطولية ، ولكن تبين أنه لا يمكن عبور الاهتزازات المستعرضة. نظرًا لأن الاهتزازات المرنة المستعرضة تمر عبر المواد الصلبة ، ولكنها تتحلل بسرعة في السوائل ، بينما تمر الاهتزازات الطولية عبر كل من المواد الصلبة و الأجسام السائلة، يجب أن نستنتج أن لب الأرض في حالة سائلة. وبطبيعة الحال ، فهو قريب من السائل مثل الماء. إنها مادة سميكة جدًا ، قريبة من الحالة الصلبة ، لكنها لا تزال أكثر سائلة من مادة الوشاح.

يتم تخصيص داخل النواة أكثر النواة الداخلية، أو النواة. تقع حدوده العليا على عمق 5000 كم أي على مسافة 1370 كم من مركز الأرض. هنا ، يتم ملاحظة قسم غير حاد للغاية ، حيث تنخفض سرعة التذبذبات الزلزالية مرة أخرى بسرعة ، ثم تبدأ في الزيادة مرة أخرى في اتجاه مركز الأرض. هناك افتراض بأن اللب الداخلي صلب وأن اللب الخارجي فقط في حالة سائلة. ومع ذلك ، بما أن الأخير يمنع مرور الاهتزازات المستعرضة ، فإن مسألة حالة القلب الداخلي لا يمكن حلها نهائيًا.

كان هناك الكثير من الجدل حول التركيب الكيميائي للنواة. ما زالوا مستمرين. لا يزال الكثيرون يلتزمون بوجهة النظر القديمة ، معتقدين أن لب الأرض يتكون من الحديد مع خليط صغير من النيكل. النموذج الأولي لهذا التكوين عبارة عن نيازك حديدية. تعتبر النيازك عمومًا إما أجزاء من كواكب موجودة مسبقًا ومتحللة ، أو كأجسام كونية صغيرة متبقية "غير مستخدمة" ، والتي "جُمعت" منها الكواكب منذ عدة مليارات من السنين. في كلتا الحالتين ، يجب أن يبدو أن النيازك تمثل التركيب الكيميائي لقشرة أو أخرى من الكوكب. من المحتمل أن تتوافق النيازك الحجرية مع التركيب الكيميائي للوشاح ، على الأقل السفلي. تتوافق النيازك الحديدية الأثقل ، كما يعتقد الكثير من الناس ، مع أحشاء أعمق - جوهر الكوكب.

ومع ذلك ، وجد باحثون آخرون حججًا ضد مفهوم تكوين الحديد في اللب ويعتقدون أن اللب يجب أن يتكون من السيليكات ، بشكل عام نفس تلك التي تتكون منها الوشاح ، ولكن هذه السيليكات في حالة "معدنية" باعتبارها نتيجة الضغط الهائل في اللب عند الحد الأعلى لللب ، فهو يساوي 1.3 مليون غلاف جوي ، وفي مركز الأرض 3 ملايين ضغط جوي). هذا يعني أنه تحت تأثير الضغط ، تم تدمير ذرات السيليكات جزئيًا وانفصلت الإلكترونات الفردية عنها ، والتي كانت قادرة على التحرك بشكل مستقل. هذا ، كما هو الحال في المعادن ، يسبب بعض الخصائص المعدنيةالنوى: كثافة عالية الوصول إلى مركز الأرض 12.6 التوصيل الكهربائي ، التوصيل الحراري.

أخيرًا ، هناك وجهة نظر وسيطة ، بدأت تسود الآن ، وهي أن اللب الداخلي هو الحديد ، وأن اللب الخارجي يتكون من السيليكات في حالة معدنية.

وفقًا للنظرية الحديثة ، يرتبط المجال المغناطيسي للأرض بالنواة الخارجية. تتحرك الإلكترونات المشحونة في اللب الخارجي على عمق يتراوح بين 2900 و 5000 كيلومتر في وصف الدوائر أو الحلقات ، وحركتها هي التي تؤدي إلى الظهور. حقل مغناطيسي. من المعروف أن الصواريخ السوفيتية التي أطلقت على القمر لم تكتشف مجالًا مغناطيسيًا في قمرنا الصناعي الطبيعي. هذا يتفق مع الافتراض القائل بأن القمر ليس له نواة مماثلة لنواة الأرض.

تأمل الآن بنية باطن الأرض تحت المحيطات.

على الرغم من أنه في الآونة الأخيرة ، منذ السنة الجيوفيزيائية الدولية ، تمت دراسة قاع المحيط وأعماق الأرض تحت المحيطات بشكل مكثف للغاية (الرحلات العديدة لسفينة الأبحاث السوفيتية Vityaz معروفة جيدًا) ، ما زلنا نعرف التركيب الجيولوجي للمحيط أقاليم أسوأ بكثير من هيكل القارات. ومع ذلك ، فقد ثبت أنه لا توجد دروع أو منصات أو مناطق مطوية في قاع المحيطات ، مواضيع مماثلةالمعروفة في القارات. وفقًا لتضاريس قاع المحيطات والسهول (أو الأحواض) ، يمكن تمييز التلال المحيطية وخنادق المياه العميقة على أنها أكبر العناصر.

تحتل السهول مساحات واسعة في قاع جميع المحيطات. تقع دائمًا على نفس العمق (5-5.5 كم).

التلال المحيطية هي انتفاخات واسعة ووعرة. تعد سلسلة التلال الواقعة تحت الماء في المحيط الأطلسي مميزة بشكل خاص. يمتد من الشمال إلى الجنوب ، بالضبط على طول خط الوسط للمحيط ، ومنحنيًا موازيًا لشواطئ القارات الهامشية. يقع قمته عادة على عمق حوالي 2 كم ، ولكن ترتفع القمم الفردية فوق مستوى سطح البحر على شكل جزر بركانية (الأزور ، سانت بول ، أسنسيون ، تريستان دا كونا). تقع آيسلندا ببراكينها مباشرة على امتداد سلسلة التلال المغمورة بالمياه.

تمتد سلسلة التلال تحت الماء في المحيط الهندي أيضًا في اتجاه الزوال على طول خط الوسط للمحيط. في جزر شاغوس ، هذا النطاق شوكات. يذهب أحد فروعه مباشرة إلى الشمال ، حيث تدفقات ضخمة مجمدة من البازلت البركاني (هضبة دكان) معروفة باستمرارها في منطقة بومباي. الفرع الآخر يتجه إلى الشمال الغربي ويضيع قبل دخول البحر الأحمر.

ترتبط ارتباطات الغواصات الأطلسية والهندية ببعضها البعض. في المقابل ، يتصل Indian Ridge مع سلسلة جبال شرق المحيط الهادئ البحرية. يمتد الأخير في اتجاه عرضي إلى الجنوب من نيوزيلندا ، ولكن على خط الطول 120 درجة غربًا يتحول بشكل حاد إلى الشمال. يقترب من ساحل المكسيك وهنا يضيع في المياه الضحلة قبل دخول خليج كاليفورنيا.

يحتل عدد من تلال الغواصات الأقصر الجزء الأوسط من المحيط الهادئ. جميعهم تقريبًا ممدودون من الجنوب الشرقي إلى الشمال الغربي. على قمة أحد هذه التلال المغمورة بالمياه توجد جزر هاواي ، وعلى قمم الجبال الأخرى - العديد من أرخبيلات الجزر الأصغر.

مثال على سلسلة من التلال المحيطية تحت الماء هي أيضًا سلسلة جبال لومونوسوف التي اكتشفها العلماء السوفييت في المحيط المتجمد الشمالي.

تقريبًا جميع التلال الكبيرة تحت الماء مترابطة وتشكل ، كما كانت ، نظام واحد. لا يزال من غير الواضح العلاقة بين Lomonosov Ridge والتلال الأخرى.

الوديان المحيطية في أعماق البحار هي خنادق ضيقة (100-300 كيلومتر) وطويلة (عدة آلاف من الكيلومترات) في قاع المحيط ، يتم خلالها ملاحظة أعماق قصوى. في إحدى هذه الحفر ، ماريانا ، وجدت السفينة الاستكشافية السوفيتية Vityaz أعظم عمق في المحيط العالمي ، وصل إلى 11،034 مترًا ، وتقع حفر المياه العميقة على طول محيط المحيطات. في أغلب الأحيان هم أقواس الجزيرة الحدودية. هذا الأخير في عدد من الأماكن السمة المميزةهياكل المناطق الانتقالية بين القارات والمحيط. تم تطوير أقواس الجزر بشكل خاص على طول المحيط الغربي للمحيط الهادئ - بين المحيط من جهة وآسيا وأستراليا من جهة أخرى. من الشمال إلى الجنوب ، تنحدر أقواس جزر ألوشيان وكوريل واليابانية وبونينو ماريان والفلبين وتونغا وكرماديك ونيوزيلندا مثل أكاليل. كل هذه الأقواس تقريبًا يحدها شقوق في أعماق البحار على الجانب الخارجي (المحدب). نفس الشبق يحد قوس جزر الأنتيل في أمريكا الوسطى. حفرة أخرى تحد من الجانب المحيط الهنديقوس جزيرة اندونيسيا. بعض الحفر ، الواقعة على أطراف المحيط ، غير متصلة بأقواس الجزر. هذا ، على سبيل المثال ، هو وادي أتاكاما قبالة سواحل أمريكا الجنوبية. بطبيعة الحال ، فإن الوضع المحيطي لأعماق البحار ليس عرضيًا.

بالحديث عن التركيب الجيولوجيفي قاع المحيط ، يجب أولاً ملاحظة أنه في المحيط المفتوح ، يكون سمك الرواسب السائبة المتراكمة في القاع صغيرًا - لا يزيد عن كيلومتر واحد ، وغالبًا ما يكون أقل. تتكون هذه الرواسب من طمي كلسي رقيق للغاية ، يتكون أساسًا من قذائف صغيرة مجهرية من كائنات وحيدة الخلية - غلوبيجرين ، وكذلك من طين أعماق البحار الأحمر الذي يحتوي على أصغر حبيبات الحديد وأكاسيد المنغنيز. في الآونة الأخيرة ، في العديد من الأماكن على مسافات كبيرة من الساحل ، تم اكتشاف مجموعات كاملة من الرواسب ذات الأصل الفتات - الرمال -. يتم إحضارها بوضوح إلى هذه المناطق من المحيطات من المناطق الساحلية ويشير وجودها إلى وجود تيارات عميقة قوية في المحيطات.

ميزة أخرى هي التطور الهائل والواسع النطاق لآثار النشاط البركاني. في قاع المحيطات معروف عدد كبير منجبال ضخمة مخروطية الشكل ؛ هذه براكين قديمة منقرضة. كثير في قاع المحيطات والبراكين النشطة. من بين هذه البراكين ، اندلعت فقط البازلت واندلعت ، وفي نفس الوقت تكون متجانسة للغاية في التكوين ، كما هي في كل مكان. على طول محيط المحيطات ، على أقواس الجزر ، تُعرف أيضًا الحمم الأخرى التي تحتوي على المزيد من السيليكا - الأنديزيت ، ولكن في الأجزاء الوسطى من المحيطات ، تكون الانفجارات البركانية بازلتية فقط. وبشكل عام ، في الأجزاء الوسطى من المحيطات ، لا توجد صخور صلبة أخرى تقريبًا معروفة ، باستثناء البازلت. لطالما رفعت الجرافة الأوقيانوغرافية شظايا البازلت فقط من القاع ، باستثناء بعض الصخور الرسوبية. وتجدر الإشارة أيضًا إلى شقوق عرضية عميقة ضخمة ، يبلغ طولها عدة آلاف من الكيلومترات ، تقطع قاع الجزء الشمالي الشرقي من المحيط الهادئ. على طول هذه الشقوق ، يمكن تتبع الحواف الحادة في قاع المحيط.

الهيكل العميق لقشرة الأرض في المحيط أبسط بكثير مما هو عليه تحت القارات. لا توجد طبقة جرانيتية في المحيطات وتوجد رواسب رخوة مباشرة على طبقة البازلت ، والتي يكون سمكها أقل بكثير مما هو عليه في القارات: عادة ما يكون 5 كيلومترات فقط. وهكذا ، فإن الجزء الصلب من قشرة الأرض في المحيطات يتكون من كيلومتر واحد من الرواسب السائبة وخمسة كيلومترات من طبقة البازلت. إن كون هذه الطبقة تتكون بالفعل من البازلت هو احتمال أكبر للمحيطات منه في القارات ، نظرًا للتوزيع الواسع للبازلت في قاع المحيط وفي الجزر المحيطية. إذا أضفنا إلى هذه الخمسة كيلومترات من متوسط ​​سماكة الطبقة مياه المحيطات، فإن عمق الحد الأدنى لقشرة الأرض (قسم موهو) تحت المحيطات سيكون 11 كم فقط - أقل بكثير مما هو عليه تحت القارات. وبالتالي ، فإن القشرة المحيطية هي أرق من القارية. لذا المهندسين الأمريكيينوبدأت الحفر في قشرة الأرض بأكملها في المحيط على وجه التحديد ، من منصة حفر عائمة ، على أمل الوصول إلى الطبقات العليا من الوشاح بسهولة أكبر ومعرفة تكوينها.

هناك أدلة تشير إلى أن القشرة المحيطية تزداد سماكة تحت حواف الغواصات. ويبلغ سمكها 20-25 كم وتبقى بازلتية. من المثير للاهتمام أن القشرة لها بنية محيطية ليس فقط تحت المحيطات المفتوحة ، ولكن أيضًا تحت بعض البحار العميقة: تم إنشاء القشرة البازلتية وغياب طبقة الجرانيت تحت الجزء العميق من البحر الأسود ، تحت جنوب بحر قزوين ، تحت أعمق المنخفضات في البحر الكاريبي ، تحت بحر اليابان وفي أماكن أخرى. تحتوي البحار ذات العمق المتوسط ​​أيضًا على بنية وسيطة من القشرة: تحتها تكون أرق من القارية النموذجية ، ولكنها أكثر سمكًا من المحيطات ، وتحتوي على طبقات من الجرانيت والبازلت ، لكن طبقة الجرانيت أرق بكثير من تلك الموجودة في البر الرئيسي . لوحظت مثل هذه القشرة الوسيطة في المناطق الضحلة من البحر الكاريبي ، وبحر أوخوتسك ، وأماكن أخرى.

يشبه هيكل الوشاح واللب تحت المحيطات بشكل عام هيكلهما تحت القارات. لوحظ الاختلاف في الوشاح العلوي: "حزام التليين" (الغلاف الموري) تحت المحيط يكون أكثر سمكًا منه تحت القارات ؛ تحت المحيطات ، يبدأ هذا الحزام بالفعل على عمق 50 كيلومترًا ويستمر حتى عمق 400 كيلومتر ، بينما يتركز في القارات على عمق يتراوح بين 100 و 200 كيلومتر. وهكذا ، فإن الاختلافات في البنية بين القارات والمحيطات لا تمتد فقط إلى سماكة قشرة الأرض بأكملها ، بل تمتد أيضًا إلى الوشاح العلوي على عمق لا يقل عن 400 كيلومتر. أعمق - في الطبقات السفلية من الوشاح العلوي ، في الوشاح السفلي ، في اللب الخارجي والداخلي - لم يتم العثور على أي تغييرات في الهيكل في الاتجاه الأفقي ، ولم يتم العثور على اختلافات بين القطاعات القارية والمحيطية للأرض.

في الختام ، دعونا نقول بضع كلمات عن بعضها الخصائص العامة العالم.

تشع الكرة الأرضية الحرارة. يتدفق التدفق المستمر للحرارة من باطن الأرض إلى السطح. في هذا الصدد ، هناك ما يسمى بتدرج درجة الحرارة - زيادة في درجة الحرارة مع العمق. في المتوسط ​​، يُفترض أن يكون هذا التدرج 30 درجة لكل كيلومتر ، أي بعمق كيلومتر واحد ترتفع درجة الحرارة بمقدار 30 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن هذا التدرج يختلف اختلافًا كبيرًا من مكان إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك ، فهو مناسب فقط للأجزاء السطحية من القشرة الأرضية. إذا بقيت كما هي حتى مركز الأرض ، فستكون درجة الحرارة في المناطق الداخلية من الأرض عالية جدًا بحيث ينفجر كوكبنا ببساطة. الآن ليس هناك شك في أنه مع العمق ترتفع درجة الحرارة ببطء أكثر. في الوشاح السفلي وفي اللب ، يرتفع بشكل ضعيف جدًا ويبدو أنه لا يتجاوز 4000 درجة في مركز الأرض.

بناءً على تدرج درجة الحرارة بالقرب من السطح ، بالإضافة إلى التوصيل الحراري للصخور ، يمكن حساب مقدار الحرارة المتدفقة من العمق إلى الخارج. اتضح أن كل ثانية تفقد الأرض 6 × 10 12 سعرة حرارية من سطحها بالكامل. في الآونة الأخيرة ، تم إجراء الكثير من القياسات لحجم تدفق حرارة الأرض في أماكن مختلفة. - في القاراتوفي قاع المحيطات. اتضح أن متوسط ​​التدفق الحراري هو 1.2 × 10 -6 كالوري / سم 2 في الثانية. في بعض الحالات الأكثر شيوعًا ، يتقلب بين 0.5 و 3 × 10 -6 كالوري / سم 2 في الثانية ، ولا توجد فروق في إطلاق الحرارة في القارات وفي المحيط. ومع ذلك ، مقابل هذه الخلفية الموحدة ، تم العثور على مناطق شاذة - مع انتقال حرارة مرتفع للغاية ، أعلى بعشر مرات من تدفق الحرارة العادي. هذه المناطق هي التلال المحيطية تحت الماء. تم إجراء العديد من القياسات بشكل خاص على حافة شرق المحيط الهادئ.

تطرح هذه الملاحظات سؤالًا مثيرًا للاهتمام للجيوفيزيائيين. من الواضح الآن أن مصدر الحرارة داخل الأرض هو عناصر مشعة. إنها موجودة في جميع الصخور ، وفي كل مواد الكرة الأرضية ، وعندما تتحلل ، فإنها تطلق الحرارة. إذا أخذنا في الاعتبار متوسط ​​محتوى العناصر المشعة في الصخور ، افترض أن محتواها في الوشاح يساوي محتواها في النيازك الصخرية ، والمحتوى في اللب يعتبر مساويًا لمحتوى النيازك الحديدية ، ثم اتضح أن الكمية الإجمالية للعناصر المشعة أكثر من كافية لتكوين حرارة التدفق الملحوظ. ولكن من المعروف أن الجرانيت يحتوي في المتوسط ​​على عناصر مشعة أكثر بثلاث مرات من البازلت ، وبالتالي ، يجب أن يولد المزيد من الحرارة. نظرًا لوجود طبقة جرانيتية في قشرة الأرض تحت القارات وغائبة تحت المحيطات ، يمكن للمرء أن يفترض أن تدفق الحرارة في القارات يجب أن يكون أكبر منه في قاع المحيط. في الواقع ، هذا ليس كذلك ، بشكل عام التدفق هو نفسه في كل مكان ، ولكن هناك مناطق ذات تدفق حراري مرتفع بشكل غير طبيعي في قاع المحيطات. فيما يلي سنحاول شرح هذا الشذوذ.

شكل الأرض ، كما تعلم ، هو كرة ، مفلطحة قليلاً عند القطبين. بسبب الانحراف ، فإن نصف القطر من مركز الأرض إلى القطب هو 1/300 جزء أقصر من نصف القطر الموجه من المركز إلى خط الاستواء. هذا الاختلاف حوالي 21 كم. على الكرة الأرضية التي يبلغ قطرها 1 متر ، سيكون أكثر بقليل من ملليمتر ونصف ويكون غير مرئي تقريبًا. تم حساب أن كرة سائلة ، بحجم الأرض ، تدور بنفس السرعة يجب أن تأخذ مثل هذا الشكل. هذا يعني أنه نظرًا لخاصية الزحف ، كما ناقشنا أعلاه ، فإن مادة الأرض ، التي تعرضت لعمل طويل جدًا من قوة الطرد المركزي ، قد تشوهت وأخذت شكل التوازن الذي (بالطبع ، أسرع بكثير) من شأنه أن أخذ.

إن التناقض في خصائص مادة الأرض مثير للاهتمام. تنتشر فيه الاهتزازات المرنة التي تسببها الزلازل كما هو الحال في جسم صلب جدًا ، وفي مواجهة قوة طرد مركزي طويلة المفعول ، تتصرف نفس المادة مثل سائل شديد الحركة. هذا التناقض شائع للعديد من الهيئات: يتضح أنها صلبة عندما تؤثر عليها قوة قصيرة المدى ، وصدمة تشبه الصدمة الزلزالية ، وتصبح بلاستيكية عندما تعمل القوة عليها ببطء وتدريجي. تم ذكر هذه الخاصية بالفعل في وصف تكسير طبقات الصخور الصلبة في طيات. ومع ذلك ، ظهرت مؤخرًا بيانات تسمح لنا بالاعتقاد بأن جوهر الأرض يتكيف مع عمل قوة الطرد المركزي مع بعض التأخير. الحقيقة هي أن الأرض تعمل تدريجياً على إبطاء دورانها. والسبب في ذلك هو المد والجزر الناجم عن جاذبية القمر. يوجد دائمًا انتفاخان على سطح المحيط العالمي ، أحدهما مواجه للقمر والآخر في الاتجاه المعاكس. تتحرك هذه الانتفاخات عبر السطح بسبب دوران الأرض. ولكن بسبب القصور الذاتي ولزوجة الماء ، فإن قمة الانتفاخ المواجه للقمر دائمًا ما تكون متأخرة قليلاً ، ودائمًا ما تتحول قليلاً في اتجاه دوران الأرض. لذلك ، يجذب القمر موجة ليس على طول خط عمودي على سطح الأرض ، ولكن على طول خط مائل إلى حد ما. هذا الميل هو الذي يؤدي إلى حقيقة أن جاذبية القمر طوال الوقت تؤدي إلى إبطاء دوران الأرض قليلاً. الكبح قليل جدا. بفضل ذلك ، يزداد اليوم بمقدار ألفي من الثانية كل 100 عام. إذا ظل معدل التباطؤ هذا على حاله خلال الزمن الجيولوجي ، فعندئذٍ في العصر الجوراسي كان اليوم أقصر بمقدار ساعة واحدة ، وقبل ملياري سنة - في نهاية العصر الأركيولوجي - كانت الأرض تدور بسرعة مضاعفة.

إلى جانب تباطؤ الدوران ، يجب أن تنخفض قوة الطرد المركزي أيضًا ؛ وبالتالي ، يجب أن يتغير شكل الأرض - يتناقص انحرافها تدريجياً. ومع ذلك ، تظهر الحسابات أن شكل الأرض المرصود الآن لا يتوافق مع السرعة الحالية لدورانها ، ولكن مع الشكل الذي كان قبل حوالي 10 ملايين سنة. على الرغم من أن مادة الأرض ، على الرغم من أنها سائلة في ظل ظروف الضغط لفترة طويلة ، إلا أنها تتمتع بلزوجة كبيرة ، واحتكاك داخلي مرتفع ، وبالتالي تخضع لظروف ميكانيكية جديدة مع تأخير ملحوظ.

في الختام ، نشير إلى بعض النتائج المثيرة للاهتمام للزلازل. التذبذبات التي تسببها الزلازل العادية لها فترات مختلفة. بعض الزلازل لها فترة قصيرة - حوالي ثانية. يعد تسجيل هذه التذبذبات في غاية الأهمية لدراسة الزلازل التي حدثت بالقرب من محطة الزلازل ، أي الزلازل المحلية. مع المسافة من مصدر الزلزال ، تتحلل هذه التذبذبات بسرعة. على العكس من ذلك ، تنتشر التذبذبات ذات الفترة الطويلة (18-20 ثانية) بعيدًا ؛ خلال الزلزال قوة عظيمةيمكنهم المرور عبر الكرة الأرضية أو الالتفاف حولها على السطح. يتم تسجيل مثل هذه التذبذبات في العديد من محطات الزلازل وهي ملائمة لدراسة الزلازل البعيدة. بمساعدة التذبذبات طويلة المدى يمكن لمحطة الزلازل "موسكفا" تسجيل الزلازل التي تحدث في أمريكا الجنوبيةأو في الفلبين.

في السنوات الأخيرة ، تم اكتشاف اهتزازات ناجمة عن الزلازل ذات فترة طويلة جدًا تبلغ حوالي ساعة. تشكلت الموجات الزلزالية الطويلة جدًا ، على سبيل المثال ، من أقوى زلزال في تشيلي عام 1960. قبل أن تختفي هذه الموجات ، تدور حول العالم سبع إلى ثماني مرات ، أو حتى أكثر.

تظهر الحسابات أن الموجات فائقة الطول ناتجة عن اهتزازات الكرة الأرضية بأكملها. إن طاقة بعض الزلازل كبيرة جدًا لدرجة أنها تهز الكرة الأرضية بأكملها ، كما كانت ، مما يتسبب في نبضها ككل. صحيح أن اتساع مثل هذه التذبذبات ضئيل: بعيدًا عن مصدر الزلزال ، لا يمكن ملاحظته إلا بواسطة أدوات حساسة ويتلاشى تمامًا في غضون أيام قليلة. ومع ذلك ، فإن ظاهرة "ارتعاش" الأرض بأسرها لا يمكن إلا أن تترك انطباعًا. أثبتت التقلبات العامة لكامل الأرض أنها مفيدة في تحديد بعض الخصائص الفيزيائية للكرة الأرضية.

السمة المميزة لتطور الأرض هي تمايز المادة ، والتعبير عنها هو هيكل غلاف كوكبنا. يشكل الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي والمحيط الحيوي الأصداف الرئيسية للأرض ، والتي تختلف في التركيب الكيميائي والقوة وحالة المادة.

الهيكل الداخلي للأرض

التركيب الكيميائي للأرض(الشكل 1) يشبه تكوين الكواكب الأخرى المجموعة الأرضيةمثل كوكب الزهرة أو المريخ.

بشكل عام ، تسود عناصر مثل الحديد والأكسجين والسيليكون والمغنيسيوم والنيكل. محتوى العناصر الخفيفة منخفض. متوسط ​​كثافة مادة الأرض 5.5 جم / سم 3.

هناك القليل جدًا من البيانات الموثوقة حول البنية الداخلية للأرض. النظر في الشكل. 2. يصور الهيكل الداخليأرض. تتكون الأرض من القشرة الأرضية والعباءة واللب.

أرز. 1. التركيب الكيميائي للأرض

أرز. 2. الهيكل الداخلي للأرض

النواة

النواة(الشكل 3) تقع في مركز الأرض ، نصف قطرها حوالي 3.5 ألف كم. تصل درجة الحرارة الأساسية إلى 10000 كلفن أي أعلى من درجة حرارة الطبقات الخارجية للشمس وكثافتها 13 جم / سم 3 (قارن: الماء - 1 جم / سم 3). من المفترض أن يتكون القلب من سبائك الحديد والنيكل.

يتمتع اللب الخارجي للأرض بقوة أكبر من اللب الداخلي (نصف قطره 2200 كم) وهو في حالة سائلة (منصهرة). اللب الداخلي يتعرض لضغط هائل. المواد المكونة لها في حالة صلبة.

عباءة

عباءة- الغلاف الأرضي للأرض ، والذي يحيط باللب ويشكل 83٪ من حجم كوكبنا (انظر الشكل 3). تقع حدودها الدنيا على عمق 2900 كم. ينقسم الوشاح إلى جزء علوي من البلاستيك أقل كثافة (800-900 كم) ، ومنه الصهارة(ترجمت من اليونانية تعني "مرهم كثيف" ؛ هذه هي المادة المنصهرة من باطن الأرض - خليط من المركبات والعناصر الكيميائية ، بما في ذلك الغازات ، في حالة شبه سائلة خاصة) ؛ وسفلي بلوري يبلغ سمكه حوالي 2000 كيلومتر.

أرز. 3. بنية الأرض: اللب ، والعباءة ، والقشرة الأرضية

قشرة الأرض

قشرة الأرض -الغلاف الخارجي للغلاف الصخري (انظر الشكل 3). كثافته أقل مرتين تقريبًا من متوسط ​​كثافة الأرض - 3 جم / سم 3.

يفصل قشرة الأرض عن الوشاح حدود موهوروفيتش(يطلق عليها غالبًا حدود موهو) ، وتتميز بزيادة حادة في سرعات الموجات الزلزالية. تم تثبيته في عام 1909 من قبل عالم كرواتي أندري موهوروفيتشيتش (1857- 1936).

نظرًا لأن العمليات التي تحدث في الجزء العلوي من الوشاح تؤثر على حركة المادة في قشرة الأرض ، يتم دمجها تحت الاسم العام الغلاف الصخري(قوقعة حجرية). يتراوح سمك الغلاف الصخري من 50 إلى 200 كيلومتر.

تحت الغلاف الصخري الأسينوسفير- أقل صلابة وأقل لزوجة ، لكن غلاف بلاستيكي بدرجة حرارة 1200 درجة مئوية. يمكنه عبور حدود موهو ، ليخترق القشرة الأرضية. الغلاف الموري هو مصدر النشاط البركاني. يحتوي على جيوب من الصهارة المنصهرة ، والتي يتم إدخالها في قشرة الأرض أو سكبها على سطح الأرض.

تكوين وهيكل قشرة الأرض

بالمقارنة مع الوشاح واللب ، فإن قشرة الأرض هي طبقة رقيقة جدًا وصلبة وهشة. يتكون من مادة أخف ، تحتوي حاليًا على حوالي 90 عنصرًا كيميائيًا طبيعيًا. لا يتم تمثيل هذه العناصر بالتساوي في قشرة الأرض. سبعة عناصر - الأكسجين والألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم - تمثل 98٪ من كتلة القشرة الأرضية (انظر الشكل 5).

تشكل مجموعات غريبة من العناصر الكيميائية صخورًا ومعادن مختلفة. أقدمهم لا يقل عن 4.5 مليار سنة.

أرز. 4. هيكل القشرة الأرضية

أرز. 5. تكوين القشرة الأرضية

المعدنيةهو متجانس نسبيًا في تكوينه وخصائصه لجسم طبيعي ، يتشكل في كل من أعماق وسطح الغلاف الصخري. من أمثلة المعادن الماس ، والكوارتز ، والجبس ، والتلك ، وما إلى ذلك (ستجد وصفًا للخصائص الفيزيائية للعديد من المعادن في الملحق 2.) تكوين معادن الأرض مبين في الشكل. 6.

أرز. 6. عام تكوين معدنيأرض

الصخورتتكون من معادن. يمكن أن تتكون من معدن واحد أو أكثر.

صخور رسوبية -الطين والحجر الجيري والطباشير والحجر الرملي وما إلى ذلك - يتكون من ترسيب المواد في البيئة المائية وعلى الأرض. إنهم يكذبون في طبقات. يسميها الجيولوجيون صفحات تاريخ الأرض ، حيث يمكنهم التعرف عليها الظروف الطبيعيةالتي كانت موجودة على كوكبنا في العصور القديمة.

من بين الصخور الرسوبية ، يتم تمييز المواد العضوية وغير العضوية (الفتات والكيميائية).

عضويةتتشكل الصخور نتيجة لتراكم بقايا الحيوانات والنباتات.

الصخور البطنيةتتشكل نتيجة للعوامل الجوية ، وتشكيل نواتج تدمير الصخور المشكلة مسبقًا بمساعدة الماء أو الجليد أو الرياح (الجدول 1).

الجدول 1. الصخور الكلسية حسب حجم الأجزاء

كيميائيتتشكل الصخور نتيجة الترسيب من مياه البحار والبحيرات للمواد الذائبة فيها.

تتشكل الصهارة في سمك القشرة الأرضية الصخور النارية(الشكل 7) مثل الجرانيت والبازلت.

الصخور الرسوبية والبركانية ، عند غمرها في أعماق كبيرة تحت تأثير الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة ، تخضع لتغيرات كبيرة ، وتتحول إلى الصخور المتحولة.لذلك ، على سبيل المثال ، يتحول الحجر الجيري إلى رخام ، ويتحول الحجر الرملي إلى الكوارتزيت.

تتميز القشرة الأرضية بثلاث طبقات: رسوبية ، "جرانيت" ، "بازلت".

طبقة رسوبية(انظر الشكل 8) يتكون بشكل رئيسي من الصخور الرسوبية. يسود هنا الطين والصخر الزيتي ، وتمثل الصخور الرملية والكربونية والبركانية على نطاق واسع. في الطبقة الرسوبية توجد رواسب من هذا القبيل المعدنيةمثل الفحم والغاز والنفط. كلهم من أصل عضوي. على سبيل المثال ، الفحم هو نتاج تحول النباتات في العصور القديمة. يختلف سمك الطبقة الرسوبية بشكل كبير - من الغياب التام في بعض مناطق الأرض إلى 20-25 كم في المنخفضات العميقة.

أرز. 7. تصنيف الصخور حسب المنشأ

طبقة "الجرانيت"يتكون من صخور متحولة وبركانية مماثلة في خصائصها للجرانيت. الأكثر شيوعًا هنا هي النيس والجرانيت والشست البلوري ، وما إلى ذلك. لا توجد طبقة الجرانيت في كل مكان ، ولكن في القارات ، حيث يتم التعبير عنها جيدًا ، الطاقة القصوىيمكن أن تصل إلى عدة عشرات من الكيلومترات.

طبقة البازلتتتكون من صخور قريبة من البازلت. هذه الصخور النارية المتحولة ، أكثر كثافة من صخور طبقة "الجرانيت".

يختلف سمك قشرة الأرض وهيكلها الرأسي. هناك عدة أنواع من قشرة الأرض (الشكل 8). وفقًا لأبسط تصنيف ، تتميز القشرة المحيطية والقارية.

تختلف القشرة القارية والمحيطية في السمك. وهكذا ، لوحظ الحد الأقصى لسماكة قشرة الأرض تحت النظم الجبلية. فهو يقع في حوالي 70 كيلومترا. تحت السهول ، يبلغ سمك القشرة الأرضية 30-40 كيلومترًا ، وتحت المحيطات هي الأقل سمكًا - فقط 5-10 كيلومترات.

أرز. 8. أنواع القشرة الأرضية: 1- الماء. 2 - الطبقة الرسوبية ؛ 3 - تداخل الصخور الرسوبية والبازلت ؛ 4 ، البازلت والصخور فوق المافية البلورية ؛ 5 ، طبقة الجرانيت المتحولة ؛ 6 - طبقة الجرانيت مافيك ؛ 7 - عباءة عادية ؛ 8 - عباءة غير مضغوطة

يتجلى الاختلاف بين القشرة القارية والمحيطية من حيث التكوين الصخري في غياب طبقة الجرانيت في القشرة المحيطية. نعم ، والطبقة البازلتية من القشرة المحيطية غريبة للغاية. من حيث تكوين الصخور ، فهي تختلف عن الطبقة المماثلة للقشرة القارية.

لا تحدد حدود اليابسة والمحيط (علامة الصفر) انتقال القشرة القارية إلى القشرة المحيطية. يحدث استبدال القشرة القارية بالمحيطات في المحيط على عمق 2450 مترًا تقريبًا.

أرز. 9. هيكل القشرة القارية والمحيطية

هناك أيضًا أنواع انتقالية من قشرة الأرض - تحت المحيط وشبه القارية.

قشرة تحت المحيطتقع على طول المنحدرات القارية والسفوح ، ويمكن العثور عليها في الهامش و بحار البحر الأبيض المتوسط. وهي قشرة قارية يصل سمكها إلى 15-20 كم.

قشرة شبه قاريةتقع ، على سبيل المثال ، على أقواس الجزر البركانية.

بناء على المواد السبر الزلزالي -سرعة الموجة الزلزالية - نحصل على بيانات عن البنية العميقة لقشرة الأرض. وهكذا ، فإن بئر Kola superdeep ، الذي أتاح لأول مرة رؤية عينات صخرية من عمق يزيد عن 12 كم ، جلب الكثير من الأشياء غير المتوقعة. كان من المفترض أن تبدأ طبقة البازلت على عمق 7 كم. ومع ذلك ، في الواقع ، لم يتم اكتشافه ، وسادت النيسات بين الصخور.

تغير في درجة حرارة القشرة الأرضية مع العمق.تحدد درجة حرارة الطبقة السطحية من قشرة الأرض حرارة الشمس. هذا هو طبقة هيليومترية(من اليونانية هيليو - الشمس) ، التي تعاني من تقلبات موسمية في درجات الحرارة. يبلغ متوسط ​​سمكها حوالي 30 م.

يوجد أدناه أكثر من ذلك طبقة رقيقة, خاصيةوهي درجة حرارة ثابتة تقابل متوسط ​​درجة الحرارة السنوية لموقع المراقبة. يزداد عمق هذه الطبقة في المناخ القاري.

حتى أعمق في قشرة الأرض ، تتميز الطبقة الحرارية الأرضية ، والتي تحدد درجة حرارتها بالحرارة الداخلية للأرض وتزداد مع العمق.

تحدث الزيادة في درجة الحرارة بشكل رئيسي بسبب اضمحلال العناصر المشعة التي تتكون منها الصخور ، وخاصة الراديوم واليورانيوم.

يسمى حجم الزيادة في درجة حرارة الصخور مع العمق التدرج الجيوحراري.يختلف على مدى نطاق واسع إلى حد ما - من 0.1 إلى 0.01 درجة مئوية / م - ويعتمد على تكوين الصخور وظروف حدوثها وعدد من العوامل الأخرى. تحت المحيطات ، ترتفع درجة الحرارة بشكل أسرع مع العمق منها في القارات. في المتوسط ​​، مع كل 100 متر عمق يصبح أكثر دفئًا بمقدار 3 درجات مئوية.

يسمى مقلوب التدرج الجيوحراري خطوة حرارة الأرض.يقاس م / درجة مئوية.

تعتبر حرارة القشرة الأرضية مصدرًا مهمًا للطاقة.

يمتد جزء من قشرة الأرض إلى الأعماق المتاحة لأشكال الدراسة الجيولوجية احشاء الارض.تتطلب أحشاء الأرض حماية خاصة واستخدامًا معقولًا.

كم مرة ، بحثًا عن إجابات لأسئلتنا حول كيفية عمل العالم ، ننظر إلى السماء ، والشمس ، والنجوم ، وننظر بعيدًا ، بعيدًا مئات السنين الضوئية بحثًا عن مجرات جديدة. ولكن ، إذا نظرت تحت قدميك ، ستجد تحت قدميك عالمًا كاملاً تحت الأرض يتكون منه كوكبنا - الأرض!

أحشاء الأرضهذا هو عالم غامضتحت أقدامنا ، الكائن الجوفي لأرضنا ، الذي نعيش عليه ، نبني المنازل ، ونرسم الطرق ، والجسور ، ونقوم منذ آلاف السنين بتطوير أراضي كوكبنا الأصلي.

هذا العالم هو سر أعماق أحشاء الأرض!

هيكل الأرض

ينتمي كوكبنا إلى الكواكب الأرضية ، ويتكون مثل الكواكب الأخرى من طبقات. يتكون سطح الأرض من قشرة صلبة من قشرة الأرض ، ويقع عباءة شديدة اللزوجة على عمق أعمق ، ويوجد قلب معدني في المركز ، ويتكون من جزأين ، الجزء الخارجي سائل ، والجزء الداخلي صلب .

ومن المثير للاهتمام أن العديد من كائنات الكون تمت دراستها جيدًا لدرجة أن كل تلميذ يعرف عنها ؛ مركبة فضائية، لكن الدخول إلى أعمق أحشاء كوكبنا لا يزال مهمة مستحيلة ، لذا فإن ما هو تحت سطح الأرض لا يزال لغزًا كبيرًا.

يدرس علماء الفلك الفضاء ، ويتلقون معلومات عن الكواكب والنجوم ، على الرغم من بُعدها الكبير. في الوقت نفسه ، لا تقل الألغاز الموجودة على الأرض نفسها عن تلك الموجودة في الكون. واليوم العلماء لا يعرفون ما بداخل كوكبنا. عند مشاهدة كيف تصب الحمم البركانية أثناء ثوران بركاني ، قد يعتقد المرء أن الأرض منصهرة أيضًا في الداخل. لكنها ليست كذلك.

النواة.الجزء المركزي من الكرة الأرضية يسمى اللب (الشكل 83). نصف قطرها حوالي 3500 كم. يعتقد العلماء أن الجزء الخارجي من النواة في حالة سائل منصهر ، والجزء الداخلي في حالة صلبة. تصل درجة الحرارة فيه إلى +5000 درجة مئوية. من لب الأرض إلى سطح الأرض ، تنخفض درجة الحرارة والضغط تدريجيًا.

عباءة.لب الأرض مغطى بغطاء. يبلغ سمكها حوالي 2900 كم. الوشاح ، مثل اللب ، لم يُرَ قط. لكن من المفترض أنه كلما اقتربنا من مركز الأرض ، زاد الضغط فيها ودرجة الحرارة - من عدة مئات إلى 2500 درجة مئوية. يُعتقد أن الوشاح صلب ، ولكنه في نفس الوقت حار محموم.

قشرة الأرض.فوق الوشاح ، كوكبنا مغطى بالقشرة. هذه هي الطبقة الصلبة العليا للأرض. بالمقارنة مع اللب والعباءة ، فإن قشرة الأرض رفيعة جدًا. سمكها فقط 10-70 كم. لكن هذا هو السماكة الأرضية التي نسير عليها ، تجري الأنهار ، وتبنى عليها المدن.

تتكون قشرة الأرض من مواد مختلفة. وهي مكونة من المعادن والصخور. تعرف بعضًا منهم بالفعل (الجرانيت ، الرمل ، الطين ، الخث ، إلخ). تختلف المعادن والصخور في اللون والصلابة والهيكل ونقطة الانصهار وقابلية الذوبان في الماء وخواص أخرى. يستخدم الإنسان العديد منها على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، كوقود ، في البناء ، لإنتاج المعادن. مواد من الموقع

جرانيت

رمل

الخث

تظهر الطبقة العليا من قشرة الأرض في الترسبات على سفوح الجبال وضفاف الأنهار الشديدة الانحدار والمحاجر (الشكل 84). وتساعد المناجم والآبار التي تستخدم لاستخراج المعادن ، مثل النفط والغاز ، في النظر إلى أعماق القشرة.

يتم تضمين الأرض النظام الشمسيمع باقي الكواكب والشمس. تنتمي إلى فئة الكواكب الحجرية الصلبة ، والتي تتميز بكثافة عالية وتتكون من صخور ، على عكس عمالقة الغاز ، وهي كبيرة ومنخفضة الكثافة نسبيًا. في الوقت نفسه ، يحدد تكوين الكوكب البنية الداخلية للكرة الأرضية.

المعالم الرئيسية للكوكب

قبل أن نكتشف الطبقات التي تبرز في بنية الكرة الأرضية ، دعنا نتحدث عن المعلمات الرئيسية لكوكبنا. تقع الأرض على مسافة من الشمس تساوي تقريبًا 150 مليون كيلومتر. أقرب جرم سماوي هو الأقمار الصناعية الطبيعيةكوكب - القمر ، الذي يقع على مسافة 384 ألف كيلومتر. يعتبر نظام الأرض والقمر فريدًا من نوعه ، حيث إنه النظام الوحيد الذي يمتلك فيه الكوكب مثل هذا القمر الصناعي الكبير.

كتلة الأرض 5.98 × 10 27 كجم ، والحجم التقريبي 1.083 × 10 27 مترًا مكعبًا. نرى الكوكب يدور حول الشمس ، وكذلك حول محوره ، وله ميل بالنسبة للمستوى ، مما يسبب تغير الفصول. تبلغ فترة الثورة حول المحور حوالي 24 ساعة ، حول الشمس - أكثر بقليل من 365 يومًا.

ألغاز الهيكل الداخلي

قبل اختراع طريقة دراسة المناطق الداخلية باستخدام الموجات الزلزالية ، كان بإمكان العلماء فقط وضع افتراضات حول كيفية عمل الأرض في الداخل. بمرور الوقت ، طوروا عددًا من الأساليب الجيوفيزيائية التي جعلت من الممكن التعرف على بعض ميزات بنية الكوكب. خاصه، تطبيق واسعوجدت موجات زلزالية تم تسجيلها نتيجة الزلازل وحركات القشرة الأرضية. في بعض الحالات ، يتم إنشاء مثل هذه الموجات بشكل مصطنع من أجل التعرف على الوضع في العمق من خلال طبيعة انعكاساتها.

من الجدير بالذكر أن هذه الطريقةيسمح لك بتلقي البيانات بشكل غير مباشر ، حيث لا توجد طريقة للوصول مباشرة إلى أعماق الأمعاء. ونتيجة لذلك ، وجد أن الكوكب يتكون من عدة طبقات تختلف في درجات الحرارة والتركيب والضغط. إذن ، ما هو الهيكل الداخلي للكرة الأرضية؟

قشرة الأرض

يسمى الغلاف الصلب العلوي للكوكب ويتراوح سمكه من 5 إلى 90 كم ، حسب النوع الذي يوجد منه 4. متوسط ​​كثافة هذه الطبقة هو 2.7 جم / سم 3. تتميز القشرة من النوع القاري بأكبر سمك ، حيث يصل سمكها إلى 90 كم تحت بعض الأنظمة الجبلية. كما أنها تميز بين الواقعة تحت المحيط ، التي يصل سمكها إلى 10 كيلومترات ، والتي تكون انتقالية ومتصدعة. يختلف الانتقال من حيث أنه يقع على حدود القشرة القارية والمحيطية. توجد قشرة الصدع حيث توجد تلال وسط المحيط ، وتتميز بسمكها الصغير الذي يصل إلى 2 كم فقط.

تتكون القشرة من أي نوع من صخور من 3 أنواع - رسوبية وجرانيت وبازلت ، والتي تختلف في الكثافة والتركيب الكيميائي وطبيعة المنشأ.

تمت تسمية الحد السفلي للقشرة على اسم مكتشفها المسمى Mohorovic. يفصل القشرة عن الطبقة الأساسية ويتميز بتغير حاد في حالة طور المادة.

عباءة

تتبع هذه الطبقة القشرة الصلبة وهي الأكبر - يبلغ حجمها حوالي 83٪ من الحجم الإجمالي للكوكب. يبدأ الوشاح بعد حدود موهو ويمتد إلى عمق 2900 كم. تنقسم هذه الطبقة إلى طبقة الوشاح العلوي والمتوسط ​​والسفلي. تتمثل إحدى سمات الطبقة العليا في وجود الغلاف الموري - طبقة خاصة تكون فيها المادة في حالة صلابة منخفضة. يفسر وجود هذه الطبقة اللزجة حركة القارات. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء الانفجارات البركانية ، تأتي المادة المنصهرة السائلة التي تُسكب بواسطتها من هذه المنطقة بالذات. ينتهي الوشاح العلوي على عمق حوالي 900 كم ، حيث يبدأ الوشاح الأوسط.

ومن السمات المميزة لهذه الطبقة ارتفاع درجات الحرارة والضغط الذي يزداد مع زيادة العمق. هذا يحدد الحالة الخاصة لمادة الوشاح. على الرغم من أن الصخور لها درجة حرارة عالية في الأعماق ، إلا أنها في حالة صلبة بسبب تأثير الضغط العالي.

العمليات التي تجري في الوشاح

يتميز الجزء الداخلي من الكوكب بدرجة حرارة عالية جدًا ، نظرًا لحقيقة أن عملية التفاعل الحراري النووي تحدث باستمرار في اللب. ومع ذلك ، تظل الظروف المعيشية المريحة على السطح. هذا ممكن بسبب وجود عباءة لها خصائص عازلة للحرارة. وهكذا ، تدخله الحرارة المنبعثة من القلب. ترتفع المادة الساخنة ، وتبرد تدريجيًا ، بينما تغرق المادة الأكثر برودة من الطبقات العليا من الوشاح. هذه الدورة تسمى الحمل الحراري ، وهي تحدث بدون توقف.

هيكل الكرة الأرضية: جوهر (خارجي)

الجزء المركزي من الكوكب هو اللب ، الذي يبدأ على عمق حوالي 2900 كيلومتر ، مباشرة بعد الوشاح. في الوقت نفسه ، من الواضح أنها مقسمة إلى طبقتين - خارجية وداخلية. سمك الطبقة الخارجية 2200 كم.

السمات المميزة للطبقة الخارجية لللب هي غلبة الحديد والنيكل في التركيب ، على عكس مركبات الحديد والسيليكون ، التي يتكون منها الوشاح بشكل أساسي. المادة في اللب الخارجي سائلة حالة التجميع. دوران الكوكب يسبب الحركة مادة سائلةالنواة التي تخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا. لذلك ، يمكن تسمية اللب الخارجي للكوكب بمولد المجال المغناطيسي للكوكب ، والذي ينحرف الأنواع الخطرةالإشعاع الكوني ، الذي بفضله تمكنت الحياة من الظهور.

النواة الداخلية

يوجد داخل الغلاف المعدني السائل نواة داخلية صلبة يصل قطرها إلى 2.5 ألف كيلومتر. في الوقت الحاضر ، لا يزال غير مدروس بشكل مؤكد ، وهناك خلافات بين العلماء فيما يتعلق بالعمليات التي تحدث فيه. وذلك بسبب صعوبة الحصول على البيانات وإمكانية استخدامها فقط طرق غير مباشرةابحاث.

من المعروف على وجه اليقين أن درجة حرارة المادة في اللب الداخلي لا تقل عن 6 آلاف درجة ، ومع ذلك ، على الرغم من ذلك ، فهي في حالة صلبة. هذا موضح جدا ضغط مرتفع، مما يمنع المادة من المرور الحالة السائلة- في القلب الداخلي ، يفترض أنه يساوي 3 ملايين جهاز صراف آلي. في ظل هذه الظروف ، قد تنشأ حالة خاصة من المادة - المعدنة ، حتى العناصر مثل الغازات يمكن أن تكتسب خصائص المعادن وتصبح صلبة وكثيفة.

بالنسبة للتركيب الكيميائي ، لا يزال هناك جدل في مجتمع البحث حول العناصر التي تشكل اللب الداخلي. يقترح بعض العلماء أن المكونات الرئيسية هي الحديد والنيكل ، والبعض الآخر - قد يكون من بين المكونات أيضًا الكبريت والسيليكون والأكسجين.

نسبة العناصر في طبقات مختلفة

التركيب الأرضي متنوع للغاية - فهو يحتوي على جميع العناصر تقريبًا النظام الدوريومع ذلك ، فإن محتواها في طبقات مختلفة ليس موحدًا. إذن ، أقل كثافة ، لذلك فهي تتكون من العناصر الأخف وزنا. تم العثور على أثقل العناصر في القلب في مركز الكوكب. درجة حرارة عاليةوالضغط ، وضمان العملية الاضمحلال النووي. تشكلت هذه النسبة خلال فترة زمنية معينة - مباشرة بعد تكوين الكوكب ، كان من المفترض أن يكون تكوينها أكثر تجانساً.

في دروس الجغرافيا ، قد يُطلب من الطلاب رسم هيكل الكرة الأرضية. للتعامل مع هذه المهمة ، تحتاج إلى الالتزام بسلسلة معينة من الطبقات (موصوفة في المقالة). إذا تم كسر التسلسل ، أو فقدت إحدى الطبقات ، فسيتم تنفيذ العمل بشكل غير صحيح. يمكنك أيضًا مشاهدة تسلسل الطبقات في الصورة المعروضة على انتباهك في المقالة.