شرح مختصری از ساختار درونی زمین. لایه های درونی و بیرونی زمین. جو زمین از چه چیزی ساخته شده است؟

یکی هست ویژگی جالبدر ساختار سیاره ما: پیچیده ترین و متنوع ترین ساختار را در لایه های سطحی ملاقات می کنیم پوسته زمین; هر چه عمیق تر به روده های زمین فرود می آییم، ساختار آن ساده تر می شود. البته می توان این ظن را بیان کرد که فقط به نظر ما اینطور است، زیرا هر چه عمیق تر می شویم اطلاعات ما تقریبی و نامشخص تر می شود. ظاهراً هنوز اینطور نیست و ساده سازی ساختار با عمق یک واقعیت عینی و مستقل از میزان دانش ماست.

ما بررسی خود را از بالا، با پیچیده ترین، آغاز خواهیم کرد لایه های بالاییپوسته زمین. این لایه ها همانطور که می دانیم عمدتاً با کمک روش های مستقیم زمین شناسی مورد مطالعه قرار می گیرند.

تقریباً دو سوم سطح زمین توسط اقیانوس ها پوشیده شده است. یک سوم در قاره ها است. ساختار پوسته زمین در زیر اقیانوس ها و قاره ها متفاوت است. بنابراین ابتدا ویژگی های قاره ها را در نظر می گیریم و سپس به اقیانوس ها می پردازیم.

در سطح زمین در قاره ها جاهای مختلفسنگ هایی در سنین مختلف یافت می شود. برخی از نواحی قاره‌ها بر روی سطح باستانی‌ترین سنگ‌ها - آرکئوزوئیک یا همانطور که معمولاً به آن‌ها گفته می‌شود، آرکئن و پروتروزوئیک تشکیل شده‌اند. آنها با هم سنگ های پیش از پالئوزوئیک یا پرکامبرین نامیده می شوند. ویژگی آنها این است که بیشتر آنها به شدت دگرگون شده اند: رس ها به شیست های دگرگونی تبدیل شده اند، ماسه سنگ ها - به کوارتزیت های کریستالی، سنگ های آهک - به مرمر تبدیل شده اند. نقش مهمی در میان این سنگ ها توسط گنیس ها، یعنی گرانیت های شیل و همچنین گرانیت های معمولی ایفا می شود. مناطقی که این کهن ترین سنگ ها به سطح می آیند توده های کریستالی یا سپرها. یک نمونه سپر بالتیک است که کارلیا، شبه جزیره کولا، تمام فنلاند و سوئد را در بر می گیرد. سپر دیگری بیشتر مناطق کانادا را پوشش می دهد. به همین ترتیب، بیشتر آفریقا مانند بسیاری از برزیل، تقریباً تمام هند و تمام استرالیای غربی یک سپر است. تمام سنگ‌های سپرهای باستانی نه تنها دگرگون شده و تبلور مجدد یافته‌اند، بلکه به شدت به چین‌های پیچیده کوچک چین خورده‌اند.

نواحی دیگر در قاره ها توسط سنگ های جوان تر - پالئوزوئیک، مزوزوئیک و سنوزوئیک در سن اشغال شده اند. اینها عمدتاً سنگهای رسوبی هستند ، اگرچه در بین آنها سنگهایی با منشاء آذرین نیز وجود دارد که به صورت گدازه های آتشفشانی به سطح می ریزند یا در عمق معینی نفوذ کرده و جامد می شوند. دو دسته از مناطق وجود دارد: در سطح برخی از لایه های سنگ های رسوبی بسیار آرام، تقریباً افقی قرار دارند و در آنها فقط چین های نادر و کوچک مشاهده می شود. در این گونه مکان ها سنگ های آذرین به خصوص سنگ های نفوذی نقش نسبتا کمی دارند. چنین مناطقی نامیده می شود بستر، زمینه. در جاهای دیگر، سنگ های رسوبی به شدت در چین ها مچاله می شوند و شکاف های عمیقی دارند. در میان آنها، سنگ های آذرین نفوذی یا فوران شده اغلب یافت می شود. این مکان ها معمولاً با کوه ها منطبق هستند. آنها نامیده می شوند مناطق چین خورده، یا ژئوسنکلین ها.

تفاوت بین سکوهای منفرد و مناطق چین خورده در سن سنگ‌ها است که آرام یا به شکل چین‌خورده مچاله شده‌اند. در میان سکوها، سکوهای باستانی خودنمایی می کنند، که تمام سنگ های پالئوزوئیک، مزوزوئیک و سنوزوئیک تقریباً به صورت افقی در بالای یک "پایه کریستالی" بسیار دگرگون شده و چین خورده متشکل از سنگ های پرکامبرین قرار دارند. نمونه ای از یک سکوی باستانی، سکوی روسی است که در آن همه لایه ها، از کامبرین شروع می شوند، به طور کلی بسیار آرام هستند.

سکوهایی وجود دارد که نه تنها لایه‌های پرکامبرین، بلکه لایه‌های کامبرین، اردویسین و سیلورین نیز به شکل چین‌خوردگی مچاله می‌شوند و سنگ‌های جوان‌تر، که از دونین شروع می‌شوند، به آرامی بالای این چین‌ها روی سطح فرسایش‌شده‌شان قرار می‌گیرند (به قول خودشان، " غیر قابل انطباق»). در جاهای دیگر، "پایه چین خورده" به جز پرکامبرین توسط تمام سنگ های پالئوزوئیک تشکیل شده است و فقط سنگ های مزوزوئیک و سنوزوئیک تقریباً افقی قرار دارند. سکوهای دو دسته آخر جوان نامیده می شوند. برخی از آنها، همانطور که می بینیم، پس از دوره سیلورین (قبل از آن مناطق چین خورده وجود داشت) و برخی دیگر - پس از پایان دوره پالئوزوئیک شکل گرفتند. بنابراین، معلوم می شود که در قاره ها سکوهایی با سنین مختلف وجود دارد که زودتر یا دیرتر تشکیل شده اند. قبل از تشکیل سکو (در برخی موارد - تا پایان دوره پروتروزوئیک، در برخی دیگر - تا پایان دوره سیلورین، در برخی دیگر - تا پایان دوران پالئوزوئیک)، ریزش شدید لایه ها به چین ها رخ داد. در پوسته زمین، سنگ های مذاب آذرین وارد آن شدند، رسوبات در معرض دگرگونی، تبلور مجدد قرار گرفتند. و تنها پس از آن آرام شد و لایه‌های بعدی سنگ‌های رسوبی که به صورت افقی در کف حوضه‌های دریا انباشته شده بودند، به طور کلی در آینده آرامش خود را حفظ کردند.

در نهایت، در جاهای دیگر، تمام لایه‌ها به شکل چین‌خوردگی مچاله می‌شوند و سنگ‌های آذرین به آن نفوذ می‌کنند - تا نئوژن.

گفتن اینکه سکوها می توانند شکل بگیرند زمان متفاوت، همچنین به سنین مختلف مناطق چین خورده اشاره می کنیم. در واقع، بر روی سپرهای بلورین باستانی، ریزش لایه ها به چین، نفوذ سنگ های آذرین و تبلور مجدد قبل از آغاز پالئوزوئیک به پایان رسید. بنابراین، سپرها مناطق چین خوردگی پرکامبرین هستند. در جایی که لایه‌ها از دوره دونین به هم نخورده بودند، چین‌خوردگی لایه‌ها به شکل چین‌خوردگی تا پایان سیلورین یا به قول خودشان تا پایان اوایل پالئوزوئیک ادامه داشت. در نتیجه، این گروه از سکوهای جوان در عین حال منطقه ای از چین خوردگی پالئوزوئیک اولیه است. تا شدن این زمان را فولدینگ کالدونین می گویند. جایی که سکو از ابتدای مزوزوئیک تشکیل شده است، ما مناطق چین خوردگی پالئوزوئیک پسین یا هرسینی را داریم. در نهایت، مناطقی که تمام لایه‌ها، تا و از جمله نئوژن، به شدت به چین خورده‌اند، نواحی جوان‌ترین چین‌خوردگی آلپ هستند که تنها لایه‌های تشکیل‌شده در کواترنر چین خورده باقی نمی‌ماند.

نقشه هایی که موقعیت سکوها و مناطق چین خورده را در سنین مختلف و برخی دیگر از ویژگی های ساختار پوسته زمین را نشان می دهند، تکتونیک نامیده می شوند (تکتونیک شاخه ای از زمین شناسی است که به بررسی حرکات و تغییر شکل های پوسته زمین می پردازد). این نقشه ها به عنوان مکمل نقشه های زمین شناسی عمل می کنند. دومی اسناد اولیه زمین شناسی هستند که به طور عینی ساختار پوسته زمین را روشن می کنند. نقشه های تکتونیکی قبلاً حاوی برخی نتیجه گیری است: در مورد سن سکوها و مناطق چین خورده، در مورد ماهیت و زمان تشکیل چین خوردگی ها، در مورد عمق زیرزمین چین خورده در زیر لایه های آرام سکوها، و غیره. اصول تدوین نقشه های زمین ساختی توسعه یافته است. در دهه 30 توسط زمین شناسان شوروی، عمدتاً آکادمیسین A. D. Arkhangelsky. نقشه های زمین ساختی پس از جنگ بزرگ میهنی اتحاد جماهیر شورویتحت هدایت آکادمیسین N. S. Shatsky گردآوری شده است. این نقشه ها به عنوان نمونه ای برای تهیه نقشه های زمین ساختی بین المللی از اروپا، سایر قاره ها و کل زمین به عنوان یک کل در نظر گرفته شده است.

ضخامت سوئیت‌های رسوبی در مکان‌هایی که به آرامی قرار دارند (یعنی روی سکوها)، و جایی که به شدت تا شده‌اند، متفاوت است. به عنوان مثال، رسوبات ژوراسیک بر روی سکوی روسیه هیچ جا ضخیم تر یا "ضخیم تر" از 200 متر نیستند، در حالی که ضخامت آنها در قفقاز، جایی که به شدت در چین ها مچاله می شوند، در جاهایی به 8 کیلومتر می رسد. نهشته های دوره کربونیفر در همان سکوی روسی ضخامتی بیش از چند صد متر ندارند و در اورال که همان رسوبات به شدت در چین ها مچاله می شوند ، ضخامت آنها در مکان هایی تا 5-6 کیلومتر افزایش می یابد. این نشان می دهد که هنگامی که رسوبات هم سن روی سکو و در مناطق چین خورده انباشته می شوند، پوسته زمین بسیار کمی بر روی سکو فرو می رود و در ناحیه چین خورده بسیار شدیدتر می افتد. بنابراین، روی سکو جایی برای انباشته شدن سوئیت های ضخیمی که بتوان در فرورفتگی های عمیق پوسته زمین در مناطق چین خورده انباشته شد، وجود نداشت.

در داخل سکوها و مناطق چین خورده، ضخامت سنگ های رسوبی انباشته شده در همه جا یکسان باقی نمی ماند. از سایتی به سایت دیگر متفاوت است. اما در پلتفرم ها، این تغییرات روان، تدریجی و کوچک هستند. آنها نشان می دهند که در هنگام انباشتن رسوبات، سکو در برخی مکان ها کمی بیشتر، در برخی مکان ها کمی کمتر فرورفته و در زیرزمین آن فرورفتگی های ملایم گسترده ای ایجاد شده است که با برآمدگی های به همان اندازه ملایم (قطاق ها) از هم جدا شده اند. در مقابل، در مناطق چین خورده، ضخامت سنگ های رسوبی هم سن از محل به مکان به شدت تغییر می کند، در فواصل کوتاه، یا به چندین کیلومتر افزایش می یابد، یا به چند صد یا ده متر کاهش می یابد، یا حتی ناپدید می شود. این نشان می دهد که در طول انباشت رسوبات در ناحیه چین خورده، برخی از مناطق به شدت و عمیق فرورفتند، برخی دیگر کم فرو رفتند یا حتی اصلاً افت نکردند، و برخی دیگر به شدت بالا رفتند، همانطور که توسط رسوبات آواری درشتی که در کنار آنها یافت می شود نشان می دهد. در نتیجه فرسایش نواحی بالارفته ایجاد شده است. علاوه بر این، قابل توجه است که همه این مناطق که به شدت فرورفته و به شدت بالا می رفتند، باریک و به صورت نوارهایی نزدیک به یکدیگر قرار داشتند که منجر به تضادهای بسیار زیادی در حرکات پوسته زمین در فواصل نزدیک می شد.

با در نظر گرفتن تمام ویژگی های فوق در حرکات پوسته زمین: فرونشست و بالا آمدن بسیار متضاد و قوی، چین خوردگی قوی، فعالیت شدید ماگمایی، یعنی تمام ویژگی های توسعه تاریخی مناطق چین خورده، معمولاً به این مناطق گفته می شود. ژئوسنکلین ها، نام "منطقه چین خورده" را تنها برای مشخص کردن ساختار مدرن آنها که نتیجه همه رویدادهای خشونت آمیز قبلی در پوسته زمین بود، باقی گذاشتند. هنگامی که در مورد ساختار مدرن منطقه چین خورده صحبت نمی کنیم، بلکه در مورد ویژگی های توسعه قبلی آن صحبت می کنیم، ما به استفاده از اصطلاح "geosyncline" ادامه خواهیم داد.

سکوها و مناطق چین خوردگی از نظر مواد معدنی که در قلمرو آنها قرار دارند به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت هستند. سنگ های آذرین کمی روی سکوها وجود دارد که به لایه های آرام سنگ های رسوبی نفوذ کرده باشد. بنابراین، مواد معدنی با منشاء آذرین فقط به ندرت بر روی سکوها یافت می شود. اما در لایه‌های رسوبی آرام سکو، زغال سنگ، نفت، گازهای طبیعیو همچنین سنگ نمک، گچ، مصالح ساختمانی و غیره. در مناطق چین خورده، مزیت در سمت کانی های آذرین است. این هست - فلزات مختلف، که در مراحل مختلف انجماد اتاقک های ماگمایی تشکیل شدند.

با این حال، وقتی از محصور شدن غالب کانی‌های رسوبی در سکوها صحبت می‌کنیم، نباید فراموش کنیم که ما در مورد لایه‌هایی صحبت می‌کنیم که بی‌آرام هستند، و نه در مورد آن سنگ‌های کریستالی بسیار دگرگون شده و مچاله شده «پایه چین‌خورده» باستانی سکوها. که به بهترین وجه در "سپر" دیده می شود. این سنگ‌های زیرزمینی دورانی را منعکس می‌کنند که هنوز سکو در اینجا وجود نداشت، اما ژئوسنکلین وجود داشت. بنابراین، کانی های موجود در زیرزمین چین خورده در نوع خود ژئوسنکلینال هستند، یعنی عمدتاً ماگمایی هستند. در نتیجه، روی سکوها، همانطور که بود، دو طبقه از مواد معدنی وجود دارد: طبقه پایین باستانی، متعلق به پی، ژئوسنکلینال است. با سنگ معدن فلزی مشخص می شود. طبقه بالا- در واقع سکو، متعلق به پوشش سنگ های رسوبی که بی سر و صدا بر روی شالوده قرار دارند. اینها کانی های رسوبی هستند، یعنی عمدتاً کانی های غیرفلزی.

چند کلمه در مورد چین ها باید گفت.

تاشوی قوی در نواحی چین خورده و تاخوردگی ضعیف روی سکوها در بالا ذکر شد. لازم به ذکر است که ما باید نه تنها در مورد شدت های مختلف تاشو صحبت کنیم، بلکه باید در مورد این واقعیت صحبت کنیم که چین های مختلف از ویژگی های مناطق و سکوهای چین خورده هستند. در مناطق چین خورده، چین ها به نوعی به نام خطی یا کامل تعلق دارند. این ها چین های باریک بلندی هستند که مانند امواج به دنبال یکدیگر می آیند و به صورت دایره ای به هم نزدیک می شوند و مناطق کاملاً وسیعی را می پوشانند. چین ها اشکال مختلفی دارند: برخی از آنها گرد، برخی دیگر تیز، برخی مستقیم، عمودی، برخی دیگر مایل هستند. اما همه آنها شبیه به یکدیگر هستند و از همه مهمتر منطقه چین خورده را به صورت یک سری پیوسته می پوشانند.

روی سکوها - چین ها از نوع مختلف. اینها برآمدگی های جدا شده جدا از لایه ها هستند. برخی از آنها به شکل رومیزی یا به قول خودشان سینه ای شکل یا جعبه ای شکل هستند، بسیاری از آنها ظاهر گنبدها یا باروهای ملایمی دارند. چین‌ها در اینجا مانند ناحیه چین‌خورده به صورت راه راه کشیده نیستند، بلکه به شکل‌های پیچیده‌تر چیده شده‌اند یا به‌طور تصادفی پراکنده شده‌اند. این تاشو "ناپیوسته" یا گنبدی شکل است.

چین‌های ناپیوسته - برآمدگی سینه، گنبدها و باروها - نه تنها بر روی سکو، بلکه در لبه مناطق تا شده نیز یافت می‌شوند. بنابراین یک انتقال تدریجی از چین‌های پلت فرم به چین‌های معمولی در مناطق چین‌خوردگی وجود دارد.

روی سکوها و در لبه مناطق چین خورده، نوع عجیب دیگری از چین ها وجود دارد - به اصطلاح "گنبدهای دیاپیریک". آنها در جایی تشکیل می شوند که لایه های ضخیم سنگ نمک، گچ یا خاک رس نرم در برخی از عمق ها قرار دارند. وزن مخصوص سنگ نمک کمتر از وزن مخصوصسایر سنگهای رسوبی (سنگ نمک 2.1، ماسه و رس 2.3). بنابراین، نمک سبک تر زیر خاک رس، ماسه، سنگ آهک سنگین تر است. با تشکر از توانایی سنگ هابه آرامی تحت تأثیر نیروهای مکانیکی کوچک (پدیده خزش که در بالا ذکر شد) تغییر شکل پلاستیکی پیدا می کند، نمک تمایل دارد به سطح شناور شود و لایه های سنگین تر را سوراخ کرده و فشار دهد. این امر با این واقعیت کمک می کند که نمک تحت فشار بسیار سیال و در عین حال قوی است: به راحتی جریان می یابد، اما نمی شکند. نمک در ستون ها شناور می شود. در عین حال، لایه های پوشاننده را بلند می کند، آنها را به صورت گنبدی خم می کند و با بیرون آمدن به سمت بالا باعث می شود که آنها به قطعات جداگانه تقسیم شوند. بنابراین، در سطح، چنین گنبدهای دیاپیر اغلب شبیه یک "صفحه شکسته" هستند. به همین ترتیب، چین‌های دیاپیریک تشکیل می‌شوند که در «هسته‌های سوراخ‌کننده» آن‌ها نه نمک، بلکه خاک‌های نرم پیدا می‌کنیم. اما چین‌های دیاپیریک سفالی معمولاً شبیه ستون‌های گرد، مانند گنبدهای دیاپیریک نمکی نیستند، بلکه برجستگی‌های دراز کشیده هستند.

گنبدها (از جمله دیاپیرها) و تورم های موجود بر روی سکوها نقش مهمی در تشکیل تجمع نفت و گاز دارند. در مناطق چین خورده، ذخایر معدنی بیشتر با ترک همراه است.

اکنون اجازه دهید به لایه های عمیق تر پوسته زمین بپردازیم. ما باید منطقه ای را که با مشاهده مستقیم از سطح می شناسیم ترک کنیم و به جایی برویم که فقط با تحقیقات ژئوفیزیک می توان به اطلاعات آن دست یافت.

همانطور که قبلاً ذکر شد، در قسمت قابل مشاهده پوسته زمین، سنگ های دگرگونی عصر آرکئن عمیق ترین قرار دارند. در میان آنها، گنیس و گرانیت رایج ترین هستند. مشاهدات نشان می دهد که هر چه بریدگی پوسته زمین را در سطح بیشتر مشاهده کنیم، با گرانیت های بیشتری مواجه می شویم. بنابراین، می توان فکر کرد که حتی عمیق تر - چند کیلومتر زیر سطح سپرهای کریستالی یا حدود 10 کیلومتر زیر سطح سکوها و مناطق چین خورده - با یک لایه پیوسته از گرانیت در زیر قاره ها مواجه می شدیم. سطح بالایی این لایه گرانیتی بسیار ناهموار است: یا به سطح روز بالا می رود یا 5-10 کیلومتر زیر آن می افتد.

ما فقط می توانیم عمق سطح زیرین این لایه را بر اساس برخی داده ها در مورد سرعت انتشار ارتعاشات لرزه ای کشسان در پوسته زمین حدس بزنیم. سرعت حرکت امواج لرزه ای به اصطلاح طولی در گرانیت ها به طور متوسط ​​حدود 5 کیلومتر بر ثانیه است.

AT امواج طولینوسانات ذرات ah در جهت حرکت موج رخ می دهد: جلو و عقب. امواج به اصطلاح عرضی با نوسانات در جهت حرکت موج مشخص می شوند: بالا - پایین یا راست - چپ.

اما در تعدادی از جاها مشخص شد که در عمق 10، 15، 20 کیلومتری، سرعت انتشار همان امواج طولی لرزه ای بیشتر می شود و به 6 یا 6.5 کیلومتر بر ثانیه می رسد. از آنجایی که این سرعت برای گرانیت بسیار زیاد و نزدیک به سرعت انتشار ارتعاشات الاستیک است که در آزمایشات آزمایشگاهی سنگی را به عنوان بازالت مشخص می کند، لایه پوسته زمین با سرعت انتشار امواج لرزه ای بالاتر نامیده شد. بازالت. AT مناطق مختلفاز اعماق مختلف شروع می شود - معمولاً در عمق 15 یا 20 کیلومتری، اما در برخی مناطق به سطح بسیار نزدیک تر می شود و چاهی به عمق 6-8 کیلومتر می تواند به آن برسد.

با این حال، تا کنون حتی یک چاه به لایه بازالت نفوذ نکرده است و هیچ کس سنگ های موجود در این لایه را ندیده است. آیا اینها واقعاً بازالت هستند؟ در این مورد تردیدهایی وجود دارد. برخی فکر می‌کنند که به جای بازالت‌ها، همان گنیس‌ها، گرانیت‌ها و سنگ‌های دگرگونی را می‌یابیم که مشخصه لایه گرانیتی پوشاننده است، اما در عمق بیشتر با فشار سنگ‌های پوشاننده و در نتیجه سرعت انتشار، به شدت فشرده می‌شوند. امواج لرزه ای در آنها بیشتر است. راه حل این موضوع بسیار جالب است و نه تنها تئوری: جایی در قسمت پایین گرانیت و قسمت بالایی لایه های بازالت، فرآیندهای تشکیل گرانیت ها و تولد آن محلول ها و گازهای داغ، که از سنگ معدن های مختلف مواد معدنی در بالا متبلور می شوند، هنگامی که به سطح حرکت می کنند، رخ می دهند. دانستن اینکه لایه بازالت واقعا چیست به معنای درک بهتر فرآیندهای تشکیل سنگ معدن فلزی در پوسته زمین و قوانین توزیع آنها است. به همین دلیل است که پروژه حفاری چاه های فوق عمیق برای مطالعه ساختار کل گرانیت و حداقل قسمت بالایی لایه بازالت مستحق هر حمایتی است.

لایه بازالت لایه زیرین پوسته قاره ای است. در پایین، با یک تقسیم بسیار تیز به نام از قسمت های عمیق تر زمین جدا شده است بخش موهورویچیچ(به نام زلزله شناس یوگسلاوی که وجود این بخش را در آغاز قرن ما کشف کرد). در این بخش از موهورویچیک (یا به اختصار موهو)، سرعت امواج لرزه ای فشاری به طور ناگهانی تغییر می کند: در بالای بخش معمولاً 6.5 کیلومتر بر ثانیه است و بلافاصله در زیر آن به 8 کیلومتر در ثانیه افزایش می یابد. این بخش به عنوان مرز زیرین پوسته زمین در نظر گرفته می شود. بنابراین فاصله آن از سطح ضخامت پوسته زمین است. مشاهدات نشان می دهد که ضخامت پوسته در زیر قاره ها به دور از یکنواختی است. به طور متوسط ​​​​35 کیلومتر است، اما در زیر کوه ها به 50، 60 و حتی 70 کیلومتر افزایش می یابد. در عین حال، هر چه کوه‌ها بلندتر باشند، پوسته زمین ضخیم‌تر می‌شود: یک برآمدگی بزرگ سطح زمین به سمت بالا مربوط به یک برآمدگی بسیار بزرگ‌تر به سمت پایین است. بنابراین، کوه‌ها، به‌طور معمول، «ریشه‌هایی» دارند که به عمق لایه‌های عمیق‌تر زمین می‌روند. در زیر دشت، برعکس، ضخامت پوسته کمتر از میانگین است. نقش نسبی لایه های گرانیت و بازالت در بخش پوسته زمین نیز از منطقه ای به منطقه دیگر متفاوت است. به ویژه جالب است که در زیر برخی از کوه ها "ریشه ها" عمدتاً به دلیل افزایش ضخامت لایه گرانیت و در برخی دیگر - به دلیل افزایش ضخامت لایه بازالت شکل می گیرند. مورد اول، به عنوان مثال، در قفقاز، دوم - در تین شان مشاهده شده است. در ادامه خواهیم دید که منشأ این کوهها متفاوت است. این نیز تحت تأثیر قرار گرفت ساختار متفاوتزیر آنها پوسته زمین.

یکی از ویژگی های پوسته زمین، که از نزدیک با "ریشه" کوه ها مرتبط است، باید به ویژه مورد توجه قرار گیرد: این به اصطلاح ایزوستازی یا تعادل است. مشاهدات بر روی قدر گرانش در سطح زمین، همانطور که دیدیم، وجود نوسانات خاصی در این قدر از مکانی به مکان دیگر، یعنی وجود ناهنجاری های خاصی در گرانش را نشان می دهد. با این حال، این ناهنجاری ها (پس از کسر تأثیر موقعیت جغرافیایی و ارتفاعی نقطه مشاهده) بسیار کوچک هستند. آنها می توانند تنها چند گرم در وزن فرد تغییر ایجاد کنند. چنین انحرافاتی از نیروی طبیعی گرانش در مقایسه با انحرافاتی که ممکن است با در نظر گرفتن توپوگرافی سطح زمین مورد انتظار باشد، بسیار ناچیز است. در واقع، اگر رشته‌کوه‌ها انبوهی از توده‌های زائد روی سطح زمین بودند، پس این توده‌ها باید جاذبه قوی‌تری ایجاد کنند. برعکس، بر روی دریاها، جایی که به جای سنگ های متراکم، جسم جذب کننده آب کمتری متراکم است، نیروی گرانش باید ضعیف شود.

در واقع، چنین تفاوت هایی وجود ندارد. نیروی گرانش در کوه ها بیشتر و در دریا کمتر نمی شود، در همه جا تقریباً یکسان است و انحرافات مشاهده شده از مقدار متوسط ​​بسیار کمتر از تأثیری است که ناهمواری نقش برجسته یا جایگزینی سنگ ها توسط آب دریا باید داشته باشد. از این، تنها یک نتیجه ممکن است: توده های اضافی روی سطح، که پشته ها را تشکیل می دهند، باید با کمبود توده ها در عمق مطابقت داشته باشند. فقط در این صورت جرم کل و جاذبه کلی سنگ های زیر کوه ها از مقدار نرمال تجاوز نخواهد کرد. برعکس، فقدان جرم در سطح دریاها باید با برخی از توده های سنگین تر در عمق مطابقت داشته باشد. تغییرات فوق در ضخامت پوسته در زیر کوه ها و دشت ها فقط این شرایط را برآورده می کند. چگالی متوسطسنگ های پوسته زمین برابر با 2.7 است. در زیر پوسته زمین، بلافاصله در زیر بخش موهو، ماده بیشتر است تراکم بالا، به 3.3 می رسد. بنابراین، در جایی که پوسته زمین نازک‌تر است (زیر زمین‌های پست)، یک "زیر پوسته" سنگین به سطح نزدیک‌تر به سطح نزدیک‌تر می‌شود و تاثیر جذب آن، "کمبود" توده‌ها در سطح را جبران می‌کند. برعکس، در کوه ها، افزایش ضخامت پوسته سبک، نیروی جاذبه کل را کاهش می دهد و در نتیجه افزایش جاذبه ناشی از توده های سطحی اضافی را جبران می کند. شرایطی ایجاد می شود که در آن پوسته زمین، همانطور که بود، روی بستر سنگینی مانند شناورهای یخ روی آب شناور می شود: یک لایه یخ ضخیم تر در عمق آب فرو می رود، اما از بالای آن بیرون زده است. یخ با ضخامت کمتر کمتر فرو می رود، اما کمتر بیرون می زند.

این رفتار شناورهای یخ با قانون معروف ارشمیدس مطابقت دارد که تعادل اجسام شناور را تعیین می کند. پوسته زمین نیز از همین قانون پیروی می کند: در جایی که ضخیم تر است، به شکل "ریشه" به عمق زیرلایه می رود، اما در سطح بالاتر نیز بیرون زده است. در جایی که پوسته نازک‌تر است، بستر سنگین به سطح نزدیک‌تر می‌شود و سطح پوسته نسبتاً پایین‌تر است و یک دشت یا یک بستر دریا را تشکیل می‌دهد. بنابراین، حالت پوسته مطابق با تعادل اجسام شناور است، به همین دلیل است که این حالت ایزوستازی نامیده می شود.

لازم به ذکر است که نتیجه گیری در مورد تعادل پوسته زمین با توجه به گرانش و زیرلایه آن در صورتی معتبر است که میانگین ضخامت پوسته و میانگین ارتفاع سطح آن را برای مناطق بزرگ - به قطر چند صد کیلومتر - در نظر بگیریم. . با این حال، اگر رفتار بخش‌های بسیار کوچک‌تری از پوسته زمین را بررسی کنیم، انحرافات از تعادل، اختلافات بین ضخامت پوسته و ارتفاع سطح آن را خواهیم دید که به شکل ناهنجاری‌های گرانشی مربوطه بیان می‌شود. . یک شناور یخ بزرگ را تصور کنید. تعادل آن، مانند جسمی که روی آب شناور است، به ضخامت متوسط ​​آن بستگی دارد. اما در مکان‌های مختلف، یک یخ می‌تواند ضخامت‌های بسیار متفاوتی داشته باشد، می‌تواند توسط آب خورده شود و سطح زیرین آن می‌تواند دارای جیب‌های کوچک و برآمدگی‌های زیادی باشد. در داخل هر کیسه یا هر برآمدگی، موقعیت یخ نسبت به آب می‌تواند بسیار متفاوت از حالت تعادل باشد: اگر قطعه یخ مربوطه را از یخ جدا کنیم، آنگاه یا عمیق‌تر از یخ اطراف فرو می‌رود. یا بالای آن شناور شوید. اما به طور کلی، یخ در حالت تعادل است و این تعادل به میانگین ضخامت یخ بستگی دارد.

در زیر پوسته زمین وارد پوسته بعدی و بسیار قدرتمند زمین به نام می شویم گوشته زمین. 2900 کیلومتر در داخل خاک امتداد دارد. در این عمق، بخش تیز بعدی در ماده زمین وجود دارد که گوشته را از آن جدا می کند هسته زمین. در داخل گوشته، با عمیق تر شدن، سرعت انتشار امواج لرزه ای افزایش می یابد و در پایین گوشته برای امواج طولی به 13.6 کیلومتر بر ثانیه می رسد. اما افزایش این سرعت نابرابر است: در قسمت بالایی، تا عمق حدود 1000 کیلومتری بسیار سریعتر و در اعماق بیشتر بسیار کند و تدریجی است. از این نظر، مانتو را می توان به دو قسمت مانتو بالا و پایین تقسیم کرد. اکنون اطلاعات بیشتر و بیشتری در حال انباشته شدن است و نشان می دهد که چنین تقسیم گوشته به بالا و پایین از اهمیت اساسی زیادی برخوردار است ، زیرا ظاهراً توسعه پوسته زمین مستقیماً با فرآیندهای رخ داده در گوشته بالایی مرتبط است. ماهیت این فرآیندها بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت. ظاهراً گوشته پایینی تأثیر مستقیم کمی بر پوسته زمین دارد.

ماده تشکیل دهنده گوشته جامد است. این امر ماهیت عبور امواج لرزه ای از گوشته را تایید می کند. به طور نسبی ترکیب شیمیاییمانتو اختلاف نظر وجود دارد. برخی تصور می کنند که گوشته بالایی از سنگی به نام پریدوتیت تشکیل شده است. این سنگ حاوی سیلیس بسیار کمی است. پایه ای بخشی جدایی ناپذیرماده معدنی آن الیوین است، سیلیکات غنی از آهن و منیزیم. برخی دیگر پیشنهاد می‌کنند که گوشته بالایی از نظر سیلیس بسیار غنی‌تر است و از نظر ترکیب شبیه بازالت است، اما کانی‌هایی که این بازالت عمیق را تشکیل می‌دهند، متراکم‌تر از بازالت سطحی هستند. به عنوان مثال، در بازالت عمیق، گارنت ها نقش مهمی ایفا می کنند - مواد معدنی با "بسته بندی" بسیار متراکم اتم ها در شبکه کریستالی. چنین بازالت عمیقی که گویی با فشار دادن بازالت سطحی معمولی به دست می آید، اکلوژیت نامیده می شود.

استدلال هایی به نفع هر دو دیدگاه وجود دارد. به طور خاص، دیدگاه دوم با تعداد زیادی بازالت تأیید می شود که از نظر ترکیب شیمیایی بسیار یکنواخت هستند و اکنون در طول فوران های آتشفشانی فوران می کنند. منبع آنها فقط می تواند در گوشته بالایی باشد.

اگر این دیدگاه صحیح باشد، پس باید در نظر بگیریم که در بخش موهو تغییری در ترکیب شیمیایی ماده وجود ندارد، بلکه انتقال یک و همان ماده در ترکیب شیمیایی به یک ماده جدید و متراکم تر است. حالت "عمیق"، به دیگری، همانطور که می گویند، "فاز". چنین انتقالی "انتقال فاز" نامیده می شود. این انتقال به تغییر فشار با عمق بستگی دارد. با رسیدن به فشار معینی، بازالت معمولی به اکلوژیت تبدیل می‌شود و فلدسپات‌های چگالی کمتر با گارنت‌های متراکم‌تر جایگزین می‌شوند. چنین انتقال‌هایی نیز تحت تأثیر دما قرار می‌گیرند: افزایش آن در همان فشار، عبور بازالت را به اکلوژیت دشوار می‌کند. بنابراین، مرز زیرین پوسته زمین، وابسته به تغییرات دما، متحرک می شود. اگر دما افزایش یابد، سپس مقداری از اکلوژیت به بازالت معمولی باز می گردد، مرز پوسته کاهش می یابد، پوسته ضخیم تر می شود. در حالی که حجم ماده 15 درصد افزایش می یابد. اگر دما کاهش یابد، در همان فشار، بخشی از بازالت در لایه‌های زیرین پوسته به اکلوژیت می‌رود، مرز پوسته بالا می‌رود، پوسته نازک‌تر می‌شود و حجم ماده‌ای که به یک لایه جدید منتقل شده است. فاز 15 درصد کاهش می یابد. این فرآیندها می توانند نوسانات پوسته زمین را به بالا و پایین توضیح دهند: در نتیجه ضخیم شدن آن، پوسته بالا می رود، بالا می رود، در حالی که ضخامت کاهش می یابد، فرو می رود، فرو می رود.

با این حال، مسئله ترکیب شیمیایی و وضعیت فیزیکی گوشته فوقانی، ظاهراً تنها در نتیجه حفاری فوق عمیق، زمانی که گمانه ها، پس از عبور از کل پوسته، به ماده گوشته بالایی می رسند، سرانجام حل خواهد شد.

یکی از ویژگی های مهم ساختار گوشته بالایی "کمربند نرم کننده" است که در عمق بین 100 تا 200 کیلومتری قرار دارد. در این کمربند که به آن نیز گفته می شود استنوسفر، سرعت انتشار ارتعاشات الاستیک کمی کمتر از بالا و پایین آن است و این نشان دهنده وضعیت جامد تا حدودی کمتر ماده است. در آینده خواهیم دید که «کمربند نرم کننده» نقش بسیار مهمی در حیات زمین دارد.

در گوشته پایین، ماده بسیار سنگین تر می شود. چگالی آن ظاهراً به 5.6 افزایش می یابد. فرض بر این است که از سیلیکات تشکیل شده است که از نظر آهن و منیزیم بسیار غنی و از نظر سیلیس ضعیف است. این احتمال وجود دارد که سولفید آهن در گوشته پایینی گسترده باشد.

در عمق 2900 کیلومتری، همانطور که نشان داده شد، گوشته به پایان می رسد و شروع می شود هسته زمین. مهمترین ویژگی هسته این است که ارتعاشات لرزه ای طولی را منتقل می کند، اما برای ارتعاشات عرضی غیر قابل عبور است. از آنجایی که ارتعاشات الاستیک عرضی از جامدات عبور می کنند، اما در مایعات به سرعت تجزیه می شوند، در حالی که ارتعاشات طولی از هر دو جامد و اجسام مایع، باید نتیجه گرفت که هسته زمین در حالت مایع است. البته، به اندازه آب مایع نیست. این یک ماده بسیار غلیظ است، نزدیک به حالت جامد، اما هنوز بسیار سیالتر از ماده گوشته است.

در داخل هسته بیشتر اختصاص داده شده است هسته داخلییا هسته مرز بالایی آن در عمق 5000 کیلومتری، یعنی در فاصله 1370 کیلومتری از مرکز زمین قرار دارد. در اینجا یک بخش نه چندان تیز مشاهده می شود که در آن سرعت نوسانات لرزه ای دوباره به سرعت کاهش می یابد و سپس به سمت مرکز زمین دوباره شروع به افزایش می کند. این فرض وجود دارد که هسته داخلی جامد است و فقط هسته خارجی در حالت مایع است. با این حال، از آنجایی که دومی از عبور ارتعاشات عرضی جلوگیری می کند، مسئله وضعیت هسته داخلی هنوز نمی تواند در نهایت حل شود.

در مورد ترکیب شیمیایی هسته اختلاف نظرهای زیادی وجود داشته است. آنها همچنان ادامه دارند. بسیاری هنوز هم به دیدگاه قدیمی پایبند هستند و معتقدند که هسته زمین از آهن با مخلوط کوچکی از نیکل تشکیل شده است. نمونه اولیه این ترکیب شهاب سنگ های آهنی هستند. شهاب‌سنگ‌ها عموماً یا به‌عنوان قطعاتی از سیارات از قبل موجود و پوسیده در نظر گرفته می‌شوند، یا به‌عنوان اجسام کوچک کیهانی «بدون استفاده» باقی‌مانده، که چندین میلیارد سال پیش سیارات از آنها «جمع‌آوری» شده‌اند. در هر دو مورد، به نظر می رسد که شهاب سنگ ها ترکیب شیمیایی این یا پوسته دیگر سیاره را نشان می دهند. شهاب‌سنگ‌های سنگی احتمالاً با ترکیب شیمیایی گوشته، حداقل قسمت پایینی مطابقت دارند. همانطور که بسیاری از مردم فکر می کنند، شهاب سنگ های آهنی سنگین تر، با روده های عمیق تر - هسته سیاره مطابقت دارند.

با این حال، محققان دیگر استدلال هایی را علیه مفهوم ترکیب آهن هسته پیدا می کنند و معتقدند که هسته باید از سیلیکات تشکیل شده باشد، به طور کلی مانند آنهایی که گوشته را تشکیل می دهند، اما این سیلیکات ها به عنوان یک حالت "فلزی" هستند. نتیجه فشار بسیار زیاد در هسته در مرز فوقانی هسته، برابر با 1.3 میلیون اتمسفر و در مرکز زمین 3 میلیون اتمسفر است. این بدان معنی است که تحت تأثیر فشار، اتم های سیلیکات تا حدی از بین رفته و تک تک الکترون ها از آنها جدا شده اند که قادر به حرکت مستقل هستند. این، مانند فلزات، باعث ایجاد برخی می شود خواص فلزیهسته ها: چگالی بالا؛ رسیدن به مرکز زمین 12.6 هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی.

در نهایت، یک دیدگاه میانی وجود دارد که اکنون شروع به حاکم شدن کرده است، یعنی هسته داخلی آهن است و هسته خارجی از سیلیکات در حالت فلزی تشکیل شده است.

بر اساس نظریه مدرن، میدان مغناطیسی زمین با هسته بیرونی مرتبط است. الکترون های باردار در هسته خارجی در عمقی بین 2900 تا 5000 کیلومتر حرکت می کنند و دایره ها یا حلقه ها را توصیف می کنند و این حرکت آنها است که منجر به ظاهر می شود. میدان مغناطیسی. به خوبی شناخته شده است که موشک های شوروی که به ماه پرتاب شدند، میدان مغناطیسی را در ماهواره طبیعی ما شناسایی نکردند. این با این فرض سازگار است که ماه هسته ای مشابه با زمین ندارد.

اکنون ساختار درونی زمین در زیر اقیانوس ها را در نظر بگیرید.

اگرچه اخیراً، از سال بین المللی ژئوفیزیک، کف اقیانوس و اعماق زمین در زیر اقیانوس ها به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است (سفرهای متعدد کشتی تحقیقاتی شوروی Vityaz به خوبی شناخته شده است)، ما هنوز ساختار زمین شناسی اقیانوس را می دانیم. مناطق بسیار بدتر از ساختار قاره ها. با این حال، ثابت شده است که هیچ سپر، سکو یا منطقه چین خورده در کف اقیانوس ها وجود ندارد. موضوعات مشابهکه در قاره ها شناخته شده اند. با توجه به نقش برجسته کف در اقیانوس ها، دشت ها (یا حوضه ها)، پشته های اقیانوسی و خندق های اعماق آب را می توان به عنوان بزرگترین عناصر تشخیص داد.

دشت ها فضاهای وسیعی را در کف همه اقیانوس ها اشغال می کنند. آنها تقریباً همیشه در همان عمق (5-5.5 کیلومتر) قرار دارند.

پشته های اقیانوسی متورم های پهن و پر از دست انداز هستند. خط الراس زیر آب اقیانوس اطلس به ویژه مشخص است. از شمال به جنوب، دقیقاً در امتداد خط میانی اقیانوس امتداد دارد و به موازات سواحل قاره‌های حاشیه‌ای خمیده است. تاج آن معمولاً در عمق حدود 2 کیلومتری قرار دارد، اما قله های منفرد به شکل جزایر آتشفشانی از سطح دریا بالا می روند (آزور، سنت پل، آسنسیون، تریستان دا کونا). درست در ادامه خط الراس زیر آب، ایسلند با آتشفشان هایش قرار دارد.

خط الراس زیر آب در اقیانوس هند نیز در جهت نصف النهار در امتداد خط میانی اقیانوس کشیده شده است. در جزایر چاگوس، این محدوده انشعاباتی دارد. یکی از شاخه های آن مستقیماً به سمت شمال می رود، جایی که جریان های یخ زده عظیمی از بازالت های آتشفشانی (فلات Dekkan) در ادامه آن در منطقه بمبئی شناخته شده است. شاخه دیگر به سمت شمال غربی می رود و قبل از ورود به دریای سرخ گم می شود.

پشته های زیردریایی اقیانوس اطلس و هند به هم پیوسته اند. به نوبه خود، ایندیج ریج با خط الرأس زیردریایی اقیانوس آرام شرقی متصل می شود. دومی در جهت عرضی به سمت جنوب نیوزیلند امتداد دارد، اما در نصف النهار 120 درجه طول جغرافیایی غربی به شدت به سمت شمال می چرخد. به سواحل مکزیک نزدیک می شود و اینجا قبل از ورود به خلیج کالیفرنیا در آب های کم عمق گم می شود.

تعدادی از پشته های زیردریایی کوتاهتر بخش مرکزی اقیانوس آرام را اشغال می کند. تقریباً همه آنها از جنوب شرقی به شمال غربی کشیده شده اند. در بالای یکی از این خط الراس زیر آب، جزایر هاوایی، بر فراز سایرین - مجمع الجزایر متعددی از جزایر کوچکتر قرار دارند.

نمونه ای از خط الراس اقیانوسی زیر آب نیز خط الراس لومونوسوف است که توسط دانشمندان شوروی در اقیانوس منجمد شمالی کشف شد.

تقریباً تمام پشته های بزرگ زیر آب به هم متصل هستند و همانطور که بود شکل می گیرند. سیستم واحد. هنوز ارتباط خط الراس لومونوسوف با سایر پشته ها نامشخص است.

دره های اقیانوسی در اعماق دریا، سنگرهای باریک (100-300 کیلومتر) و طولانی (چند هزار کیلومتر) در کف اقیانوس هستند که حداکثر عمق در آنها مشاهده می شود. در یکی از این چاله ها به نام ماریانا بود که کشتی اعزامی شوروی ویتاز بیشترین عمق اقیانوس جهانی را پیدا کرد و به 11034 متر رسید. چاله های آب های عمیق در امتداد حاشیه اقیانوس ها قرار دارند. اغلب آنها با قوس های جزیره ای مرز دارند. دومی در تعدادی از جاها هستند ویژگی مشخصهساختار مناطق انتقالی بین قاره ها و اقیانوس ها. قوس های جزیره ای به ویژه در امتداد حاشیه غربی اقیانوس آرام - بین اقیانوس از یک طرف و آسیا و استرالیا از طرف دیگر - توسعه یافته اند. از شمال به جنوب، قوس‌های جزایر آلوتین، کوریل، ژاپنی، بونینو-ماریان، فیلیپین، تونگا، کرمادک و نیوزلند مانند گلدسته فرود می‌آیند. تقریباً همه این کمان ها با شیارهای اعماق دریا در سمت بیرونی (محدب) مرزبندی شده اند. همین شیار با قوس جزیره آنتیل در آمریکای مرکزی هم مرز است. حفره دیگری از کناره حاشیه دارد اقیانوس هندقوس جزیره اندونزی برخی از چاله ها، واقع در حاشیه اقیانوس، با قوس های جزیره ای متصل نیستند. به عنوان مثال، دره آتاکاما در سواحل آمریکای جنوبی است. موقعیت محیطی شیارهای اعماق دریا البته تصادفی نیست.

صحبت از ساختار زمین شناسیکف اقیانوس، اول از همه باید توجه داشت که در اقیانوس باز ضخامت رسوبات سست انباشته شده در پایین کم است - بیش از یک کیلومتر و اغلب کمتر. این رسوبات از سیلت های آهکی بسیار نازک تشکیل شده است که عمدتاً توسط پوسته های میکروسکوپی کوچک موجودات تک سلولی - گلوبیگرین و همچنین از خاک رس های به اصطلاح قرمز اعماق دریا که حاوی کوچکترین دانه های اکسیدهای آهن و منگنز هستند تشکیل شده است. اخیراً در بسیاری از نقاط در فواصل زیاد از ساحل، نوارهای کاملی از رسوبات با منشأ آواری - ماسه ها - کشف شده است. آنها به وضوح از مناطق ساحلی به این مناطق از اقیانوس ها آورده شده اند و با وجود خود نشان دهنده وجود جریان های عمیق عمیق در اقیانوس ها هستند.

ویژگی دیگر توسعه عظیم و گسترده آثار آتشفشانی است. در کف همه اقیانوس ها شناخته شده است تعداد زیادی ازکوه های بزرگ مخروطی شکل؛ اینها آتشفشانهای باستانی خاموش هستند. بسیاری در ته اقیانوس ها و آتشفشان های فعال. از بین این آتشفشان ها فقط بازالت ها فوران کرده اند و در حال فوران هستند و در عین حال از نظر ترکیب بسیار یکنواخت و در همه جا یکسان هستند. در امتداد حاشیه اقیانوس ها، در قوس های جزیره ای، گدازه های دیگری که حاوی سیلیس بیشتری هستند نیز شناخته شده اند - آندزیت ها، اما در قسمت های میانی اقیانوس ها فوران های آتشفشانی فقط بازالتی هستند. و به طور کلی در قسمت های میانی اقیانوس ها به جز بازالت ها تقریبا هیچ سنگ جامد دیگری شناخته نشده است. لایروبی اقیانوس شناسی به جز برخی از سنگ های رسوبی، همیشه تنها قطعات بازالت را از پایین خارج کرده است. همچنین باید به شکاف های عرضی عمیق عمیق به طول چندین هزار کیلومتر اشاره کرد که از قسمت پایینی شمال شرقی اقیانوس آرام عبور می کنند. در امتداد این شکاف ها، برآمدگی های تیز در کف اقیانوس قابل ردیابی است.

ساختار عمیق پوسته زمین در اقیانوس بسیار ساده تر از زیر قاره ها است. هیچ لایه گرانیتی در اقیانوس ها وجود ندارد و رسوبات سست مستقیماً روی لایه بازالت قرار دارند که ضخامت آن بسیار کمتر از قاره ها است: معمولاً فقط 5 کیلومتر است. بنابراین، بخش جامد پوسته زمین در اقیانوس ها از یک کیلومتر رسوبات سست و پنج کیلومتر لایه بازالت تشکیل شده است. با توجه به پراکندگی گسترده بازالت ها در کف اقیانوس ها و جزایر اقیانوسی، اینکه این لایه واقعاً از بازالت تشکیل شده است، برای اقیانوس ها بسیار بیشتر از قاره ها محتمل است. اگر به این پنج کیلومتر ضخامت لایه متوسط ​​اضافه کنیم آب اقیانوس، سپس عمق مرز زیرین پوسته زمین (بخش موهو) در زیر اقیانوس ها فقط 11 کیلومتر خواهد بود - بسیار کمتر از زیر قاره ها. بنابراین، پوسته اقیانوسی نازک تر از پوسته قاره ای است. بنابراین مهندسان آمریکاییو شروع به حفاری در سراسر پوسته زمین دقیقاً در اقیانوس، از یک دکل حفاری شناور کرد، به این امید که راحت‌تر به لایه‌های بالایی گوشته برسد و ترکیب آنها را دریابد.

شواهدی وجود دارد که نشان می دهد پوسته اقیانوسی در زیر برآمدگی های زیردریایی ضخیم تر می شود. در آنجا ضخامت آن 20-25 کیلومتر است و بازالتی باقی می ماند. جالب است که پوسته نه تنها در زیر اقیانوس‌های باز، بلکه در زیر برخی از دریاهای عمیق نیز ساختار اقیانوسی دارد: پوسته بازالتی و عدم وجود لایه گرانیتی در زیر بخش عمیق دریای سیاه، زیر خزر جنوبی، زیر آن ایجاد شده است. عمیق ترین فرورفتگی های دریای کارائیب، زیر دریای ژاپن و در جاهای دیگر. دریاهای با عمق متوسط ​​نیز ساختار میانی پوسته دارند: در زیر آنها نازکتر از دریاهای معمولی قاره ای است، اما ضخیم تر از اقیانوسی است، هر دو لایه گرانیت و بازالت دارد، اما لایه گرانیت بسیار نازکتر از خشکی اصلی است. . چنین پوسته میانی در مناطق کم عمق دریای کارائیب، در دریای اوخوتسک و جاهای دیگر مشاهده می شود.

ساختار گوشته و هسته زیر اقیانوس ها به طور کلی شبیه ساختار آنها در زیر قاره ها است. تفاوت در گوشته بالایی مشاهده می شود: "کمربند نرم کننده" (استنوسفر) در زیر اقیانوس ها ضخیم تر از زیر قاره ها است. این کمربند در زیر اقیانوس ها از عمق 50 کیلومتری شروع می شود و تا عمق 400 کیلومتری ادامه می یابد، در حالی که در قاره ها بین 100 تا 200 کیلومتر عمق متمرکز شده است. بنابراین، تفاوت‌های ساختاری بین قاره‌ها و اقیانوس‌ها نه تنها به کل ضخامت پوسته زمین، بلکه به گوشته بالایی تا عمق حداقل 400 کیلومتری گسترش می‌یابد. عمیق تر - در لایه های پایینی گوشته بالایی، در گوشته پایین، در هسته بیرونی و داخلی - هیچ تغییری در ساختار در جهت افقی، هیچ تفاوتی بین بخش های قاره ای و اقیانوسی زمین هنوز پیدا نشده است.

در پایان، اجازه دهید چند کلمه در مورد برخی از آنها بگوییم خواص عمومی جهان.

کره زمین گرما ساطع می کند. جریان ثابت گرما از درون زمین به سطح جریان دارد. در این رابطه، به اصطلاح گرادیان دما وجود دارد - افزایش دما با عمق. به طور متوسط، این شیب 30 درجه در هر 1 کیلومتر فرض می شود، یعنی با عمق 1 کیلومتر، دما 30 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. با این حال، این گرادیان از مکانی به مکان دیگر بسیار متفاوت است. علاوه بر این، فقط برای سطحی ترین قسمت های پوسته زمین صحیح است. اگر تا مرکز زمین همینطور باقی می ماند، در نواحی داخلی زمین دما آنقدر بالا می رفت که سیاره ما به سادگی منفجر می شد. اکنون شکی وجود ندارد که با عمق، دما بیشتر و آهسته تر افزایش می یابد. در گوشته پایین و در هسته، بسیار ضعیف بالا می رود و ظاهراً از 4000 درجه در مرکز زمین بیشتر نمی شود.

بر اساس گرادیان دما در نزدیکی سطح و همچنین رسانایی حرارتی سنگ ها، می توان محاسبه کرد که چه مقدار گرما از عمق به بیرون جریان می یابد. معلوم شد که زمین در هر ثانیه 6 ∙ 10 12 کالری از کل سطح خود از دست می دهد. اخیراً اندازه گیری های بسیار زیادی از اندازه شار حرارتی زمین در نقاط مختلف انجام شده است. -در قاره هاو در کف اقیانوس ها. معلوم شد که میانگین جریان گرما 1.2 ∙ 10 -6 کالری بر سانتی متر مربع در ثانیه است. در برخی از رایج ترین موارد، بین 0.5 و 3 ∙ 10 -6 کالری بر سانتی متر مربع در ثانیه در نوسان است و هیچ تفاوتی در انتشار گرما در قاره ها و اقیانوس ها وجود ندارد. با این حال، در برابر این پس زمینه یکنواخت، مناطق غیرعادی پیدا شد - با انتقال حرارت بسیار بالا، 10 برابر بیشتر از شار حرارتی معمولی. چنین مناطقی پشته های اقیانوسی زیر آب هستند. به خصوص اندازه گیری های زیادی در پشته اقیانوس آرام شرقی انجام شد.

این مشاهدات یک سوال جالب برای ژئوفیزیکدانان ایجاد می کند. اکنون کاملاً واضح است که منبع گرما در داخل زمین عناصر رادیواکتیو هستند. آنها در تمام سنگ ها، در تمام مواد کره زمین وجود دارند و وقتی پوسیده می شوند، گرما آزاد می کنند. اگر میانگین محتوای عناصر رادیواکتیو در سنگ‌ها را در نظر بگیریم، فرض کنیم که محتوای آنها در گوشته برابر با محتوای آنها در شهاب‌سنگ‌های سنگی است و محتوای هسته آن برابر با محتوای موجود در شهاب‌سنگ‌های آهنی در نظر گرفته شود، مشخص می‌شود. که مقدار کل عناصر رادیواکتیو بیش از اندازه کافی برای تشکیل گرمای شار مشاهده شده است. اما مشخص است که گرانیت ها به طور متوسط ​​3 برابر بیشتر از بازالت ها حاوی عناصر رادیواکتیو هستند و بر این اساس باید گرمای بیشتری تولید کنند. از آنجایی که یک لایه گرانیتی در پوسته زمین در زیر قاره ها وجود دارد و در زیر اقیانوس ها وجود ندارد، می توان فرض کرد که شار گرما در قاره ها باید بیشتر از کف اقیانوس باشد. در واقع اینطور نیست، به طور کلی جریان در همه جا یکسان است، اما مناطقی با جریان گرمای غیرعادی بالا در کف اقیانوس ها وجود دارد. در ادامه سعی خواهیم کرد این ناهنجاری را توضیح دهیم.

شکل زمین، همانطور که می دانید، یک توپ است که در قطب ها کمی صاف شده است. به دلیل مایل بودن، شعاع مرکز زمین به قطب 1/300 کسری کوتاهتر از شعاع هدایت شده از مرکز به استوا است. این اختلاف تقریباً 21 کیلومتر است. در کره ای با قطر 1 متر، کمی بیشتر از یک و نیم میلی متر خواهد بود و تقریبا نامرئی است. محاسبه شد که یک توپ مایع، به اندازه زمین، که با همان سرعت می چرخد، باید چنین شکلی به خود بگیرد. این بدان معناست که به دلیل خاصیت خزش، همانطور که در بالا توضیح دادیم، مواد زمین که تحت یک عمل بسیار طولانی نیروی گریز از مرکز قرار گرفته بود، تغییر شکل داده و چنان شکل تعادلی به خود گرفت که (البته، بسیار سریعتر) یک مایع گرفتن

ناهماهنگی خواص ماده زمین جالب است. ارتعاشات الاستیک ناشی از زلزله در آن مانند یک جسم بسیار جامد منتشر می شود و در مقابل یک نیروی گریز از مرکز طولانی اثر، همان ماده مانند یک مایع بسیار متحرک رفتار می کند. چنین ناهماهنگی برای بسیاری از اجسام رایج است: هنگامی که یک نیروی کوتاه مدت بر آنها وارد می شود، جامد می شوند، شوکی شبیه به یک شوک لرزه ای، و هنگامی که نیرو به آهستگی و به تدریج روی آنها وارد می شود، تبدیل به پلاستیک می شوند. این خاصیت قبلاً در شرح خرد شدن لایه های سنگ های سخت به صورت چین خوردگی ذکر شده است. با این حال، اخیراً داده هایی ظاهر شده است که به ما امکان می دهد فکر کنیم که ماده زمین با کمی تاخیر با عمل نیروی گریز از مرکز سازگار می شود. واقعیت این است که زمین به تدریج چرخش خود را کاهش می دهد. دلیل این امر جزر و مدهای ناشی از جاذبه ماه است. در سطح اقیانوس ها همیشه دو برآمدگی وجود دارد که یکی از آنها رو به ماه و دیگری در جهت مخالف است. این برآمدگی ها به دلیل چرخش زمین در سراسر سطح حرکت می کنند. اما به دلیل اینرسی و ویسکوزیته آب، تاج برآمدگی رو به ماه همیشه کمی دیر است، همیشه کمی در جهت چرخش زمین جابجا می شود. بنابراین، ماه موجی را نه در امتداد عمود بر سطح زمین، بلکه در امتداد یک خط تا حدی مایل جذب می کند. این شیب است که منجر به این واقعیت می شود که جاذبه ماه در تمام مدت کمی چرخش زمین را کاهش می دهد. ترمز خیلی کمه به لطف آن، روز هر 100 سال دو هزارم ثانیه افزایش می یابد. اگر چنین سرعت کاهش در طول زمان زمین شناسی بدون تغییر باقی می ماند، پس در دوره ژوراسیک روز یک ساعت کوتاهتر بود و دو میلیارد سال پیش - در پایان دوران آرکئن - زمین دو برابر سریعتر می چرخید.

همراه با کاهش سرعت چرخش، نیروی گریز از مرکز نیز باید کاهش یابد. در نتیجه، شکل زمین باید تغییر کند - سفتی آن به تدریج کاهش می یابد. با این حال، محاسبات نشان می دهد که شکل زمین مشاهده شده در حال حاضر با سرعت فعلی چرخش آن مطابقت ندارد، بلکه با سرعتی که تقریباً 10 میلیون سال پیش بود مطابقت دارد. ماده زمین، اگرچه در شرایط فشار طولانی سیال است، اما ویسکوزیته قابل توجهی دارد، اصطکاک داخلی بالایی دارد و بنابراین با تاخیر قابل توجهی در شرایط مکانیکی جدید قرار می گیرد.

در خاتمه به پیامدهای جالب زلزله اشاره می کنیم. نوسانات ناشی از زلزله های معمولی دوره های مختلفی دارند. برخی از زمین لرزه ها دوره کوتاهی دارند - حدود یک ثانیه. ثبت چنین نوساناتی برای مطالعه زمین لرزه های رخ داده در نزدیکی ایستگاه لرزه نگاری، یعنی زمین لرزه های محلی بسیار مهم است. با فاصله گرفتن از منبع زلزله، این گونه نوسانات به سرعت از بین می روند. در مقابل، نوسانات با دوره طولانی (18-20 ثانیه) به دور منتشر می شوند. در طول یک زلزله قدرت زیادآنها می توانند از کره زمین عبور کنند یا روی سطح آن را دور بزنند. چنین نوساناتی در بسیاری از ایستگاه های لرزه نگاری ثبت می شوند و برای مطالعه زمین لرزه های دوردست مناسب هستند. با کمک نوسانات طولانی مدت است که ایستگاه لرزه نگاری "Moskva" می تواند زمین لرزه های رخ داده را ثبت کند. آمریکای جنوبییا در فیلیپین

در سال های اخیر ارتعاشات ناشی از زلزله با دوره بسیار طولانی حدود یک ساعت پیدا شده است. امواج لرزه ای فوق طولانی، برای مثال، در اثر شدیدترین زمین لرزه شیلی در سال 1960 به وجود آمدند.

محاسبات نشان می دهد که امواج فوق طولانی ناشی از نوسانات کل کره زمین است. انرژی برخی از زمین لرزه ها به قدری زیاد است که تمام کره زمین را می لرزاند و باعث می شود که به طور کلی تپش پیدا کند. درست است، دامنه چنین نوساناتی ناچیز است: دور از منبع زلزله، تنها با ابزارهای حساس قابل توجه است و در عرض چند روز کاملا محو می شود. با این حال ، پدیده "لرزش" کل زمین به عنوان یک کل نمی تواند تأثیری بگذارد. نوسانات کلی کل زمین در تعیین برخی از خواص فیزیکی کره زمین مفید بوده است.

یکی از ویژگی های بارز تکامل زمین، تمایز ماده است که بیان آن ساختار پوسته سیاره ما است. لیتوسفر، هیدروسفر، جو، بیوسفر پوسته های اصلی زمین را تشکیل می دهند که از نظر ترکیب شیمیایی، قدرت و حالت ماده متفاوت هستند.

ساختار درونی زمین

ترکیب شیمیایی زمین(شکل 1) مشابه ترکیب سیارات دیگر است گروه زمینیمثل زهره یا مریخ

به طور کلی عناصری مانند آهن، اکسیژن، سیلیکون، منیزیم و نیکل غالب هستند. محتوای عناصر سبک کم است. چگالی متوسط ​​ماده زمین 5.5 گرم بر سانتی متر مکعب است.

اطلاعات قابل اعتماد بسیار کمی در مورد ساختار داخلی زمین وجود دارد. شکل را در نظر بگیرید. 2. او تصویر می کند ساختار داخلیزمین. زمین از پوسته، گوشته و هسته زمین تشکیل شده است.

برنج. 1. ترکیب شیمیایی زمین

برنج. 2. ساختار درونی زمین

هسته

هسته(شکل 3) در مرکز زمین قرار دارد، شعاع آن حدود 3.5 هزار کیلومتر است. دمای هسته به 10000 کلوین می رسد، یعنی بالاتر از دمای لایه های بیرونی خورشید است و چگالی آن 13 گرم بر سانتی متر مکعب است (مقایسه کنید: آب - 1 گرم در سانتی متر 3). احتمالاً هسته از آلیاژهای آهن و نیکل تشکیل شده است.

هسته بیرونی زمین قدرت بیشتری نسبت به هسته داخلی (شعاع 2200 کیلومتر) دارد و در حالت مایع (مذاب) قرار دارد. هسته داخلی تحت فشار زیادی قرار دارد. مواد تشکیل دهنده آن در حالت جامد هستند.

مانتو

مانتو- ژئوسفر زمین که هسته را احاطه کرده و 83 درصد حجم سیاره ما را تشکیل می دهد (شکل 3 را ببینید). مرز زیرین آن در عمق 2900 کیلومتری قرار دارد. گوشته به قسمت بالایی کم تراکم و پلاستیکی (800-900 کیلومتر) تقسیم می شود که از آن قسمت ماگما(ترجمه شده از یونانی به معنای "پماد غلیظ" است؛ این ماده مذاب داخل زمین است - مخلوطی از ترکیبات و عناصر شیمیایی، از جمله گازها، در حالت نیمه مایع خاص). و کریستالی پایین تر، حدود 2000 کیلومتر ضخامت.

برنج. 3. ساختار زمین: هسته، گوشته و پوسته زمین

پوسته زمین

پوسته زمین -پوسته بیرونی لیتوسفر (شکل 3 را ببینید). چگالی آن تقریباً دو برابر کمتر از چگالی متوسط ​​زمین است - 3 گرم بر سانتی متر مکعب.

پوسته زمین را از گوشته جدا می کند مرز موهورویچیک(اغلب به آن مرز موهو می گویند) که با افزایش شدید سرعت امواج لرزه ای مشخص می شود. در سال 1909 توسط یک دانشمند کروات نصب شد آندری موهورویچ (1857- 1936).

از آنجایی که فرآیندهایی که در بالاترین قسمت گوشته روی می دهند بر حرکت ماده در پوسته زمین تأثیر می گذارد، آنها تحت نام عمومی ترکیب می شوند. لیتوسفر(پوسته سنگ). ضخامت لیتوسفر از 50 تا 200 کیلومتر متغیر است.

زیر لیتوسفر است استنوسفر- پوسته سخت و چسبناک کمتر، اما بیشتر پلاستیک با دمای 1200 درجه سانتیگراد. می تواند از مرز موهو عبور کند و به پوسته زمین نفوذ کند. استنوسفر منبع آتشفشان است. حاوی حفره هایی از ماگمای مذاب است که به پوسته زمین وارد شده یا روی سطح زمین ریخته می شود.

ترکیب و ساختار پوسته زمین

در مقایسه با گوشته و هسته، پوسته زمین یک لایه بسیار نازک، سخت و شکننده است. این ماده از ماده سبک تری تشکیل شده است که در حال حاضر حاوی حدود 90 عنصر شیمیایی طبیعی است. این عناصر به طور مساوی در پوسته زمین وجود ندارند. هفت عنصر - اکسیژن، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم- 98 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند (شکل 5 را ببینید).

ترکیبات عجیب و غریب از عناصر شیمیایی سنگ ها و کانی های مختلف را تشکیل می دهند. قدیمی ترین آنها حداقل 4.5 میلیارد سال قدمت دارند.

برنج. 4. ساختار پوسته زمین

برنج. 5. ترکیب پوسته زمین

معدنیاز نظر ترکیب و خواص نسبتاً همگن یک جسم طبیعی است که هم در اعماق و هم در سطح لیتوسفر تشکیل شده است. نمونه‌هایی از کانی‌ها الماس، کوارتز، گچ، تالک و غیره هستند. 6.

برنج. 6. عمومی ترکیب معدنیزمین

سنگ هااز مواد معدنی تشکیل شده اند. آنها می توانند از یک یا چند ماده معدنی تشکیل شده باشند.

سنگ های رسوبی -خاک رس، سنگ آهک، گچ، ماسه سنگ، و غیره - تشکیل شده توسط بارش مواد در محیط آبی و در خشکی. آنها به صورت لایه ای دراز می کشند. زمین شناسان آنها را صفحاتی از تاریخ زمین می نامند، زیرا می توانند در مورد آن اطلاعات کسب کنند شرایط طبیعیکه در دوران باستان در سیاره ما وجود داشته است.

در بین سنگهای رسوبی، آلی و معدنی (آواری و کموژنیک) متمایز می شوند.

ارگانوژنسنگ ها در نتیجه تجمع بقایای جانوران و گیاهان به وجود می آیند.

سنگهای آواریدر نتیجه هوازدگی، تشکیل محصولات تخریب سنگ های تشکیل شده قبلی با کمک آب، یخ یا باد (جدول 1) تشکیل می شوند.

جدول 1. سنگهای آواری بسته به اندازه قطعات

شیمیاییسنگ ها در نتیجه رسوب گیری از آب دریاها و دریاچه ها مواد محلول در آنها به وجود می آیند.

در ضخامت پوسته زمین، ماگما تشکیل می شود سنگ های آذرین(شکل 7) مانند گرانیت و بازالت.

سنگ های رسوبی و آذرین وقتی در اعماق زیاد تحت تاثیر فشار و دمای بالا غوطه ور می شوند، دچار تغییرات قابل توجهی شده و به سنگ های دگرگونیبنابراین، برای مثال، سنگ آهک به مرمر، ماسه سنگ کوارتز به کوارتزیت تبدیل می شود.

سه لایه در ساختار پوسته زمین متمایز است: رسوبی، "گرانیت"، "بازالت".

لایه رسوبی(نگاه کنید به شکل 8) عمدتا توسط سنگ های رسوبی تشکیل شده است. رس ها و شیل ها در اینجا غالب هستند، سنگ های شنی، کربناته و آتشفشانی به طور گسترده نشان داده می شوند. در لایه رسوبی رسوباتی از این قبیل وجود دارد معدنی،مانند زغال سنگ، گاز، نفت. همه آنها منشا آلی دارند. برای مثال زغال سنگ محصول دگرگونی گیاهان دوران باستان است. ضخامت لایه رسوبی به طور گسترده ای متفاوت است - از عدم وجود کامل در برخی از مناطق خشکی تا 20-25 کیلومتر در فرورفتگی های عمیق.

برنج. 7. طبقه بندی سنگ ها بر اساس منشاء

لایه "گرانیت".متشکل از سنگهای دگرگونی و آذرین شبیه به گرانیت است. رایج ترین آنها در اینجا گنیس، گرانیت، شیست کریستالی و غیره است. لایه گرانیت در همه جا یافت نمی شود، اما در قاره ها، جایی که به خوبی بیان شده است، حداکثر قدرتمی تواند به چند ده کیلومتر برسد.

لایه "بازالت".توسط سنگ های نزدیک به بازالت ها تشکیل شده است. اینها سنگهای آذرین دگرگونی هستند که چگالتر از سنگهای لایه "گرانیت" هستند.

ضخامت و ساختار عمودی پوسته زمین متفاوت است. انواع مختلفی از پوسته زمین وجود دارد (شکل 8). طبق ساده ترین طبقه بندی، پوسته اقیانوسی و قاره ای متمایز می شوند.

ضخامت پوسته قاره ای و اقیانوسی متفاوت است. بنابراین، حداکثر ضخامت پوسته زمین در زیر سیستم های کوهستانی مشاهده می شود. حدود 70 کیلومتر است. در زیر دشت ها، ضخامت پوسته زمین 30-40 کیلومتر است و در زیر اقیانوس ها نازک ترین است - فقط 5-10 کیلومتر.

برنج. 8. انواع پوسته زمین: 1 - آب; 2 - لایه رسوبی; 3 - بسترسازی سنگهای رسوبی و بازالتها; 4، بازالت ها و سنگ های اولترامافیک کریستالی. 5، لایه گرانیت دگرگونی. 6 - لایه گرانولیت مافیک; 7 - مانتو معمولی; 8 - مانتو از حالت فشرده خارج شده

تفاوت بین پوسته قاره ای و اقیانوسی از نظر ترکیب سنگ در عدم وجود لایه گرانیتی در پوسته اقیانوسی آشکار می شود. بله، و لایه بازالت پوسته اقیانوسی بسیار عجیب است. از نظر ترکیب سنگ، با لایه مشابه پوسته قاره تفاوت دارد.

مرز خشکی و اقیانوس (نشان صفر) انتقال پوسته قاره ای به اقیانوسی را ثابت نمی کند. جایگزینی پوسته قاره ای با اقیانوسی در اقیانوس تقریباً در عمق 2450 متری رخ می دهد.

برنج. 9. ساختار پوسته قاره ای و اقیانوسی

انواع انتقالی پوسته زمین نیز وجود دارد - زیر اقیانوسی و شبه قاره ای.

پوسته زیر اقیانوسیواقع در امتداد دامنه های قاره ای و کوهپایه ها، در حاشیه و می توان یافت دریاهای مدیترانه. این یک پوسته قاره ای به ضخامت 15-20 کیلومتر است.

پوسته شبه قاره ایبرای مثال در قوس های جزیره آتشفشانی واقع شده است.

بر اساس مواد صداگذاری لرزه ای -سرعت موج لرزه ای - ما اطلاعاتی در مورد ساختار عمیق پوسته زمین دریافت می کنیم. بنابراین چاه فوق عمیق کولا که برای اولین بار امکان مشاهده نمونه های سنگی از عمق بیش از 12 کیلومتری را فراهم کرد، اتفاقات غیرمنتظره زیادی را به همراه داشت. فرض بر این بود که در عمق 7 کیلومتری، یک لایه "بازالت" باید آغاز شود. اما در واقعیت کشف نشد و گنیس در میان صخره ها غالب بود.

تغییر دمای پوسته زمین با عمق.لایه سطحی پوسته زمین دارای دمایی است که توسط گرمای خورشیدی. این هست لایه هلیومتری(از هلیو یونانی - خورشید)، نوسانات دمایی فصلی را تجربه می کند. ضخامت متوسط ​​آن حدود 30 متر است.

در زیر حتی بیشتر است لایه ی نازک, ویژگیکه دمای ثابت مربوط به میانگین دمای سالانه محل مشاهده است. عمق این لایه در آب و هوای قاره ای افزایش می یابد.

حتی در عمق بیشتر پوسته زمین، یک لایه زمین گرمایی متمایز می شود که دمای آن توسط گرمای داخلی زمین تعیین می شود و با عمق افزایش می یابد.

افزایش دما عمدتاً به دلیل فروپاشی عناصر رادیواکتیو تشکیل دهنده سنگ ها، عمدتاً رادیوم و اورانیوم، رخ می دهد.

بزرگی افزایش دمای سنگ ها با عمق نامیده می شود گرادیان زمین گرماییاین در محدوده نسبتاً گسترده ای متفاوت است - از 0.1 تا 0.01 درجه سانتی گراد / متر - و به ترکیب سنگ ها، شرایط وقوع آنها و تعدادی از عوامل دیگر بستگی دارد. در زیر اقیانوس ها، دما با عمق سریعتر از قاره ها افزایش می یابد. به طور متوسط، با هر 100 متر عمق، 3 درجه سانتیگراد گرمتر می شود.

متقابل گرادیان زمین گرمایی نامیده می شود گام زمین گرماییبر حسب m/°C اندازه گیری می شود.

گرمای پوسته زمین منبع انرژی مهمی است.

بخشی از پوسته زمین که تا اعماق موجود برای اشکال مطالعات زمین شناسی گسترش می یابد روده های زمینروده های زمین نیاز به حفاظت ویژه و استفاده معقول دارند.

هر چند وقت یکبار در جستجوی پاسخی برای پرسش‌هایمان در مورد چگونگی کارکرد جهان، به آسمان، خورشید، ستاره‌ها نگاه می‌کنیم و صدها سال نوری دورتر را در جستجوی کهکشان‌های جدید نگاه می‌کنیم. اما، اگر به زیر پای خود نگاه کنید، پس در زیر پای شما یک دنیای زیرزمینی وجود دارد که سیاره ما - زمین از آن تشکیل شده است!

روده های زمیناین یکی است دنیای مرموززیر پای ما، ارگانیسم زیرزمینی زمین ما، که روی آن زندگی می کنیم، خانه می سازیم، جاده ها، پل ها می گذاریم و هزاران سال است که در حال توسعه سرزمین های سیاره مادری خود بوده ایم.

این دنیا اعماق مخفی روده های زمین است!

ساختار زمین

سیاره ما متعلق به سیارات زمینی است و مانند سیارات دیگر از لایه هایی تشکیل شده است. سطح زمین از یک پوسته جامد از پوسته زمین تشکیل شده است، یک گوشته بسیار چسبناک در عمق بیشتری قرار دارد و یک هسته فلزی در مرکز قرار دارد که از دو قسمت تشکیل شده است، قسمت بیرونی مایع و داخلی جامد است. .

جالب است که بسیاری از اشیاء جهان به قدری به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند که هر دانش آموزی در مورد آنها می داند. فضاپیما، اما ورود به عمیق ترین روده های سیاره ما هنوز یک کار غیر ممکن است، بنابراین آنچه در زیر سطح زمین است هنوز یک راز بزرگ باقی مانده است.

ستاره شناسان فضا را مطالعه می کنند، اطلاعاتی در مورد سیارات و ستارگان، با وجود دوردستی زیادشان، دریافت می کنند. در عین حال، رازهای روی زمین کمتر از جهان وجود ندارد. و امروزه دانشمندان نمی دانند درون سیاره ما چه چیزی وجود دارد. با تماشای چگونگی ریزش گدازه در طول فوران آتشفشانی، ممکن است فکر کنید که زمین نیز در داخل مذاب است. اما اینطور نیست.

هسته.قسمت مرکزی کره، هسته نامیده می شود (شکل 83). شعاع آن حدود 3500 کیلومتر است. دانشمندان بر این باورند که قسمت بیرونی هسته در حالت مذاب - مایع و قسمت داخلی در حالت جامد قرار دارد. درجه حرارت در آن به +5000 درجه سانتیگراد می رسد. از هسته تا سطح زمین به تدریج دما و فشار کاهش می یابد.

مانتو.هسته زمین توسط یک گوشته پوشیده شده است. ضخامت آن تقریباً 2900 کیلومتر است. گوشته، مانند هسته، هرگز دیده نشده است. اما آنها فرض می کنند که هر چه به مرکز زمین نزدیکتر باشد، فشار در آن بیشتر است و دما - از چند صد تا -2500 درجه سانتیگراد. اعتقاد بر این است که گوشته جامد، اما در عین حال داغ است.

پوسته زمین.در بالای گوشته، سیاره ما با پوسته پوشیده شده است. این لایه جامد بالایی زمین است. در مقایسه با هسته و گوشته، پوسته زمین بسیار نازک است. ضخامت آن تنها 10-70 کیلومتر است. اما این فلک زمینی است که ما روی آن راه می رویم، رودخانه ها جاری هستند، شهرها بر روی آن ساخته شده اند.

پوسته زمین توسط مواد مختلفی تشکیل شده است. از مواد معدنی و سنگ تشکیل شده است. برخی از آنها را قبلاً می شناسید (گرانیت، ماسه، خاک رس، ذغال سنگ نارس و غیره). کانی ها و سنگ ها از نظر رنگ، سختی، ساختار، نقطه ذوب، حلالیت در آب و سایر خواص متفاوت هستند. بسیاری از آنها به طور گسترده توسط انسان، به عنوان مثال، به عنوان سوخت، در ساخت و ساز، برای تولید فلزات استفاده می شود. مطالب از سایت

سنگ گرانیت

شن

ذغال سنگ نارس

لایه بالایی پوسته زمین در نهشته های دامنه کوه ها، سواحل شیب دار رودخانه ها و معادن قابل مشاهده است (شکل 84). و معادن و گمانه هایی که برای استخراج مواد معدنی مانند نفت و گاز استفاده می شوند، به بررسی اعماق پوسته کمک می کنند.

زمین را شامل می شود منظومه شمسیهمراه با بقیه سیارات و خورشید. این سیارات به کلاس سیارات جامد سنگی تعلق دارد که بر خلاف غول های گازی که چگالی بزرگ و نسبتا کم دارند با چگالی زیاد متمایز می شوند و از سنگ تشکیل شده اند. در عین حال، ترکیب سیاره ساختار درونی کره زمین را تعیین می کند.

پارامترهای اصلی سیاره

قبل از اینکه بفهمیم کدام لایه ها در ساختار کره زمین برجسته هستند، اجازه دهید در مورد پارامترهای اصلی سیاره خود صحبت کنیم. زمین در فاصله تقریباً 150 میلیون کیلومتری از خورشید قرار دارد. نزدیکترین جرم آسمانی است ماهواره طبیعیسیاره - ماه، که در فاصله 384 هزار کیلومتری قرار دارد. سیستم زمین-ماه منحصر به فرد در نظر گرفته می شود، زیرا تنها سیستمی است که این سیاره دارای چنین ماهواره بزرگی است.

جرم زمین 5.98 x 10 27 کیلوگرم، حجم تقریبی 1.083 x 10 27 متر مکعب است. این سیاره به دور خورشید و همچنین به دور محور خود می چرخد ​​و نسبت به هواپیما تمایل دارد که باعث تغییر فصل می شود. دوره چرخش حول محور تقریباً 24 ساعت است ، به دور خورشید - کمی بیشتر از 365 روز.

اسرار ساختار داخلی

قبل از اینکه روش مطالعه فضای داخلی با استفاده از امواج لرزه ای اختراع شود، دانشمندان فقط می توانستند فرضیاتی در مورد نحوه عملکرد زمین در داخل داشته باشند. با گذشت زمان، آنها تعدادی روش ژئوفیزیکی را توسعه دادند که امکان یادگیری در مورد برخی از ویژگی های ساختار سیاره را فراهم کرد. به خصوص، کاربرد گستردهامواج لرزه‌ای که در اثر زمین‌لرزه‌ها و حرکت‌های پوسته زمین ثبت می‌شوند، پیدا شد. در برخی موارد، چنین امواجی به صورت مصنوعی تولید می شوند تا با ماهیت بازتاب آنها با موقعیت در عمق آشنا شوند.

شایان ذکر است که این روشبه شما امکان می دهد داده ها را به طور غیر مستقیم دریافت کنید، زیرا هیچ راهی برای ورود مستقیم به اعماق روده وجود ندارد. در نتیجه، مشخص شد که این سیاره از چندین لایه تشکیل شده است که از نظر دما، ترکیب و فشار متفاوت هستند. بنابراین، ساختار درونی کره زمین چیست؟

پوسته زمین

پوسته جامد بالایی این سیاره نامیده می شود. ضخامت آن بسته به نوع آن از 5 تا 90 کیلومتر متغیر است که 4 عدد از آن وجود دارد. میانگین چگالی این لایه 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است. پوسته نوع قاره ای بیشترین ضخامت را دارد که ضخامت آن در برخی از سیستم های کوهستانی به 90 کیلومتر می رسد. آنها همچنین بین واقع در زیر اقیانوس، که ضخامت آن به 10 کیلومتر می رسد، انتقالی و riftogenic تمایز قائل می شوند. انتقالی از این جهت متفاوت است که در مرز پوسته قاره و اقیانوسی قرار دارد. پوسته شکاف در جایی یافت می شود که برآمدگی های میانی اقیانوسی وجود دارد و به دلیل ضخامت کوچک آن که تنها به 2 کیلومتر می رسد قابل توجه است.

پوسته هر نوع از سنگ های 3 نوع - رسوبی، گرانیت و بازالت تشکیل شده است که از نظر چگالی، ترکیب شیمیایی و ماهیت منشاء متفاوت است.

مرز زیرین پوسته به نام کاشف آن به نام موهورویچ نامگذاری شده است. پوسته را از لایه زیرین جدا می کند و با تغییر شدید در حالت فاز ماده مشخص می شود.

مانتو

این لایه از پوسته جامد پیروی می کند و بزرگترین است - حجم آن تقریباً 83٪ از حجم کل سیاره است. گوشته درست بعد از مرز موهو شروع می شود و تا عمق 2900 کیلومتری گسترش می یابد. این لایه بیشتر به گوشته بالایی، میانی و پایینی تقسیم می شود. یکی از ویژگی های لایه بالایی وجود استنوسفر است - یک لایه خاص که در آن ماده در حالت سختی کم قرار دارد. وجود این لایه چسبناک حرکت قاره ها را توضیح می دهد. علاوه بر این، در طول فوران های آتشفشانی، ماده مذاب مایعی که توسط آنها بیرون می ریزد از این منطقه خاص می آید. گوشته بالایی به عمق حدود 900 کیلومتری ختم می شود، جایی که گوشته میانی آغاز می شود.

از ویژگی های بارز این لایه می توان به دما و فشار بالا اشاره کرد که با افزایش عمق افزایش می یابد. این حالت خاص ماده گوشته را تعیین می کند. با وجود اینکه سنگ ها در اعماق دمای بالایی دارند، به دلیل تاثیر فشار زیاد در حالت جامد قرار دارند.

فرآیندهایی که در گوشته اتفاق می افتد

درون سیاره دمای بسیار بالایی دارد، به این دلیل که فرآیند واکنش گرما هسته ای به طور مداوم در هسته در حال انجام است. با این حال، شرایط زندگی راحت در سطح باقی می ماند. این امر به دلیل وجود یک گوشته که خاصیت عایق حرارتی دارد امکان پذیر است. بنابراین گرمای آزاد شده توسط هسته وارد آن می شود. ماده گرم شده بالا می رود، به تدریج سرد می شود، در حالی که ماده سردتر از لایه های بالایی گوشته فرو می رود. این چرخه همرفت نامیده می شود، بدون توقف اتفاق می افتد.

ساختار کره زمین: هسته (خارجی)

بخش مرکزی سیاره هسته است که بلافاصله پس از گوشته از عمق حدود 2900 کیلومتری شروع می شود. در همان زمان، به وضوح به 2 لایه - خارجی و داخلی تقسیم می شود. ضخامت لایه بیرونی 2200 کیلومتر است.

ویژگی های مشخصه لایه بیرونی هسته، غلبه آهن و نیکل در ترکیب است، برخلاف ترکیبات آهن و سیلیکون که گوشته عمدتاً از آن تشکیل شده است. ماده در هسته بیرونی در مایع است حالت تجمع. چرخش سیاره باعث حرکت می شود ماده مایعهسته، که یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند. بنابراین، هسته خارجی سیاره را می توان مولد میدان مغناطیسی سیاره نامید که منحرف می شود. گونه های خطرناکتشعشعات کیهانی، که به لطف آن حیات توانست سرچشمه بگیرد.

هسته داخلی

در داخل پوسته فلزی مایع یک هسته داخلی جامد وجود دارد که قطر آن به 2.5 هزار کیلومتر می رسد. در حال حاضر هنوز به طور قطعی مورد مطالعه قرار نگرفته است و بین دانشمندان در مورد فرآیندهایی که در آن اتفاق می افتد اختلافاتی وجود دارد. این به دلیل دشواری به دست آوردن داده ها و امکان استفاده از آن است روش های غیر مستقیمپژوهش.

به طور قطع مشخص است که دمای ماده در هسته داخلی حداقل 6 هزار درجه است، با این حال، با وجود این، در حالت جامد است. این خیلی توضیح داده شده فشار بالا، که از ورود ماده به داخل جلوگیری می کند حالت مایع- در هسته داخلی، احتمالاً برابر با 3 میلیون اتمسفر است. در چنین شرایطی، حالت خاصی از ماده ممکن است ایجاد شود - فلزی شدن، زمانی که حتی عناصری مانند گازها می توانند خواص فلزات را به دست آورند و جامد و متراکم شوند.

در مورد ترکیب شیمیایی، هنوز در جامعه تحقیقاتی در مورد اینکه کدام عناصر هسته داخلی را تشکیل می دهند، بحث وجود دارد. برخی از دانشمندان پیشنهاد می کنند که اجزای اصلی آهن و نیکل هستند، دیگران - که در میان اجزا ممکن است گوگرد، سیلیکون، اکسیژن نیز وجود داشته باشد.

نسبت عناصر در لایه های مختلف

ترکیب زمینی بسیار متنوع است - تقریباً همه عناصر را شامل می شود سیستم دوره ایاما محتوای آنها در لایه های مختلف یکنواخت نیست. بنابراین، کمترین چگالی، بنابراین از سبک ترین عناصر تشکیل شده است. سنگین ترین عناصر در هسته مرکزی سیاره یافت می شوند. درجه حرارت بالاو فشار، تضمین فرآیند فروپاشی هسته ای. این نسبت در مدت زمان معینی شکل گرفت - بلافاصله پس از تشکیل سیاره، ترکیب آن احتمالاً همگن تر بود.

در درس های جغرافیا، ممکن است از دانش آموزان خواسته شود که ساختار کره زمین را ترسیم کنند. برای مقابله با این کار، باید به دنباله خاصی از لایه ها پایبند باشید (در مقاله توضیح داده شده است). اگر دنباله شکسته شود یا یکی از لایه ها از دست رفته باشد، کار به اشتباه انجام می شود. همچنین می توانید دنباله لایه ها را در عکس ارائه شده در مقاله مشاهده کنید.