Unutrašnja struktura zemlje je kratak opis. Unutrašnji i spoljašnji slojevi Zemlje. Od čega se sastoji Zemljina atmosfera?

Postoji jedan zanimljiva karakteristika u strukturi naše planete: nailazimo na najsloženiju i najraznovrsniju strukturu u površinskim slojevima zemljine kore; Što se dublje spuštamo u utrobu Zemlje, njena struktura se ispostavlja jednostavnijom. Može se, naravno, izraziti sumnja da nam se tako samo čini, jer što dublje idemo, to nam informacija postaje približnija i nesigurnija. Očigledno, to nije slučaj, a pojednostavljivanje strukture sa dubinom je objektivna činjenica, neovisna o stepenu našeg znanja.

Počećemo naše razmatranje od vrha, sa najsloženijim gornjih slojeva zemljine kore. Ovi slojevi se, kao što znamo, proučavaju prvenstveno direktnim geološkim metodama.

Otprilike dvije trećine zemljine površine prekrivaju okeani; jedna trećina otpada na kontinente. Struktura zemljine kore ispod okeana i kontinenata je drugačija. Stoga ćemo prvo razmotriti karakteristike kontinenata, a zatim se okrenuti okeanima.

Na površini Zemlje na kontinentima različitim mjestima Pronađene su stijene različite starosti. Neka područja kontinenata sastavljena su na površini najstarijih stijena - arheozoika ili, kako se češće nazivaju, arhejske i proterozojske. Zajedno se zovu predpaleozojske ili prekambrijske stijene. Njihova posebnost je u tome što je većina njih izrazito metamorfizirana: gline su se pretvorile u metamorfne škriljce, pješčenici u kristalne kvarcite, krečnjaci u mermer. Glavnu ulogu među ovim stijenama imaju gnajsovi, odnosno škriljasti graniti, kao i obični graniti. Područja gdje ove najstarije stijene izlaze na površinu nazivaju se kristalni masivi ili štitovi. Primjer je Baltički štit, koji obuhvata Kareliju, poluostrvo Kola, cijelu Finsku i Švedsku. Drugi štit pokriva veći dio Kanade. Isto tako, većina Afrike je štit, kao i veliki dio Brazila, gotovo cijela Indija i cijela zapadna Australija. Sve stijene drevnih štitova nisu samo metamorfizirane i podvrgnute rekristalizaciji, već su i vrlo snažno zdrobljene u male složene nabore.

Ostala područja na kontinentima zauzimaju pretežno mlađe stijene - starosti paleozoika, mezozoika i kenozoika. To su uglavnom sedimentne stijene, iako među njima ima i stijena magmatskog porijekla, izbijenih na površinu u obliku vulkanske lave ili ukopanih i smrznutih na nekoj dubini. Postoje dvije kategorije područja: na površini nekih slojevi sedimentnih stijena leže vrlo mirno, gotovo horizontalno, au njima se uočavaju samo rijetki i mali nabori. Na takvim mjestima magmatske stijene, posebno intruzivne, igraju relativno malu ulogu. Takva područja se nazivaju platforme. Na drugim mjestima, sedimentne stijene su snažno naborane i prožete dubokim pukotinama. Među njima se često nalaze intrudirane ili ekstrudirane magmatske stijene. Ova mjesta se obično poklapaju sa planinama. Zovu se presavijene zone, ili geosinklinale.

Razlike između pojedinačnih platformi i naboranih zona su u starosti stijena koje mirno leže ili naborane u nabore. Među platformama se ističu drevne platforme na kojima sve paleozojske, mezozojske i kenozojske stijene leže gotovo vodoravno na vrhu visoko metamorfizirane i naborane „kristalne baze“ sastavljene od pretkambrijske stijene. Primjer drevne platforme je ruska platforma, unutar koje su svi slojevi, počevši od kambrija, općenito vrlo mirni.

Postoje platforme na kojima su naborani ne samo prekambrijski, već i kambrijski, ordovicijski i silurski slojevi, a mlađe stijene, počevši od devonskih, mirno leže na vrhu ovih nabora na njihovoj erodiranoj površini (kako kažu, „nekonformno“). Na drugim mjestima, "naborani temelj" čine, pored prekambrijskog, sve paleozojske stijene, a samo mezozojske i kenozojske stijene leže gotovo horizontalno. Posljednje dvije kategorije platformi nazivaju se mladim. Neki od njih, kao što vidimo, nastali su nakon silurskog perioda (prije toga su ovdje postojale nabrane zone), a druge - nakon kraja paleozojske ere. Tako se ispostavlja da na kontinentima postoje platforme različite starosti, formirane ranije ili kasnije. Prije formiranja platforme (u nekim slučajevima - do kraja proterozojske ere, u drugima - do kraja silurskog perioda, u drugima - do kraja paleozojske ere), došlo je do snažnog kolapsa slojeva u nabore u zemljine kore, u nju su unesene magmatske rastopljene stijene, sedimenti su podvrgnuti metamorfizaciji i prekristalizaciji. I tek nakon toga došlo je do zatišja, a naknadni slojevi sedimentnih stijena, koji su se akumulirali vodoravno na dnu morskih bazena, općenito su i dalje ostali mirni.

Konačno, na drugim mjestima su svi slojevi naborani i probijeni magmatskim stijenama - čak i neogenim.

Rekavši da su se platforme mogle formirati u drugačije vrijeme, ukazujemo i na različite starosti preklopljenih zona. Zaista, na drevnim kristalnim štitovima, urušavanje slojeva u nabore, prodor magmatskih stijena i rekristalizacija završili su prije početka paleozoika. Shodno tome, štitovi su zone pretkambrijskog nabora. Tamo gdje mirno ležište slojeva nije narušeno još od devonskog perioda, savijanje slojeva u nabore nastavilo se do kraja silurskog perioda, ili, kako se kaže, do kraja ranog paleozoika. Shodno tome, ova grupa mladih platformi je istovremeno i područje ranopaleozojskog nabora. Sklapanje ovog vremena naziva se Kaledonsko savijanje. Tamo gdje je platforma nastala od početka mezozoika, imamo zone kasnog paleozoika ili hercinskog nabora. Konačno, područja na kojima su svi slojevi, pa sve do neogena, uključujući i neogene, snažno naborani su zone najmlađeg, alpskog nabora, u kojem su razgrnuti samo slojevi nastali u kvartarnom periodu.

Karte koje prikazuju položaj platformi i naboranih zona različite starosti i neke druge karakteristike strukture zemljine kore nazivaju se tektonskim (tektonika je grana geologije koja proučava kretanja i deformacije zemljine kore). Ove karte služe kao dopuna geološkim kartama. Potonji su primarni geološki dokumenti koji najobjektivnije osvjetljavaju strukturu zemljine kore. Tektonske karte već sadrže neke zaključke: o starosti platformi i naboranih zona, o prirodi i vremenu nastanka nabora, o dubini naboranog temelja ispod tihih slojeva platformi, itd. Razvijeni su principi sastavljanja tektonskih karata. 30-ih godina od strane sovjetskih geologa, uglavnom akademika A.D. Arkhangelskog. Tektonske karte nakon Velikog domovinskog rata Sovjetski savez sastavljeni su pod vodstvom akademika N. S. Shatskog. Ove karte su uzete kao primjer za sastavljanje međunarodnih tektonskih karata Evrope, drugih kontinenata i cijele Zemlje u cjelini.

Različita je debljina sedimentnih formacija na onim mjestima gdje leže mirno (tj. na platformama) i gdje su snažno nabrane. Na primjer, jurske naslage na Ruskoj platformi nisu nigdje deblje ili „debele“ od 200 metara, dok njihova debljina na Kavkazu, gdje su snažno nabrane, na mjestima dostiže 8 kilometara. Naslage karbonskog perioda na istoj ruskoj platformi imaju debljinu ne veću od nekoliko stotina metara, a na Uralu, gdje su iste naslage snažno nabrane, njihova debljina se na nekim mjestima povećava na 5-6 kilometara. Ovo ukazuje na to da kada su se sedimenti iste starosti akumulirali na platformi i u područjima naborane zone, zemljina kora se vrlo malo savijala na platformi i mnogo više savijala u zoni nabora. Stoga na platformi nije bilo mjesta za nakupljanje tako debelih formacija koje bi se mogle akumulirati u dubokim koritima zemljine kore u naboranim zonama.

Unutar platformi i naboranih zona, debljina akumuliranih sedimentnih stijena ne ostaje svugdje ista. Razlikuje se od lokacije do stranice. Ali na platformama ove promjene su glatke, postepene i male. Oni ukazuju na to da je platforma prilikom akumulacije sedimenata mjestimično malo više, mjestimično nešto manje spuštala, a u njenom temelju su se formirale široke blage depresije (sineklize) koje su razdvojene jednako blagim izdizanjima (anteklizama). Nasuprot tome, u naboranim zonama debljina sedimentnih stijena iste starosti varira od lokaliteta do lokaliteta vrlo oštro, na kratkim udaljenostima, ponekad se povećava na nekoliko kilometara, ponekad se smanjuje na nekoliko stotina ili desetina metara, ili čak nestaje. To ukazuje na to da su se tokom akumulacije sedimenata u zoni nabora, neka područja snažno i duboko povukla, druga su malo popustila ili čak uopće nisu popustila, a druga su se istovremeno snažno podigla, o čemu svjedoče krupni sedimenti pronađeni pored njih. , nastao kao rezultat erozije izdignutih područja. Značajno je da su sva ta područja, koja su bila intenzivno opuštena i intenzivno uzdignuta, bila uska i locirana u obliku traka tijesno jedna uz drugu, što je dovelo do vrlo velikih kontrasta u kretanjima zemljine kore na bliskim udaljenostima.

Imajući u vidu sve naznačene karakteristike kretanja zemljine kore: veoma kontrastna i jaka spuštanja i izdizanja, snažno nabiranje, snažnu magmatsku aktivnost, odnosno sve karakteristike istorijskog razvoja naboranih zona, ove zone se obično nazivaju geosinklinale, rezervišući naziv "preklopljena zona" samo za karakterizaciju njihove moderne strukture, koja je rezultat svih prethodnih turbulentnih dešavanja u zemljinoj kori. Nastavit ćemo koristiti izraz "geosinklinala" kada ne govorimo o modernoj strukturi naborane zone, već o karakteristikama njenog prethodnog razvoja.

Platforme i nabrane zone značajno se razlikuju jedna od druge po mineralnim resursima koji se nalaze na njihovoj teritoriji. Na platformama se nalazi mala magmatska stijena koja je uvučena u mirne slojeve sedimentnih stijena. Stoga se minerali magmatskog porijekla rijetko nalaze na platformama. Ali u mirno ležećim sedimentnim slojevima platforme, ugalj, nafta, prirodni gasovi, kao i kamena so, gips, građevinski materijali itd. U naboranim zonama prednost je na strani magmatskih minerala. Ovo - razni metali, koji su nastali u različitim fazama skrućivanja magma komora.

Međutim, kada govorimo o pretežnoj zatvorenosti sedimentnih minerala na platforme, ne smijemo zaboraviti da je riječ o slojevima koji tiho leže, a ne o onim visoko metamorfoziranim i zgužvanim kristalnim stijenama drevnih „naboranih temelja“ platformi, koje se najbolje vidi na "štitovima". Ove podrumske stijene odražavaju doba kada platforma još nije bila ovdje, ali je postojala geosinklinala. Stoga su minerali pronađeni u naboranom podrumu geosinklinalnog tipa, odnosno pretežno magmatski. Shodno tome, na platformama postoje, takoreći, dva sprata minerala: donji sprat je antički, pripada temelju, geosinklinalan; karakteriziraju ga metalne rude; potkrovlje- sama platforma, koja pripada pokrovu sedimentnih stijena koje mirno leže na temelju; to su sedimentni, odnosno pretežno nemetalni minerali.

Treba reći nekoliko riječi o naborima.

Snažno preklapanje u preklopljenim zonama i slabo savijanje na platformama spomenuto je gore. Treba napomenuti da se ne radi samo o različitim intenzitetima preklapanja, već i o tome da se naborane zone i platforme karakterišu naborima različitih tipova. U preklopljenim zonama, nabori su tipa koji se nazivaju linearni ili potpuni. To su dugi uski nabori koji, poput valova, slijede jedan drugog, graniče se jedan s drugim u krug i potpuno pokrivaju velika područja. Nabori imaju različite oblike: neki su okrugli, drugi su oštri, neki su ravni, okomiti, drugi su nagnuti. Ali svi su slični jedni drugima, i što je najvažnije, pokrivaju presavijenu zonu u kontinuiranom nizu.

Platforme imaju preklope različitog tipa. To su odvojena izolirana izdizanja slojeva. Neki od njih su u obliku stola ili, kako se kaže, u obliku sanduka ili kutije, mnogi imaju izgled blago nagnutih kupola ili osovina. Nabori ovdje nisu izduženi, kao u preklopljenoj zoni, u pruge, već su raspoređeni u složenijim oblicima ili razbacani prilično nasumično. Ovo je "isprekidano" ili preklapanje u obliku kupole.

Nabori povremenog tipa - uzvišenja grudnog koša, kupole i osovine - nalaze se ne samo na platformi, već i na rubovima preklopljenih zona. Dakle, u određenoj mjeri dolazi do postepenog prijelaza sa platformskih nabora na one koji su tipični za zone nabora.

Na platformama i na rubovima preklopljenih zona javlja se još jedna jedinstvena vrsta nabora - takozvane „dijapirične kupole“. Nastaju tamo gdje na određenoj dubini leže debeli slojevi kamene soli, gipsa ili meke gline. Specifična težina kamene soli je manja od specifična gravitacija ostale sedimentne stijene (kamena sol 2.1, pijesak i glina 2.3). Tako lakša sol završava ispod težih glina, pijeska i krečnjaka. Zahvaljujući sposobnosti stijene polako plastično deformišući pod uticajem malih mehaničkih sila (fenomen puzanja pomenut gore), sol ima tendenciju da ispliva na površinu, probijajući i razbacujući prekrivene teže slojeve. Tome pomaže činjenica da je so pod pritiskom izuzetno tečna i istovremeno izdržljiva: lako teče, ali se ne lomi. Sol ispliva u obliku stubova. Istovremeno podiže slojeve iznad, savija ih u obliku kupole i, stršeći prema gore, uzrokuje njihovo cijepanje u zasebne dijelove. Stoga na površini takve dijapirne kupole često imaju izgled „slomljene ploče“. Na sličan način formiraju se dijapirni nabori, u čijim "probijajućim jezgramima" ne nalazimo sol, već meku glinu. Ali glineni dijapirični nabori obično ne izgledaju kao okrugli stupovi, poput slanih dijapirnih kupola, već prilično dugi izduženi grebeni.

Kupole (uključujući dijapirne) i okna pronađena na platformama igraju veliku ulogu u formiranju akumulacija nafte i plina. U naboranim zonama, mineralna ležišta su uglavnom ograničena na pukotine.

Okrenimo se sada dubljim slojevima zemljine kore. Morat ćemo napustiti područje koje poznajemo iz direktnih osmatranja s površine i otići na mjesto gdje se informacije mogu dobiti samo geofizičkim istraživanjima.

Kao što je već pomenuto, metamorfne stene arhejske starosti leže najdublje u vidljivom delu zemljine kore. Među njima su najčešći gnajsovi i graniti. Posmatranja pokazuju da što dublji dio zemljine kore promatramo na površini, to više granita nailazimo. Stoga se može misliti da bismo čak i dublje - nekoliko kilometara ispod površine kristalnih štitova ili oko 10 km ispod površine platformi i naboranih zona - naišli na kontinuirani sloj granita ispod kontinenata. Gornja površina ovog granitnog sloja je vrlo neravna: ili se uzdiže do dnevne površine, ili pada 5-10 km ispod nje.

O dubini donje površine ovog sloja možemo samo nagađati na osnovu nekih podataka o brzini širenja elastičnih seizmičkih vibracija u zemljinoj kori. Brzina kretanja takozvanih longitudinalnih seizmičkih talasa u granitima je u prosjeku oko 5 km/sec.

IN longitudinalni talasi ah, oscilacije čestica se javljaju u smjeru kretanja valova: naprijed i nazad. Takozvane poprečne talase karakterišu oscilacije u pravcu kretanja talasa: gore - dole ili desno - levo.

Ali na više mjesta je otkriveno da na dubini od 10, 15, 20 km brzina širenja istih uzdužnih seizmičkih valova postaje veća i dostiže 6 ili 6,5 km/sec. Budući da je ova brzina previsoka za granit i blizu je brzini širenja elastičnih vibracija, što karakteriše stijenu kao što je bazalt u laboratorijskim ispitivanjima, sloj zemljine kore sa većom brzinom širenja seizmičkih valova naziva se bazalt. IN različitim oblastima počinje na različitim dubinama - obično 15 ili 20 km dubine, ali u nekim područjima dolazi mnogo bliže površini, a može doći do 6-8 km dubok bunar.

Međutim, do sada nijedna bušotina nije prodrla u bazaltni sloj i niko nije vidio stijene koje leže u ovom sloju. Jesu li ovo zaista bazalti? Izražene su sumnje u ovo. Neki ljudi misle da ćemo umjesto bazalta tamo pronaći iste gnajsove, granite i metamorfne stijene koje su karakteristične za gornji sloj granita, ali koje su na većim dubinama snažno zbijene pritiskom gornjih stijena, a time i brzinom širenja. seizmičkih talasa u njima je veća. Rješenje ovog pitanja je od velikog interesa i ne samo teorijsko: negdje u donjem dijelu granita i gornjem dijelu bazaltnih slojeva odvijaju se procesi nastajanja granita i nukleacije tih vrućih otopina i plinova iz kojih dolaze različiti rudni minerali. kristaliziraju gore, kako se kreću na površinu. Znati šta je zapravo bazaltni sloj znači bolje razumjeti procese nastanka metalnih ruda u zemljinoj kori i zakone njihove distribucije. Zato projekat bušenja ultra dubokih bušotina za proučavanje strukture cijelog granita i barem gornjeg dijela bazaltnog sloja zaslužuje svaku podršku.

Bazaltni sloj je donji sloj kontinentalne zemljine kore. Ispod njega je od dubljih dijelova Zemlje odvojena vrlo oštrom podjelom tzv Mohorovičić sekcija(nazvan po jugoslovenskom seizmologu koji je otkrio postojanje ovog odseka početkom našeg veka). Na ovoj Mohorovičićevoj dionici (ili skraćeno Moho) brzina longitudinalnih seizmičkih valova se naglo mijenja: iznad dionice obično iznosi 6,5 km/sec, a neposredno ispod nje raste na 8 km/sec. Ovaj dio se smatra donjom granicom zemljine kore. Njegova udaljenost od površine je, dakle, debljina zemljine kore. Zapažanja pokazuju da je debljina kore ispod kontinenata daleko od ujednačene. U prosjeku je 35 km, ali se pod planinama povećava na 50, 60 pa čak i 70 km. Štoviše, što su planine više, to je Zemljina kora deblja: velika izbočina zemljine površine prema gore odgovara mnogo većoj izbočini prema dolje; Dakle, planine imaju, takoreći, "korijene" koje se spuštaju duboko u dublje slojeve Zemlje. Pod ravnicama je, naprotiv, debljina kore manja od prosjeka. Relativna uloga slojeva granita i bazalta u dijelu zemljine kore također varira od regije do regije. Posebno je zanimljivo da se pod nekim planinama "korijeni" formiraju uglavnom zbog povećanja debljine sloja granita, a ispod drugih - zbog povećanja debljine bazaltnog sloja. Prvi slučaj se opaža, na primjer, na Kavkazu, drugi - u Tien Shanu. Dalje ćemo vidjeti da je porijeklo ovih planina drugačije; ovo je takođe uticalo drugačija struktura ispod njih je zemljina kora.

Posebno treba istaći jedno svojstvo zemljine kore, usko povezano sa "korijenima" planina: to je takozvana izostazija, ili ravnoteža. Posmatranja veličine sile gravitacije na površini Zemlje pokazuju, kao što smo vidjeli, prisustvo nekih fluktuacija ove vrijednosti od mjesta do mjesta, odnosno postojanje određenih anomalija gravitacije. Međutim, ove anomalije (nakon oduzimanja uticaja geografskog i visinskog položaja tačke posmatranja) su izuzetno male; mogu uzrokovati promjenu tjelesne težine za samo nekoliko grama. Ovakva odstupanja od normalne gravitacije su izuzetno mala u odnosu na ona koja bi se mogla očekivati ​​imajući u vidu topografiju zemljine površine. U stvari, da su planinski lanci gomila suvišnih masa na površini Zemlje, tada bi te mase morale stvoriti jaču privlačnost. Naprotiv, iznad mora, gdje je umjesto gustih stijena tijelo koje privlači manje gusta voda, sila gravitacije trebala bi oslabiti.

U stvarnosti takvih razlika nema. Sila gravitacije ne postaje veća u planinama, a manja na moru, svuda je približno ista, a uočena odstupanja od prosječne vrijednosti znatno su manja od uticaja koji bi neravan teren ili zamjena stijena morskom vodom imao. Odavde je moguć samo jedan zaključak: dodatne mase na površini koje formiraju grebene moraju odgovarati nedostatku masa na dubini; samo u ovom slučaju ukupna masa i opšta privlačnost stijena koje se nalaze ispod planina neće premašiti normalnu vrijednost. Naprotiv, nedostatak masa na površini u morima mora odgovarati nekim težim masama na dubini. Navedene promjene debljine kore ispod planina i ravnica upravo odgovaraju ovim uslovima. Prosječna gustina stena zemljine kore je 2,7. Ispod zemljine kore, odmah ispod Mohoa, materijala ima više velika gustoća, dostižući 3.3. Stoga, tamo gdje je zemljina kora tanja (ispod nizina), teški subcrustalni „supstrat“ se približava površini i svojim privlačnim utjecajem nadoknađuje „nedostatak“ mase na površini. Naprotiv, u planinama povećanje debljine lake kore smanjuje ukupnu silu privlačenja, čime se nadoknađuje povećanje privlačnosti uzrokovano dodatnim površinskim masama. Stvaraju se uslovi pod kojima se čini da zemljina kora lebdi na teškoj podlozi, kao ledena ploha na vodi: deblja ledena plava tone dublje u vodu, ali i viri više iznad nje; tanja ledena ploha manje tone, ali i manje strši.

Ovakvo ponašanje ledenih ploha odgovara dobro poznatom Arhimedovom zakonu, koji određuje ravnotežu plutajućih tijela. Zemljina kora se također povinuje istom zakonu: tamo gdje je deblja, ulazi dublje u podlogu u obliku „korijena“, ali i više strši na površini; gdje je kora tanja, teški supstrat se približava površini, a površina kore je relativno spuštena i formira ili ravnicu ili dno mora. Dakle, stanje korteksa odgovara ravnoteži lebdećih tijela, zbog čega se ovo stanje naziva izostazija.

Treba napomenuti da je zaključak o ravnoteži zemljine kore u odnosu na njenu gravitaciju i supstrat validan ako se uzme u obzir prosječna debljina kore i prosječna visina njene površine za velike površine - nekoliko stotina kilometara u prečniku. . Ako razjasnimo ponašanje mnogo manjih dijelova zemljine kore, otkrit ćemo odstupanja od ravnoteže, neslaganja između debljine kore i visine njene površine, koja se izražavaju u obliku odgovarajućih anomalija u gravitaciji. Zamislimo veliku ledenu plohu. Njegova ravnoteža, poput tijela koje pluta na vodi, ovisit će o njegovoj prosječnoj debljini. Ali na različitim mjestima ledena ploha može imati vrlo različitu debljinu, može biti nagrizena vodom i njena donja površina može imati mnogo malih džepova i izbočina. Unutar svakog džepa ili svake izbočine, položaj leda u odnosu na vodu može se uvelike razlikovati od ravnoteže: ako izrežemo odgovarajući komad leda iz ledene plohe, on će ili potonuti dublje od okolne ledenice ili će plutati iznad njega. Ali generalno gledano, ledena ploča je u ravnoteži, a ova ravnoteža zavisi od prosječne debljine ledene površine.

Ispod zemljine kore ulazimo u sledeću, veoma moćnu ljusku Zemlje, tzv Zemljin omotač. Proteže se u unutrašnjost 2900 km. Na ovoj dubini postoji sljedeća oštra podjela u Zemljinoj supstanci, koja odvaja plašt od Zemljino jezgro. Unutar plašta, kako se produbljuje, brzina širenja seizmičkih valova raste i na dnu plašta dostiže 13,6 km/sec za longitudinalne valove. Ali povećanje ove brzine je neravnomjerno: mnogo je brže u gornjem dijelu, do dubine od oko 1000 km, a izuzetno sporo i postepeno na većim dubinama. U tom smislu, plašt se može podijeliti na dva dijela - gornji i donji plašt. Danas se gomila sve više podataka koji ukazuju da je ova podjela plašta na gornji i donji od velike fundamentalne važnosti, budući da je razvoj zemljine kore očigledno direktno povezan s procesima koji se odvijaju u gornjem plaštu. O prirodi ovih procesa će se dalje raspravljati. Donji plašt očigledno ima mali uticaj direktno na zemljinu koru.

Supstanca koja čini plašt je čvrsta. Ovo potvrđuje prirodu prolaska seizmičkih talasa kroz plašt. Relativno hemijski sastav postoje razlike u mišljenjima. Neki ljudi misle da je gornji plašt napravljen od stijene koja se zove peridotit. Ova stijena sadrži vrlo malo silicijum dioksida; osnovni sastavni dio Njegov mineral je olivin - silikat bogat gvožđem i magnezijumom. Drugi sugeriraju da je gornji plašt mnogo bogatiji silicijum dioksidom i da ima sastav sličan bazaltu, ali minerali koji čine ovaj duboki bazalt su gušći od onih u površinskom bazaltu. Na primjer, u dubokom bazaltu značajnu ulogu igraju granati - minerali s vrlo gustim "pakiranjem" atoma u kristalnoj rešetki. Takav duboki bazalt, dobiven kompresijom običnog površinskog bazalta, naziva se eklogit.

Postoje argumenti za oba gledišta. Konkretno, drugu točku gledišta potvrđuje ogroman broj bazalta koji su se izlijevali i sada izlijevaju tokom vulkanskih erupcija, vrlo jednolikih po svom hemijskom sastavu. Njihov izvor može biti samo u gornjem plaštu.

Ako se ovo gledište pokaže ispravnim, onda moramo uzeti u obzir da na Moho sekciji ne dolazi do promjene hemijskog sastava supstance, već do prelaska supstance istog hemijskog sastava u novu, gušću, “duboko” stanje, u drugu, kako kažu, “fazu”. Takvi prijelazi se nazivaju "fazni prijelazi". Ovaj prelaz zavisi od promene pritiska sa dubinom. Kada se postigne određeni pritisak, obični bazalt se pretvara u eklogit, a manje gusti feldspat zamjenjuju se gušćim granatima. Na takve prijelaze također utiče temperatura: povećanje pri istom pritisku otežava prijelaz bazalta u eklogit. Stoga donja granica zemljine kore postaje pokretna, ovisno o promjenama temperature. Ako temperatura poraste, tada se dio eklogita ponovo pretvara u obični bazalt, granica kore pada, a kora postaje deblja; u ovom slučaju, zapremina supstance se povećava za 15%. Ako se temperatura smanji, tada se pri istom pritisku dio bazalta u donjim slojevima kore pretvara u eklogit, granica kore se podiže, kora postaje tanja, a volumen materijala koji je prešao u novu fazu smanjuje se za 15%. Ovi procesi mogu objasniti oscilacije zemljine kore gore-dolje: kao rezultat njenog zadebljanja, kora će plutati i dizati se, ali kako se njena debljina smanjuje, ona će tonuti i klonuti.

Međutim, pitanje hemijskog sastava i fizičkog stanja gornjeg omotača bit će konačno riješeno, po svemu sudeći, tek kao rezultat ultradubokog bušenja, kada će bušotine, prošavši kroz cijelu koru, doći do supstancije gornjeg sloja. mantle.

Važna karakteristika strukture gornjeg plašta je „pojas za omekšavanje“ koji se nalazi na dubini između 100 i 200 km. U ovom pojasu, koji se još zove astenosfera, brzina širenja elastičnih vibracija je nešto manja nego iznad i ispod nje, a to ukazuje na nešto manje čvrsto stanje tvari. U budućnosti ćemo vidjeti da „pojas za omekšavanje“ igra veoma važnu ulogu u životu Zemlje.

U donjem plaštu materijal postaje mnogo teži. Njegova gustina se očigledno povećava na 5,6. Pretpostavlja se da se sastoji od silikata, veoma bogatih gvožđem i magnezijumom i siromašnih silicijumom. Moguće je da je željezni sulfid rasprostranjen u donjem plaštu.

Na dubini od 2900 km, kako je naznačeno, plašt završava i počinje Zemljino jezgro. Najvažnija karakteristika jezgre je da propušta uzdužne seizmičke vibracije, ali je neprobojna za poprečne vibracije. Budući da poprečne elastične vibracije prolaze kroz čvrsta tijela, ali brzo nestaju u tekućinama, dok uzdužne vibracije prolaze kroz obje čvrste tvari i tečna tijela, treba zaključiti da je Zemljino jezgro u tečnom stanju. Naravno, nije ni približno tečna kao voda; to je veoma gusta supstanca, blizu čvrstog stanja, ali ipak mnogo tečnija od supstance plašta.

Unutar jezgra se također nalazi unutrašnje jezgro ili nukleolus. Njegova gornja granica nalazi se na dubini od 5000 km, odnosno na udaljenosti od 1370 km od centra Zemlje. Ovdje postoji ne baš oštar dio, na kojem brzina seizmičkih vibracija ponovo brzo opada, a zatim, prema centru Zemlje, ponovo počinje rasti. Postoji pretpostavka da je unutrašnje jezgro čvrsto, a da je samo vanjsko jezgro tečno. Međutim, budući da potonje onemogućava prolaz poprečnih vibracija, pitanje stanja unutrašnjeg jezgra još uvijek ne može biti konačno riješeno.

Bilo je mnogo debata o hemijskom sastavu jezgra. Oni se nastavljaju do danas. Mnogi se i dalje drže starog gledišta, vjerujući da se Zemljino jezgro sastoji od željeza sa malom primjesom nikla. Prototip ove kompozicije su željezni meteoriti. Meteoriti se općenito smatraju ili kao fragmenti prethodno postojećih i raspadnutih planeta, ili kao preostala "neiskorištena" mala kosmička tijela od kojih su planete "sastavljene" prije nekoliko milijardi godina. U oba slučaja, izgleda da meteoriti predstavljaju hemijski sastav jedne ili druge ljuske planete. Kameni meteoriti vjerovatno odgovaraju hemijskom sastavu plašta, barem donjeg. Teži, željezni meteoriti odgovaraju, kako mnogi misle, dubljoj unutrašnjosti - jezgru planete.

Međutim, drugi istraživači nalaze argumente protiv ideje željeznog sastava jezgra i vjeruju da se jezgro mora sastojati od silikata, uglavnom istih onih koji čine plašt, ali da su ti silikati u "metalnom" stanju. kao rezultat ogromnog pritiska u jezgru na gornjoj granici jezgra on je jednak 1,3 miliona atmosfera, a u centru Zemlje 3 miliona atmosfera). To znači da su pod uticajem pritiska atomi silikata bili delimično uništeni i od njih su se odvojili pojedinačni elektroni koji su se mogli samostalno kretati. Ovo, kao i kod metala, neke određuje metalna svojstva jezgra: visoka gustina; električna i toplotna provodljivost dostižu 12,6 u centru Zemlje.

Konačno, postoji srednja tačka gledišta, koja sada počinje da prevladava, naime, da je unutrašnje jezgro gvožđe, a spoljno jezgro se sastoji od silikata u metalnom stanju.

Prema modernoj teoriji, Zemljino magnetsko polje je povezano sa vanjskim jezgrom. Nabijeni elektroni kreću se u vanjskom jezgru na dubini između 2900 i 5000 km, opisujući krugove ili petlje, a njihovo kretanje je ono što dovodi do magnetsko polje. Poznato je da sovjetske rakete lansirane na Mjesec nisu otkrile magnetno polje na našem prirodnom satelitu. Ovo je sasvim u skladu s pretpostavkom da Mjesec nema jezgro slično Zemljinom.

Razmotrimo sada strukturu zemljine unutrašnjosti ispod okeana.

Iako se u posljednje vrijeme, počevši od Međunarodne geofizičke godine, dno okeana i dubine Zemlje ispod okeana proučavaju izuzetno intenzivno (poznata su brojna putovanja sovjetskog istraživačkog broda Vityaz), još uvijek znamo geološka građa okeanske teritorije mnogo slabije od strukture kontinenata. Međutim, utvrđeno je da na dnu okeana nema štitova, platformi ili naboranih zona, slične teme, koji su poznati na kontinentima. Na osnovu topografije dna u okeanima, najveći elementi se mogu identifikovati kao ravnice (ili baseni), okeanski grebeni i dubokomorski rovovi.

Ravnice zauzimaju široke prostore na dnu svih okeana. Gotovo uvijek se nalaze na istoj dubini (5-5,5 km).

Okeanski grebeni su široki, valoviti grebeni. Posebno je karakterističan Atlantski greben. Proteže se od sjevera prema jugu, tačno duž srednje linije okeana, krivudajući paralelno s obalama graničnih kontinenata. Njegov vrh se obično nalazi na dubini od oko 2 km, ali se pojedinačni vrhovi uzdižu iznad nivoa mora u obliku vulkanskih ostrva (Azori, Sv. Pavle, Uzašašće, Tristan da Kunja). Island sa svojim vulkanima nalazi se na samom nastavku podvodnog grebena.

Podvodni greben u Indijskom okeanu takođe se proteže u meridijanskom pravcu duž srednje linije okeana. Na ostrvima Chagos ovaj greben se grana. Jedan od njegovih krakova ide pravo na sjever, gdje su u svom nastavku u regiji Bombaja poznati ogromni zaleđeni tokovi vulkanskih bazalta (Dekanska visoravan). Drugi krak ide na sjeverozapad i gubi se prije ulaska u Crveno more.

Atlantski i indijski podmorski greben su povezani. Zauzvrat, Indijski greben se povezuje sa istočnopacifičkim podvodnim grebenom. Potonji se proteže u geografskom pravcu južno od Novog Zelanda, ali na meridijanu od 120° zapadne geografske dužine naglo skreće prema sjeveru. Približava se obalama Meksika i ovdje se gubi u plitkim vodama prije ulaska u Kalifornijski zaljev.

Niz kraćih podmorskih grebena zauzima centralni Pacifik. Gotovo svi se protežu od jugoistoka prema sjeverozapadu. Na vrhu jednog takvog podvodnog grebena nalaze se Havajska ostrva, na vrhovima ostalih brojni arhipelazi manjih ostrva.

Primjer podvodnog okeanskog grebena je i greben Lomonosov, koji su otkrili sovjetski naučnici u Arktičkom okeanu.

Gotovo svi veliki podvodni grebeni su međusobno povezani i formiraju, takoreći, unificirani sistem. Još uvijek nije jasan odnos grebena Lomonosova sa drugim grebenima.

Duboki okeanski rovovi su uski (100-300 km) i dugi (nekoliko hiljada kilometara) rovovi na dnu okeana, unutar kojih se uočavaju maksimalne dubine. Upravo u jednoj od ovih rupa, Marijani, sovjetski ekspedicijski brod „Vityaz“ pronašao je najveću dubinu Svjetskog okeana, koja je dostigla 11.034 m. Dubokomorske udarne rupe nalaze se duž periferije okeana. Najčešće graniče s otočnim lukovima. Potonji na više mjesta jesu karakteristična karakteristika strukture prelaznih zona između kontinenata i okeana. Ostrvski lukovi su posebno rasprostranjeni duž zapadne periferije Tihog okeana - između okeana, s jedne strane, i Azije i Australije, s druge. Od sjevera prema jugu, lukovi Aleutskog, Kurilskog, Japanskog, Bonino-Marianskog, Filipinskog, Tonga, Kermadec i Novog Zelanda spuštaju se poput vijenaca. Gotovo svi ovi lukovi su sa vanjske (konveksne) strane omeđeni dubokomorskim udarnim rupama. Ista rupa graniči sa otočnim lukom Antila u Srednjoj Americi. Još jedna udarna rupa graniči sa strane Indijski okean ostrvski luk Indonezije. Neke udarne rupe, koje se nalaze na periferiji okeana, nisu povezane s otočnim lukovima. Ovo je, na primjer, Atacama Pothole na obali Južne Amerike. Periferni položaj dubokomorskih udarnih rupa, naravno, nije slučajan.

Pričamo o tome geološka struktura dno oceana, prije svega, treba napomenuti da je na otvorenom oceanu debljina labavih sedimenata nakupljenih na dnu mala - ne više od kilometra, a često i manje. Ovi sedimenti se sastoje od vrlo tankih vapnenačkih mulja, formiranih uglavnom od mikroskopski malih školjki jednoćelijskih organizama - globigerina, kao i takozvanih crvenih dubokomorskih glina koje sadrže sitna zrna željeza i manganovih oksida. Nedavno su na mnogim mjestima, na velikim udaljenostima od obale, otkriveni čitavi pojasevi sedimenata klastičnog porijekla - pijesci. Oni su jasno donijeti u ova područja okeana iz obalnih područja i njihovo postojanje ukazuje na prisustvo jakih dubokomorskih struja u okeanima.

Druga karakteristika je ogroman i široko rasprostranjen razvoj tragova vulkanske aktivnosti. Na dnu svih okeana je poznato veliki broj ogromne planine u obliku kupa; ovo su ugasli drevni vulkani. Postoji mnogo dna okeana i aktivnih vulkana. Iz ovih vulkana izbijali su i eruptiraju samo bazalti, a pritom su po svom sastavu vrlo monotoni, svuda isti. Duž periferije okeana, na otočnim lukovima, poznate su i druge lave koje sadrže više silicijuma - andeziti, ali u srednjim dijelovima okeana vulkanske erupcije su samo bazaltne. Općenito, u srednjim dijelovima okeana gotovo da nema drugih čvrstih stijena osim bazalta. Oceanografsko jaružanje oduvijek je podizalo samo fragmente bazalta sa dna, sa izuzetkom nekih sedimentnih stijena. Vrijedi spomenuti i duboke, ogromne širinske pukotine, duge nekoliko hiljada kilometara, koje prosijeku dno sjeveroistočnog dijela Tihog okeana. Oštre izbočine na dnu okeana mogu se pratiti duž ovih pukotina.

Duboka struktura zemljine kore u okeanu je mnogo jednostavnija nego ispod kontinenata. U okeanima nema granitnog sloja, a labavi sedimenti leže direktno na bazaltnom sloju čija je debljina mnogo manja nego na kontinentima: obično je samo 5 km. Dakle, čvrsti dio zemljine kore u oceanima sastoji se od jednog kilometra rastresitih sedimenata i pet kilometara bazaltnog sloja. Činjenica da se ovaj sloj zapravo sastoji od bazalta mnogo je vjerovatnije za oceane nego za kontinente, s obzirom na rasprostranjenu rasprostranjenost bazalta na dnu oceana i na okeanskim ostrvima. Ako tome dodamo pet kilometara prosječne debljine sloja okeanska voda, tada će dubina donje granice zemljine kore (Moho dio) ispod okeana biti samo 11 km - mnogo manje nego ispod kontinenata. Dakle, okeanska kora je tanja od kontinentalne kore. Zbog toga Američki inženjeri i počeo bušiti kroz čitavu zemljinu koru upravo u okeanu, sa plutajuće bušaće platforme, nadajući se da će tamo lakše doći do gornjih slojeva plašta i saznati njihov sastav.

Postoje dokazi koji ukazuju na to da okeanska kora postaje sve deblja ispod podmorskih grebena. Tamo je njegova debljina 20-25 km i ostaje bazaltna. Zanimljivo je da kora ima okeansku strukturu ne samo ispod otvorenih okeana, već i ispod nekih dubokih mora: bazaltna kora i odsustvo granitnog sloja ustanovljeni su ispod dubokog dela Crnog mora, ispod Južnog Kaspijskog mora, ispod najdublji rovovi Karipskog mora, ispod Japanskog mora i na drugim mjestima. Mora srednje dubine takođe imaju srednju strukturu kore: kora ispod je tanja od tipične kontinentalne kore, ali deblja od okeanske kore; ima i granitne i bazaltne slojeve, ali je granitni sloj mnogo tanji nego na kontinentu. Takva srednja kora uočena je u plitkim područjima Karipskog mora, Ohotskog mora i na drugim mjestima.

Struktura plašta i jezgra ispod okeana općenito je slična njihovoj strukturi ispod kontinenata. Razlika se uočava u gornjem plaštu: „pojas omekšavanja“ (astenosfera) ispod okeana je deblji nego ispod kontinenata; Pod okeanima ovaj pojas počinje već na dubini od 50 km i nastavlja se do dubine od 400 km, dok je na kontinentima koncentrisan između 100 i 200 km dubine. Dakle, razlike u strukturi između kontinenata i okeana protežu se ne samo kroz cijelu debljinu zemljine kore, već iu gornji plašt do dubine od najmanje 400 km. Dublje - u donjim slojevima gornjeg plašta, u donjem plaštu, u vanjskom i unutrašnjem jezgru - još uvijek nisu pronađene promjene u strukturi u horizontalnom smjeru, nikakve razlike između kontinentalnog i oceanskog sektora Zemlje.

U zaključku, recimo nekoliko riječi o nekima opšta svojstva globus.

Zemljina kugla zrači toplinom. Stalni tok toplote teče iz unutrašnjosti Zemlje ka površini. S tim u vezi, postoji takozvani temperaturni gradijent - povećanje temperature sa dubinom. U prosjeku, ovaj gradijent se uzima kao 30° na 1 km, odnosno, sa produbljivanjem od 1 km temperatura se povećava za 30° Celzijusa. Ovaj gradijent, međutim, veoma varira od mesta do mesta. Štaviše, ispravan je samo za najpovršnije dijelove zemljine kore. Ako bi ostala ista sve do centra Zemlje, tada bi u unutrašnjim dijelovima Zemlje temperatura bila toliko visoka da bi naša planeta jednostavno eksplodirala. Sada nema sumnje da sa dubinom temperatura raste sve sporije i sporije. U donjem plaštu i jezgru se vrlo malo povećava i u centru Zemlje, po svemu sudeći, ne prelazi 4000°.

Na osnovu temperaturnog gradijenta blizu površine, kao i toplotne provodljivosti stijena, moguće je izračunati koliko topline teče iz dubine prema van. Ispostavilo se da svake sekunde Zemlja gubi 6 ∙ 10 12 kalorija sa svoje cijele površine. Nedavno je napravljeno dosta mjerenja veličine toplotnog toka Zemlje na različitim mjestima -na kontinentima i na dnu okeana. Pokazalo se da je u prosjeku protok topline 1,2 ∙ 10 -6 cal/cm 2 u sekundi. U nekim od najčešćih slučajeva fluktuira između 0,5 i 3 ∙ 10 -6 cal/cm 2 u sekundi, a nema razlike u oslobađanju topline na kontinentima i u oceanu. Međutim, na ovoj jednoličnoj pozadini otkrivene su anomalne zone - s vrlo visokim prijenosom topline, 10 puta većim od normalnog protoka topline. Takve zone su podvodni okeanski grebeni. Posebno su mnoga mjerenja obavljena na istočno-pacifičkom grebenu.

Ova zapažanja postavljaju interesantno pitanje za geofizičare. Sada je sasvim jasno da su izvor toplote unutar Zemlje radioaktivni elementi. Prisutni su u svim stijenama, u svim materijalima na kugli zemaljskoj, a kada se raspadaju oslobađaju toplinu. Ako uzmemo u obzir prosječan sadržaj radioaktivnih elemenata u stijenama, pretpostavimo da je njihov sadržaj u omotaču jednak njihovom sadržaju u kamenim meteoritima, a sadržaj u jezgru se smatra jednakim sadržaju u željeznim meteoritima, onda ispada da je ukupna količina radioaktivnih elemenata više nego dovoljna da formira posmatrani protok toplote. Ali poznato je da graniti sadrže u prosjeku 3 puta više radioaktivnih elemenata od bazalta, te bi prema tome trebali stvarati više topline. Pošto je granitni sloj prisutan u zemljinoj kori ispod kontinenata, a odsutan ispod okeana, moglo bi se pretpostaviti da bi protok toplote na kontinentima trebao biti veći nego na dnu okeana. U stvarnosti to nije slučaj, uglavnom je protok svuda isti, ali na dnu okeana postoje zone sa nenormalno visokim termičkim protokom. U nastavku ćemo pokušati da objasnimo ovu anomaliju.

Oblik Zemlje, kao što znate, je sfera, blago spljoštena na polovima. Zbog spljoštenosti, poluprečnik od centra Zemlje do pola je 1/300 kraći od poluprečnika usmjerenog od centra prema ekvatoru. Ova razlika je otprilike 21 km. Na globusu promjera 1 m bit će nešto više od jednog i pol milimetra i praktički je nevidljiv. Izračunato je da će tečna lopta veličine Zemlje, koja se okreće istom brzinom, poprimiti ovaj oblik. To znači da se, zahvaljujući svojstvu puzanja, o kojem smo gore govorili, materijal Zemlje, podvrgnut veoma dugotrajnom uticaju centrifugalne sile, deformisao i poprimio takav ravnotežni oblik da (naravno, mnogo brže). ) uzimala bi tečnost.

Zanimljiva je nedosljednost svojstava Zemljine supstance. Elastične vibracije uzrokovane potresima šire se u njemu kao u vrlo čvrstom tijelu, a pred centrifugalnom silom dugog djelovanja ista se tvar ponaša kao vrlo pokretna tekućina. Takva nedosljednost je uobičajena za mnoga tijela: ispadaju čvrsta kada na njih djeluje kratkotrajna sila, udar sličan seizmičkom udaru, a postaju plastični kada sila djeluje na njih polako, postepeno. Ovo svojstvo je već spomenuto kada se opisuje urušavanje slojeva tvrdih stijena u nabore. Međutim, nedavno su se pojavili podaci koji sugeriraju da se Zemljina supstanca prilagođava djelovanju centrifugalne sile s određenim zakašnjenjem. Činjenica je da Zemlja postepeno usporava svoju rotaciju. Razlog tome su morske plime uzrokovane privlačenjem Mjeseca. Na površini Svjetskog okeana uvijek postoje dvije izbočine, od kojih je jedna okrenuta prema Mjesecu, a druga u suprotnom smjeru. Ove izbočine se kreću po površini zbog rotacije Zemlje. Ali zbog inercije i viskoznosti vode, vrh ispupčenja okrenut prema Mjesecu uvijek malo kasni, uvijek malo pomaknut u smjeru Zemljine rotacije. Dakle, Mjesec privlači val ne okomito na površinu zemlje, već duž blago nagnute linije. Upravo taj nagib uzrokuje da Mjesečeva gravitacija malo uspori Zemljinu rotaciju. Vrlo je malo kočenja. Zahvaljujući tome, dan se povećava za dvije hiljaditi dio sekunde svakih 100 godina. Ako je ova stopa usporavanja ostala nepromijenjena kroz geološko vrijeme, onda je u periodu jure dan bio kraći za jedan sat, a prije dvije milijarde godina - na kraju arhejske ere - Zemlja se rotirala dvostruko brže.

Zajedno sa usporavanjem rotacije, centrifugalna sila bi se također trebala smanjiti; stoga bi se oblik Zemlje trebao promijeniti - njena ravnost bi se trebala postepeno smanjivati. Međutim, proračuni pokazuju da trenutno posmatrani oblik Zemlje ne odgovara trenutnoj brzini njene rotacije, već onoj koja je bila prije otprilike 10 miliona godina. Supstanca Zemlje, iako fluidna u uslovima dugotrajnog pritiska, ima značajan viskozitet, veliko unutrašnje trenje i stoga se pokorava novim mehaničkim uslovima sa primetnim zakašnjenjem.

U zaključku, da ukažemo na neke zanimljive posljedice potresa. Vibracije uzrokovane običnim potresima imaju različite periode. Neki zemljotresi imaju kratak period - oko sekunde. Registriranje takvih vibracija je izuzetno važno za proučavanje potresa koji su se dogodili u blizini seizmičke stanice, odnosno lokalnih potresa. Sa udaljenosti od izvora potresa, takve vibracije brzo nestaju. Naprotiv, oscilacije sa dugim periodom (18-20 sekundi) su se širile daleko; tokom zemljotresa velika snaga mogu proći kroz globus ili ga obići po površini. Takve vibracije se bilježe na mnogim seizmičkim stanicama i pogodne su za proučavanje udaljenih potresa. Uz pomoć dugoperiodičnih oscilacija moskovska seizmička stanica može snimiti potrese u južna amerika ili na Filipinima.

Posljednjih godina otkrivene su oscilacije uzrokovane potresima s vrlo dugim periodima od otprilike sat vremena. Ultradugi seizmički talasi, na primer, nastali su snažnim zemljotresom u Čileu 1960. Takvi talasi, pre nego što izumru, kruže oko sveta sedam do osam puta, pa čak i više.

Proračuni pokazuju da su ultradugi valovi uzrokovani vibracijama cijele kugle. Energija nekih potresa je toliko velika da se čini da potresaju čitav globus, uzrokujući da pulsira kao cjelina. Istina, amplituda takvih oscilacija je beznačajna: daleko od izvora potresa, može se primijetiti samo osjetljivim instrumentima i potpuno nestaje u roku od nekoliko dana. Međutim, fenomen “drhtanja” cijele Zemlje u cjelini ne može a da ne ostavi utisak. Opće vibracije cijele Zemlje pokazale su se korisnim u određivanju nekih fizičkih svojstava globusa.

Karakteristična karakteristika evolucije Zemlje je diferencijacija materije, čiji je izraz struktura ljuske naše planete. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera čine glavne ljuske Zemlje, koje se razlikuju po hemijskom sastavu, debljini i stanju materije.

Unutrašnja struktura Zemlje

Hemijski sastav Zemlje(Sl. 1) slično sastavu drugih planeta zemaljska grupa, kao što su Venera ili Mars.

Generalno, preovlađuju elementi kao što su gvožđe, kiseonik, silicijum, magnezijum i nikl. Sadržaj lakih elemenata je nizak. Prosječna gustina Zemljine supstance je 5,5 g/cm 3 .

Postoji vrlo malo pouzdanih podataka o unutrašnjoj strukturi Zemlje. Pogledajmo sl. 2. On portretira unutrašnja struktura Zemlja. Zemlja se sastoji od kore, plašta i jezgra.

Rice. 1. Hemijski sastav Zemlje

Rice. 2. Unutrašnja struktura Zemlje

Core

Core(Sl. 3) nalazi se u centru Zemlje, njegov radijus je oko 3,5 hiljada km. Temperatura jezgra dostiže 10.000 K, odnosno viša je od temperature vanjskih slojeva Sunca, a njegova gustina je 13 g/cm 3 (uporedi: voda - 1 g/cm 3). Vjeruje se da je jezgro sastavljeno od legura željeza i nikla.

Vanjsko jezgro Zemlje ima veću debljinu od unutrašnjeg jezgra (radijus 2200 km) i nalazi se u tečnom (rastopljenom) stanju. Unutrašnje jezgro je podložno ogromnom pritisku. Supstance koje ga čine su u čvrstom stanju.

Mantle

Mantle- Zemljina geosfera, koja okružuje jezgro i čini 83% zapremine naše planete (vidi sliku 3). Njegova donja granica nalazi se na dubini od 2900 km. Plašt je podijeljen na manje gust i plastičan gornji dio (800-900 km), od kojeg se formira magma(u prijevodu s grčkog znači "gusta mast"; ovo je rastopljena tvar unutrašnjosti zemlje - mješavina kemijskih spojeva i elemenata, uključujući plinove, u posebnom polutečnom stanju); i kristalni donji, debljine oko 2000 km.

Rice. 3. Građa Zemlje: jezgro, plašt i kora

Zemljina kora

Zemljina kora - spoljni omotač litosfere (vidi sliku 3). Njegova gustina je otprilike dva puta manja od prosječne gustine Zemlje - 3 g/cm 3 .

Odvaja zemljinu koru od plašta Mohorovičić granica(često se naziva Moho granica), karakterizirano naglim povećanjem brzina seizmičkih valova. Postavio ju je 1909. godine hrvatski naučnik Andrej Mohorovičić (1857- 1936).

Budući da procesi koji se odvijaju u najgornjem dijelu plašta utiču na kretanje materije u zemljinoj kori, oni se objedinjuju pod opštim nazivom litosfera(kamena školjka). Debljina litosfere kreće se od 50 do 200 km.

Ispod se nalazi litosfera astenosfera- manje tvrda i manje viskozna, ali više plastična ljuska s temperaturom od 1200°C. Može preći Moho granicu, prodrijeti u zemljinu koru. Astenosfera je izvor vulkanizma. Sadrži džepove rastopljene magme, koja prodire u zemljinu koru ili se izliva na površinu zemlje.

Sastav i struktura zemljine kore

U poređenju sa plaštom i jezgrom, zemljina kora je veoma tanak, tvrd i krhak sloj. Sastoji se od lakše supstance, koja trenutno sadrži oko 90 prirodnih hemijskih elemenata. Ovi elementi nisu podjednako zastupljeni u zemljinoj kori. Sedam elemenata - kiseonik, aluminijum, gvožđe, kalcijum, natrijum, kalijum i magnezijum - čine 98% mase zemljine kore (vidi sliku 5).

Neobične kombinacije hemijskih elemenata formiraju različite stijene i minerale. Najstariji od njih stari su najmanje 4,5 milijardi godina.

Rice. 4. Struktura zemljine kore

Rice. 5. Sastav zemljine kore

Mineral je relativno homogeno prirodno tijelo po svom sastavu i svojstvima, formirano kako u dubinama tako i na površini litosfere. Primeri minerala su dijamant, kvarc, gips, talk, itd. (Karakteristike fizičkih svojstava različitih minerala ćete naći u Dodatku 2.) Sastav minerala na Zemlji prikazan je na Sl. 6.

Rice. 6. General mineralni sastav zemlja

Kamenje sastoje se od minerala. Mogu se sastojati od jednog ili više minerala.

sedimentne stijene - glina, krečnjak, kreda, pješčenjak itd. - nastali su taloženjem tvari u vodenoj sredini i na kopnu. Leže u slojevima. Geolozi ih nazivaju stranicama istorije Zemlje, jer mogu da uče prirodni uslovi koji su postojali na našoj planeti u davna vremena.

Među sedimentnim stijenama razlikuju se organogene i anorganogene (klastične i kemogene).

Organogena Stijene nastaju kao rezultat nakupljanja životinjskih i biljnih ostataka.

Klastične stene nastaju kao rezultat trošenja, uništavanja vodom, ledom ili vjetrom produkata razaranja prethodno formiranih stijena (tablica 1).

Tabela 1. Klastične stijene ovisno o veličini fragmenata

Chemogenic Stijene nastaju kao rezultat taloženja tvari otopljenih u njima iz voda mora i jezera.

U debljini zemljine kore nastaje magma magmatskim stenama(Sl. 7), na primjer granit i bazalt.

Sedimentne i magmatske stijene, kada su potopljene na velike dubine pod utjecajem pritiska i visokih temperatura, podliježu značajnim promjenama, pretvarajući se u metamorfne stene. Na primjer, krečnjak se pretvara u mermer, kvarcni peščar u kvarcit.

Struktura zemljine kore podijeljena je na tri sloja: sedimentni, granit i bazalt.

Sedimentni sloj(vidi sliku 8) formiraju uglavnom sedimentne stijene. Ovdje prevladavaju gline i škriljci, a široko su zastupljene pješčane, karbonatne i vulkanske stijene. U sedimentnom sloju postoje naslage takvih mineral, kao ugalj, gas, nafta. Svi su organskog porijekla. Na primjer, ugalj je proizvod transformacije biljaka drevnih vremena. Debljina sedimentnog sloja uvelike varira - od potpunog odsustva u nekim kopnenim područjima do 20-25 km u dubokim depresijama.

Rice. 7. Klasifikacija stijena prema porijeklu

Sloj "granita". sastoji se od metamorfnih i magmatskih stijena, sličnih po svojstvima granitu. Ovdje su najčešći gnajsi, graniti, kristalni škriljci itd. Granitni sloj se ne nalazi svuda, ali na kontinentima gdje je dobro izražen, on maksimalna snaga može doseći nekoliko desetina kilometara.

"Basalt" sloj formirane od stijena bliskih bazaltima. To su metamorfizovane magmatske stijene, gušće od stijena „granitnog” sloja.

Debljina i vertikalna struktura zemljine kore su različite. Postoji nekoliko tipova zemljine kore (slika 8). Prema najjednostavnijoj klasifikaciji, pravi se razlika između okeanske i kontinentalne kore.

Debljina kontinentalne i oceanske kore varira. Dakle, maksimalna debljina zemljine kore se uočava pod planinskim sistemima. To je oko 70 km. Pod ravnicama je debljina zemljine kore 30-40 km, a ispod okeana je najtanja - samo 5-10 km.

Rice. 8. Vrste zemljine kore: 1 - voda; 2- sedimentni sloj; 3—preslojavanje sedimentnih stijena i bazalta; 4 - bazalti i kristalne ultrabazične stijene; 5 – granitno-metamorfni sloj; 6 – granulit-mafični sloj; 7 - normalni plašt; 8 - dekomprimirani plašt

Razlika između kontinentalne i okeanske kore u sastavu stijena očituje se u tome što u okeanskoj kori nema granitnog sloja. I bazaltni sloj okeanske kore je veoma jedinstven. Po sastavu stijena razlikuje se od sličnog sloja kontinentalne kore.

Granica između kopna i okeana (nulta oznaka) ne bilježi prijelaz kontinentalne kore u okeansku. Zamjena kontinentalne kore okeanskom korom događa se u okeanu na dubini od približno 2450 m.

Rice. 9. Struktura kontinentalne i okeanske kore

Postoje i prijelazni tipovi zemljine kore - suboceanski i subkontinentalni.

Suboceanska kora smještene duž kontinentalnih padina i podnožja, mogu se naći u rubnim i Sredozemna mora. Predstavlja kontinentalnu koru debljine do 15-20 km.

Subkontinentalna kora smještene, na primjer, na vulkanskim otočnim lukovima.

Na osnovu materijala seizmičko sondiranje - brzina prolaska seizmičkih talasa - dobijamo podatke o dubokoj strukturi zemljine kore. Tako je superduboka Kola, koja je po prvi put omogućila da se vide uzorci stijena sa dubine veće od 12 km, donijela mnogo neočekivanih stvari. Pretpostavljalo se da bi na dubini od 7 km trebao početi “bazaltni” sloj. U stvarnosti, nije otkriven, a među stijenama su prevladavali gnajsovi.

Promjena temperature zemljine kore sa dubinom. Površinski sloj zemljine kore ima temperaturu koju određuje solarna toplota. Ovo heliometrijskog sloja(od grčkog helio - Sunce), doživljava sezonske fluktuacije temperature. Prosječna debljina mu je oko 30 m.

Ispod je još više tanki sloj, karakteristična karakteristikašto je konstantna temperatura koja odgovara prosječnoj godišnjoj temperaturi mjesta osmatranja. Dubina ovog sloja se povećava u kontinentalnoj klimi.

Još dublje u zemljinoj kori nalazi se geotermalni sloj čija je temperatura određena unutrašnjom toplinom Zemlje i raste sa dubinom.

Do povećanja temperature dolazi uglavnom zbog raspada radioaktivnih elemenata koji čine stijene, prvenstveno radijuma i uranijuma.

Količina povećanja temperature u stijenama s dubinom naziva se geotermalni gradijent. Ona varira u prilično širokom rasponu - od 0,1 do 0,01 °C/m - i zavisi od sastava stijena, uslova njihove pojave i niza drugih faktora. Pod okeanima temperatura raste brže sa dubinom nego na kontinentima. U prosjeku, na svakih 100 m dubine postaje toplije za 3 °C.

Recipročna vrijednost geotermalnog gradijenta se naziva geotermalna faza. Mjeri se u m/°C.

Toplota zemljine kore je važan izvor energije.

Dio zemljine kore koji se proteže do dubina dostupnih oblicima geološkog proučavanja utrobe zemlje. Unutrašnjost Zemlje zahtijeva posebnu zaštitu i mudro korištenje.

Koliko često, u potrazi za odgovorima na naša pitanja o tome kako svijet funkcionira, gledamo u nebo, sunce, zvijezde, gledamo daleko, daleko stotine svjetlosnih godina u potrazi za novim galaksijama. Ali, ako pogledate ispod svojih nogu, onda se ispod vaših nogu nalazi čitav podzemni svijet koji čini našu planetu - Zemlju!

Utrobe zemlje ovo je taj misteriozni svet pod našim nogama, podzemni organizam naše Zemlje, na kojoj živimo, gradimo kuće, postavljamo puteve, mostove i dugi niz hiljada godina razvijamo teritorije naše rodne planete.

Ovaj svijet su tajne dubine utrobe Zemlje!

Struktura Zemlje

Naša planeta pripada zemaljskim planetama i, kao i druge planete, sastoji se od slojeva. Površina Zemlje sastoji se od tvrde ljuske zemljine kore, dublje se nalazi izuzetno viskozan omotač, a u centru se nalazi metalno jezgro, koje se sastoji od dva dijela, vanjski je tečan, unutrašnji čvrst.

Zanimljivo je da su mnogi objekti svemira toliko dobro proučeni da svaki školarac zna za njih; oni se šalju u svemir na stotine hiljada kilometara udaljenih svemirska letjelica, ali ulazak u najdublje dubine naše planete i dalje ostaje nemoguć zadatak, pa šta se nalazi ispod površine Zemlje i dalje ostaje velika misterija.

Astronomi proučavaju svemir, dobijaju informacije o planetama i zvijezdama uprkos njihovoj ogromnoj udaljenosti. Istovremeno, na samoj Zemlji nema manje tajni nego u Univerzumu. A danas naučnici ne znaju šta se nalazi unutar naše planete. Gledajući kako se lava izliva tokom vulkanske erupcije, mogli biste pomisliti da je i Zemlja iznutra rastopljena. Ali to nije istina.

Core. Centralni dio globusa naziva se jezgro (Sl. 83). Njegov radijus je oko 3.500 km. Naučnici vjeruju da je vanjski dio jezgra u rastopljeno-tečnom stanju, a unutrašnji u čvrstom stanju. Temperatura u njemu dostiže +5.000 °C. Od jezgra do površine Zemlje temperatura i pritisak se postepeno smanjuju.

Mantle. Zemljino jezgro je prekriveno plaštom. Njegova debljina je oko 2.900 km. Plašt, kao i jezgro, nikada nije viđen. Ali pretpostavlja se da što je bliže centru Zemlje, to je veći pritisak u njoj, a temperatura - od nekoliko stotina do -2.500 ° C. Vjeruje se da je plašt čvrst, ali u isto vrijeme vruć.

Zemljina kora. Na vrhu plašta, naša planeta je prekrivena korom. Ovo je gornji čvrsti sloj Zemlje. U poređenju sa jezgrom i plaštem, zemljina kora je veoma tanka. Njegova debljina je samo 10-70 km. Ali ovo je nebeski svod po kojem hodamo, postoje rijeke, na njemu se grade gradovi.

Zemljinu koru formiraju različite supstance. Sastoji se od minerala i stijena. Neki od njih su vam već poznati (granit, pijesak, glina, treset, itd.). Minerali i stijene se razlikuju po boji, tvrdoći, strukturi, tački topljenja, rastvorljivosti u vodi i drugim svojstvima. Mnogi od njih ljudi se naširoko koriste, na primjer, kao gorivo, u građevinarstvu i za proizvodnju metala. Materijal sa sajta

Granit

Pijesak

Treset

Gornji sloj zemljine kore vidljiv je u naslagama na planinskim padinama, strmim obalama rijeka i kamenolomima (Sl. 84). A rudnici i bušotine, koje se koriste za vađenje minerala, kao što su nafta i gas, pomažu da se zaviri duboko u koru.

Zemlja je uključena u Solarni sistem zajedno sa ostalim planetama i Suncem. Spada u klasu kamenitih čvrstih planeta, koje karakterizira velika gustina i sastoji se od stijena, za razliku od plinskih divova, koji su velikih dimenzija i relativno male gustine. Štaviše, sastav planete određuje unutrašnju strukturu globusa.

Osnovni parametri planete

Prije nego što saznamo koji se slojevi razlikuju u strukturi globusa, razgovarajmo o glavnim parametrima naše planete. Zemlja se nalazi na udaljenosti od Sunca od oko 150 miliona km. Najbliže nebesko tijelo je prirodni satelit planeta - Mjesec, koji se nalazi na udaljenosti od 384 hiljade km. Sistem Zemlja-Mjesec se smatra jedinstvenim, jer je jedini na kojem planeta ima tako veliki satelit.

Zemljina masa je 5,98 x 10 27 kg, a približna zapremina je 1,083 x 10 27 kubnih metara. cm Planeta se okreće oko Sunca, kao i oko svoje ose, i ima nagib u odnosu na ravan, što određuje promenu godišnjih doba. Period okretanja oko ose je otprilike 24 sata, oko Sunca nešto više od 365 dana.

Misterije unutrašnje strukture

Prije nego što je izmišljena metoda proučavanja podzemne površine pomoću seizmičkih valova, naučnici su mogli samo da daju pretpostavke o tome kako je Zemlja funkcionisala unutra. Vremenom su razvili niz geofizičkih metoda koje su omogućile da se saznaju neke od strukturnih karakteristika planete. posebno, široka primena pronađeni seizmički valovi koji su zabilježeni kao posljedica potresa i kretanja zemljine kore. U nekim slučajevima takvi se valovi generiraju umjetno kako bi se upoznali sa situacijom na dubini na osnovu prirode njihovih refleksija.

Vrijedi to napomenuti ovu metodu omogućava vam da podatke dobijete indirektno, jer nije moguće direktno ući u dubine podzemlja. Kao rezultat toga, otkriveno je da se planeta sastoji od nekoliko slojeva koji se razlikuju po temperaturi, sastavu i pritisku. Dakle, kakva je unutrašnja struktura globusa?

Zemljina kora

Gornja čvrsta ljuska planete se zove. Njena debljina varira od 5 do 90 km, u zavisnosti od vrste, kojih ima 4. Prosečna gustina ovog sloja je 2,7 g/cm3. Najveću debljinu ima kora kontinentalnog tipa, čija debljina pod nekim planinskim sistemima dostiže 90 km. Također razlikuju one smještene ispod oceana, čija debljina doseže 10 km, prijelazne i riftogene. Prijelazni se razlikuje po tome što se nalazi na granici kontinentalne i oceanske kore. Riftovana kora nalazi se tamo gdje postoje srednjeokeanski grebeni i tanka je, dostižući samo 2 km.

Kora bilo koje vrste sastoji se od stijena 3 vrste - sedimentne, granitne i bazaltne, koje se razlikuju po gustoći, hemijskom sastavu i prirodi porijekla.

Donja granica kore nazvana je po njenom otkrivaču Mohorovičiću. Odvaja koru od donjeg sloja i karakterizira ga nagla promjena faznog stanja tvari.

Mantle

Ovaj sloj prati čvrstu koru i najveći je - njegova zapremina je otprilike 83% ukupne zapremine planete. Plašt počinje odmah nakon Moho granice i proteže se do dubine od 2900 km. Ovaj sloj se dalje dijeli na gornji, srednji i donji plašt. Karakteristika gornjeg sloja je prisustvo astenosfere - posebnog sloja u kojem je tvar u stanju niske tvrdoće. Prisustvo ovog viskoznog sloja objašnjava kretanje kontinenata. Osim toga, kada vulkani eruptiraju, tečna rastopljena supstanca koju izlijevaju dolazi iz ovog područja. Gornji plašt završava na dubini od oko 900 km, gdje počinje srednji plašt.

Posebne karakteristike ovog sloja uključuju visoke temperature i pritisak, koji se povećavaju sa povećanjem dubine. Ovo određuje posebno stanje materije plašta. Uprkos činjenici da stene imaju visoku temperaturu u dubini, one su u čvrstom stanju zbog uticaja visokog pritiska.

Procesi koji se odvijaju u plaštu

Unutrašnjost planete ima vrlo visoku temperaturu, zbog činjenice da se proces termonuklearne reakcije kontinuirano odvija u jezgru. Međutim, ugodni uslovi za život ostaju na površini. To je moguće zbog prisustva plašta, koji ima svojstva toplinske izolacije. Tako toplina koju oslobađa jezgro ulazi u njega. Zagrijana materija se diže prema gore, postepeno se hladeći, dok hladnija materija tone iz gornjih slojeva plašta. Ovaj ciklus se zove konvekcija, dešava se bez prestanka.

Struktura globusa: jezgro (spoljašnje)

Središnji dio planete je jezgro, koje počinje na dubini od približno 2900 km, odmah iza plašta. Istovremeno, jasno je podijeljen na 2 sloja - vanjski i unutrašnji. Debljina vanjskog sloja je 2200 km.

Karakteristične karakteristike vanjskog sloja jezgre su prevlast željeza i nikla u sastavu, za razliku od jedinjenja željeza i silicija, od kojih se uglavnom sastoji plašt. Supstanca u vanjskom jezgru je u tekućini stanje agregacije. Rotacija planete uzrokuje kretanje tečna supstanca jezgra, koja stvara snažno magnetsko polje. Stoga se vanjsko jezgro planete može nazvati generatorom magnetskog polja planete, koje se odbija opasne vrste kosmičko zračenje, zahvaljujući kojem život nije mogao nastati.

Unutrašnje jezgro

Unutar ljuske od tekućeg metala nalazi se čvrsto unutrašnje jezgro, čiji promjer doseže 2,5 hiljada km. Trenutno još uvijek nije temeljito proučen, a među naučnicima postoje sporovi oko procesa koji se u njemu odvijaju. To je zbog poteškoća u dobivanju podataka i mogućnosti samo korištenja indirektne metode istraživanja.

Pouzdano je poznato da je temperatura supstance u unutrašnjem jezgru najmanje 6 hiljada stepeni, međutim, uprkos tome, ona je u čvrstom stanju. Ovo je vrlo objašnjeno visokog pritiska, što sprečava ulazak supstance tečno stanje- u unutrašnjem jezgru je navodno jednak 3 miliona atm. U takvim uslovima može nastati posebno stanje materije - metalizacija, kada čak i elementi kao što su gasovi mogu dobiti svojstva metala i postati tvrdi i gusti.

Što se tiče hemijskog sastava, u istraživačkoj zajednici još uvek postoji debata o tome koji elementi čine unutrašnje jezgro. Neki naučnici sugerišu da su glavne komponente gvožđe i nikal, a drugi da komponente takođe mogu uključivati ​​sumpor, silicijum i kiseonik.

Odnos elemenata u različitim slojevima

Sastav Zemlje je veoma raznolik - sadrži gotovo sve elemente periodni sistem, međutim, njihov sadržaj u različitim slojevima je heterogen. Dakle, najmanja gustina, pa se sastoji od najlakših elemenata. Najteži elementi nalaze se u jezgru u centru planete, na visoke temperature i pritisak, osiguravajući proces nuklearna fisija. Ovaj odnos se formirao u određenom vremenskom periodu - odmah nakon formiranja planete, njegov sastav je verovatno bio homogeniji.

Na časovima geografije od učenika se može tražiti da nacrtaju strukturu globusa. Da biste se nosili s ovim zadatkom, morate se pridržavati određenog slijeda slojeva (opisano je u članku). Ako je slijed prekinut ili je jedan od slojeva propušten, tada će posao biti obavljen pogrešno. Također možete vidjeti slijed slojeva na fotografijama koje su vam predstavljene u članku.