Kratak opis unutarnje strukture zemlje. Unutarnji i vanjski slojevi Zemlje. Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera?

postoji jedan zanimljiva značajka u strukturi našeg planeta: najsloženiju i najraznovrsniju strukturu susrećemo u površinskim slojevima Zemljina kora; što se dublje spuštamo u utrobu Zemlje, njezina struktura postaje jednostavnija. Može se, naravno, izraziti sumnja da nam se tako samo čini, jer što se dublje spuštamo, naša informacija postaje sve približnija i nesigurnija. Očigledno, to još uvijek nije slučaj, a pojednostavljenje strukture s dubinom objektivna je činjenica, neovisna o stupnju našeg znanja.

Započet ćemo naše razmatranje odozgo, s najsloženijim gornjih slojeva Zemljina kora. Ti se slojevi, kao što znamo, proučavaju uglavnom uz pomoć izravnih geoloških metoda.

Otprilike dvije trećine zemljine površine prekrivaju oceani; jedna trećina je na kontinentima. Struktura zemljine kore ispod oceana i kontinenata je drugačija. Stoga ćemo prvo razmotriti značajke kontinenata, a zatim se okrenuti oceanima.

Na površini zemlje na kontinentima razna mjesta nalaze se 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 je posebnost u tome što je većina njih izrazito metamorfizirana: gline su se pretvorile u metamorfne škriljce, pješčenici - u kristalne kvarcite, vapnenci - u mramor. Važnu ulogu među tim stijenama imaju gnajsovi, tj. 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 obuhvaća Kareliju, poluotok Kola, cijelu Finsku i Švedsku. Drugi štit pokriva veći dio Kanade. Na isti način, većina Afrike je štit, kao i veći dio Brazila, gotovo cijela Indija i cijela zapadna Australija. Sve stijene drevnih štitova nisu samo metamorfizirane i prekristalizirane, već su i vrlo snažno nabrane u male složene nabore.

Ostala područja na kontinentima zauzimaju uglavnom mlađe stijene - starosti paleozoika, mezozoika i kenozoika. Uglavnom se radi o sedimentnim stijenama, iako među njima ima i stijena magmatskog podrijetla, izlivenih na površinu u obliku vulkanske lave ili uvučenih i stvrdnutih na određenoj dubini. Postoje dvije kategorije područja: na površini nekih slojeva sedimentnih stijena leže vrlo tiho, gotovo vodoravno, a u njima se opažaju samo rijetki i mali nabori. Na takvim mjestima magmatske stijene, osobito one intruzivne, imaju relativno malu ulogu. Takva se područja nazivaju platforme. Na drugim mjestima su sedimentne stijene snažno zgužvane u nabore, izrešetane dubokim pukotinama. Među njima se često susreću intrudirane ili eruptirane magmatske stijene. Ova mjesta se obično podudaraju s planinama. Zovu se presavijene zone, ili geosinklinale.

Razlike između pojedinih platformi i naboranih zona su u starosti stijena koje leže mirno ili zgužvane u nabore. Među platformama se ističu antičke platforme na kojima sve paleozojske, mezozojske i kenozojske stijene leže gotovo vodoravno na vrhu izrazito 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 ne samo pretkambrij, nego i kambrijski, ordovicijski i silurski slojevi zgužvani u nabore, a mlađe stijene, počevši od devona, mirno leže na vrhu tih nabora na njihovoj erodiranoj površini (kako kažu, “ nesukladno”). Na drugim mjestima "naborani temelj" čine, osim pretkambrija, sve paleozojske stijene, a samo mezozojske i kenozojske stijene leže gotovo horizontalno. Platforme posljednje dvije kategorije nazivaju se mladima. Neki od njih, kao što vidimo, nastali su nakon silurskog razdoblja (prije toga su postojale nabrane zone), a druge - nakon kraja paleozojske ere. Dakle, ispada 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 razdoblja, u drugima - do kraja paleozojske ere), došlo je do snažnog kolapsa slojeva u nabore u zemljinoj kori, u nju su unesene magmatske rastaljene stijene, sedimenti su podvrgnuti metamorfizaciji, prekristalizaciji. I tek nakon toga došlo je zatišje, a kasniji slojevi sedimentnih stijena, koji su se vodoravno nakupili na dnu morskih bazena, općenito su zadržali svoje mirno pojavljivanje u budućnosti.

Konačno, na drugim mjestima svi su slojevi zgužvani u nabore i probijeni magmatskim stijenama - sve do neogena.

Rekavši da bi se platforme mogle formirati drugačije vrijeme, također ističemo različite starosti zona nabora. Doista, na drevnim kristalnim štitovima, urušavanje slojeva u nabore, prodor magmatskih stijena i rekristalizacija završili su prije početka paleozoika. Stoga su štitovi zone pretkambrijskog nabora. Tamo gdje slojevi nisu bili poremećeni od devonskog razdoblja, skupljanje slojeva u nabore nastavilo se sve do kraja silura, ili, kako se kaže, do kraja ranog paleozoika. Posljedično, ova skupina mladih platformi je ujedno i područje ranopaleozojskog nabora. Sklapanje ovog vremena naziva se Kaledonsko preklapanje. Tamo gdje je platforma nastala od početka mezozoika, imamo zone kasnog paleozoika ili hercinskog nabora. Konačno, područja na kojima su svi slojevi, do uključivo neogena, snažno naborani u nabore, zone su najmlađeg, alpskog nabora, koji je ostavio nenaborane samo slojeve nastale u kvartaru.

Karte koje prikazuju položaj platformi i naboranih zona različite starosti i neke druge značajke 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 mirnih slojeva platformi, itd. Načela za sastavljanje tektonskih karata bila su 30-ih godina razvili su sovjetski geolozi, uglavnom akademik A. D. Arkhangelsky. Tektonske karte nakon Velikog domovinskog rata Sovjetski Savez sastavljen pod vodstvom akademika N. S. Shatskog. Ove karte se uzimaju kao primjer za sastavljanje međunarodnih tektonskih karata Europe, drugih kontinenata i cijele Zemlje u cjelini.

Različita je debljina sedimentnih svita na mjestima gdje mirno leže (tj. na platformama) i gdje su snažno nabrane. Primjerice, jurske naslage na ruskoj platformi nigdje nisu deblje niti "debele" od 200 metara, dok njihova debljina na Kavkazu, gdje su snažno zgužvane u nabore, mjestimično doseže i 8 kilometara. Naslage karbonskog razdoblja na istoj ruskoj platformi imaju debljinu ne veću od nekoliko stotina metara, a na Uralu, gdje su iste naslage snažno zgužvane u nabore, njihova debljina mjestimično raste i do 5-6 kilometara. To ukazuje da kada su se naslage iste starosti akumulirale na platformi i u predjelima nabrane zone, zemljina kora se vrlo malo povukla na platformi i mnogo jače popustila u zoni nabora. Stoga na platformi nije bilo mjesta za nakupljanje tako debelih formacija koje bi se mogle nakupiti u dubokim koritima zemljine kore u naboranim zonama.

Unutar platformi i naboranih zona debljina akumuliranih sedimentnih stijena ne ostaje svugdje ista. Razlikuje se od stranice do stranice. Ali na platformama su te promjene glatke, postupne i male. Oni upućuju na to da je platforma tijekom akumulacije sedimenata mjestimice nešto više, mjestimice nešto manje spuštena, te su u njenom podrumu nastala široka blaga korita (sineklize) odvojena jednako blagim izdizanjima (anteklizama). Nasuprot tome, u naboranim zonama, debljina sedimentnih stijena iste starosti varira od mjesta do mjesta vrlo oštro, na kratkim udaljenostima, ili se povećava na nekoliko kilometara, ili se smanjuje na nekoliko stotina ili desetaka metara, ili čak nestaje. To ukazuje na to da su se tijekom nakupljanja sedimenata u zoni nabora neka područja snažno i duboko povukla, druga su malo popustila ili čak uopće nisu popustila, a treća su se snažno podigla, o čemu svjedoče grube klastične naslage pronađene uz njih, formirane kao posljedica erozije uzdignutih područja. Štoviše, značajno je da su sva ta područja, koja su se intenzivno spuštala i intenzivno dizala, bila uska i smještena u obliku traka tijesno jedno uz drugo, što je dovelo do vrlo velikih kontrasta u kretanjima zemljine kore na bliskim udaljenostima.

Imajući u vidu sve navedene značajke kretanja zemljine kore: vrlo kontrastna i snažna slijeganja i izdizanja, snažno nabiranje, snažnu magmatsku aktivnost, odnosno sve značajke povijesnog razvoja naboranih zona, te se zone obično nazivaju geosinklinale, ostavljajući naziv "preklopljena zona" samo za karakterizaciju njihove moderne strukture, koja je bila rezultat svih prethodnih nasilnih događaja u zemljinoj kori. Nastavit ćemo koristiti izraz "geosinklinala" kada ne govorimo o modernoj strukturi nabrane zone, već o značajkama njezina prethodnog razvoja.

Platforme i zone nabora međusobno se značajno razlikuju u pogledu minerala koji se nalaze na njihovom teritoriju. Na platformama je malo magmatskih stijena koje su se uvukle u mirne slojeve sedimentnih stijena. Stoga se minerali magmatskog porijekla rijetko nalaze na platformama. Ali u mirno nastalim sedimentnim slojevima platforme, ugljen, nafta, prirodni plinovi, kao i kamena sol, gips, građevinski materijali itd. U naboranim zonama prednost je na strani magmatskih minerala. Ovo je - razni metali, koji su nastali u različitim fazama skrućivanja magma komora.

Međutim, kada govorimo o pretežnoj zatvorenosti sedimentnih minerala u platforme, ne smijemo zaboraviti da je riječ o slojevima koji tiho leže, a ne o onim izrazito metamorfoziranim i zgužvanim kristalnim stijenama drevnog "naboranog temelja" platformi, što se najbolje vidi na "štitovima". Ove podrumske stijene odražavaju doba kada platforma ovdje još nije postojala, ali je geosinklinala postojala. Stoga su minerali pronađeni u naboranom podrumu geosinklinalni po svom tipu, tj. pretežno magmatski. Slijedom toga, na platformama postoje, takoreći, dva kata minerala: donji kat je prastar, pripada temelju, geosinklinalan; karakteriziraju ga metalne rude; potkrovlje- zapravo platforma, koja pripada pokrovu sedimentnih stijena koje mirno leže na temelju; to su sedimentni, tj. pretežno nemetalni minerali.

Mora se reći nekoliko riječi o naborima.

Gore je spomenuto snažno preklapanje u preklopljenim zonama i slabo preklapanje na platformama. Valja napomenuti da ne treba govoriti samo o različitom intenzitetu nabora, već i o činjenici da su nabori različitih tipova karakteristični za preklopljene zone i platforme. U presavijenim zonama, nabori pripadaju vrsti koja se naziva linearna ili potpuna. Riječ je o dugim uskim naborima koji poput valova slijede jedan drugoga, međusobno se spajaju u krug i pokrivaju potpuno velika područja. Nabori imaju različite oblike: neki su zaobljeni, drugi su oštri, neki su ravni, okomiti, drugi su kosi. Ali svi su međusobno slični, i što je najvažnije, pokrivaju presavijenu zonu u kontinuiranom nizu.

Na platformama - nabori različite vrste. To su odvojena izolirana izdizanja slojeva. Neki od njih su u obliku stola ili, kako se kaže, u obliku sanduka ili sanduka, mnogi imaju izgled pitomih kupola ili bedema. Nabori ovdje nisu izduženi, kao u preklopljenoj zoni, u pruge, već su raspoređeni u složenije oblike ili razbacani prilično nasumično. Ovo preklapanje je "diskontinuirano" ili u obliku kupole.

Nabori diskontinuiranog tipa - izbočine prsa, kupole i bedemi - nalaze se ne samo na platformi, već i na rubu preklopljenih zona. Dakle, postoji donekle postupni prijelaz s platformskih nabora na one tipične za zone nabora.

Na platformama i na rubu preklopljenih zona nalazi se još jedan osebujan tip nabora - takozvane "diapirične kupole". Nastaju tamo gdje na nekoj 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, pijesci i gline 2.3). Tako je lakša sol ispod težih glina, pijeska, vapnenca. Zahvaljujući sposobnosti stijene polagano plastično deformirajući pod djelovanjem malih mehaničkih sila (fenomen puzanja, koji je već spomenut), sol teži isplivanju na površinu, probijajući i gurajući prekrivene teže slojeve. Tome pomaže i činjenica da je sol pod pritiskom iznimno fluidna i ujedno jaka: lako teče, ali se ne lomi. Sol pluta u stupovima. Istodobno podiže slojeve koji su iznad njih, savija ih u obliku kupole i, strši prema gore, uzrokuje njihovo cijepanje u zasebne dijelove. Stoga na površini takve dijapirne kupole često izgledaju kao "slomljena ploča". Na sličan način nastaju dijapirični nabori u čijim "probijajućim jezgramima" ne nalazimo sol, već meku glinu. Ali glineni dijapirični nabori obično ne izgledaju poput okruglih stupova, poput slanih dijapirnih kupola, već dugih izduženih grebena.

Kupole (uključujući dijapire) i otekline pronađene na platformama igraju važnu ulogu u stvaranju nakupina nafte i plina. U naboranim zonama mineralne naslage su uglavnom povezane s pukotinama.

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

Kao što je već spomenuto, unutar vidljivog dijela zemljine kore najdublje leže metamorfne stijene arhejskog doba. Među njima su najčešći gnajsovi i graniti. Promatranja pokazuju da što dublji usjek zemljine kore promatramo na površini, nailazimo na više granita. 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 temelju nekih podataka o brzini širenja elastičnih seizmičkih vibracija u zemljinoj kori. Brzina kretanja takozvanih longitudinalnih seizmičkih valova u granitima je u prosjeku oko 5 km/sec.

NA uzdužni valovi ah oscilacije čestica nastaju u smjeru gibanja vala: naprijed i natrag. Takozvane poprečne valove karakteriziraju fluktuacije u smjeru kretanja vala: gore - dolje ili desno - lijevo.

Ali na brojnim mjestima utvrđeno je da na dubini od 10, 15, 20 km brzina širenja istih longitudinalnih seizmičkih valova postaje veća i doseže 6 ili 6,5 km/s. Budući da je ova brzina previsoka za granit i bliska brzini širenja elastičnih vibracija, što karakterizira takvu stijenu kao bazalt u laboratorijskim ispitivanjima, sloj zemljine kore s većom brzinom širenja seizmičkih valova nazvan je bazalt. NA različitim područjima počinje na različitim dubinama - obično na dubini od 15 ili 20 km, ali u nekim područjima dolazi puno bliže površini, pa bi do nje mogao doći bunar dubok 6-8 km.

Međutim, do sada niti jedan bunar nije prodro u bazaltni sloj i nitko nije vidio stijene koje leže u ovom sloju. Jesu li ovo stvarno bazalti? O tome postoje sumnje. Neki misle da ćemo tamo umjesto bazalta pronaći iste gnajsove, granite i metamorfne stijene koje su karakteristične za gornji sloj granita, ali koje su na većoj dubini snažno zbijene pritiskom gornjih stijena, a time i brzinom širenja. seizmičkih valova 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 rađanja onih vrućih otopina i plinova, iz kojih dolaze razne rude. minerali kristaliziraju iznad, kada se pomaknu na površinu, odvijaju se. Znati što je zapravo bazaltni sloj znači bolje razumjeti procese nastanka metalnih ruda u zemljinoj kori i zakonitosti njihove distribucije. Zato projekt bušenja ultradubokih bušotina za proučavanje strukture cijelog granita i barem gornjeg dijela bazaltnog sloja zaslužuje svaku podršku.

Bazaltni sloj je donji sloj kontinentalne kore. Na dnu je od dubljih dijelova Zemlje odvojena vrlo oštrom podjelom tzv odsjek Mohorovičića(nazvan po jugoslavenskom seizmologu koji je otkrio postojanje ove dionice početkom našeg stoljeća). Na ovoj dionici Mohorovichica (ili, skraćeno, Moho), brzina kompresijskih seizmičkih valova se naglo mijenja: iznad dionice obično iznosi 6,5 km/sec, a neposredno ispod raste na 8 km/sec. Ovaj dio se smatra donjom granicom zemljine kore. Stoga je njegova udaljenost od površine debljina zemljine kore. Promatranja pokazuju da je debljina kore ispod kontinenata daleko od ujednačene. U prosjeku je 35 km, ali pod planinama se povećava na 50, 60 pa čak i 70 km. Istodobno, 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" koji sežu 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 pod nekim planinama "korijeni" nastaju 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 podrijetlo ovih planina drugačije; ovo je također utjecalo različita struktura pod njima zemljina kora.

Posebno treba istaknuti jedno svojstvo zemljine kore, usko povezano s "korijenima" planina: to je takozvana izostazija, odnosno ravnoteža. Promatranja veličine gravitacije na površini Zemlje pokazuju, kao što smo vidjeli, prisutnost određenih fluktuacija ove veličine od mjesta do mjesta, tj. postojanje određenih anomalija u gravitaciji. Međutim, te su anomalije (nakon oduzimanja utjecaja geografskog i visinskog položaja točke promatranja) iznimno male; mogu uzrokovati promjenu tjelesne težine za samo nekoliko grama. Takva odstupanja od normalne sile gravitacije iznimno su mala u usporedbi s onima koja bi se mogla očekivati, imajući u vidu topografiju zemljine površine. Doista, ako su planinski lanci gomila suvišnih masa na površini Zemlje, tada bi te mase trebale stvoriti jaču privlačnost. Naprotiv, iznad mora, gdje je umjesto gustih stijena tijelo koje privlači manje gusta voda, sila gravitacije morala bi oslabiti.

Zapravo, takvih razlika nema. Sila gravitacije ne postaje veća u planinama, a manja na moru, svugdje je približno jednaka, a uočena odstupanja od prosječne vrijednosti znatno su manja od utjecaja da neravnina reljefa ili zamjena stijena morska voda treba imati. Iz ovoga je moguć samo jedan zaključak: dodatne mase na površini, koje tvore grebene, moraju odgovarati nedostatku masa na dubini; samo u tom slučaju ukupna masa i ukupno privlačenje stijena ispod planina neće premašiti normalnu vrijednost. Naprotiv, nedostatak masa na površini u morima mora odgovarati nekim težim masama na dubini. Gore navedene promjene u debljini kore ispod planina i ravnica upravo ispunjavaju ove uvjete. Prosječna gustoća stijena zemljine kore jednaka je 2,7. Ispod zemljine kore, neposredno ispod Moho dijela, materije ima više visoka gustoća, dostižući 3.3. Stoga, tamo gdje je zemljina kora tanja (ispod nizina), teški subcrustalni "supstrat" ​​približava se površini bliže površini, a svojim privlačnim utjecajem nadoknađuje "nedostatak" masa na površini. Naprotiv, u planinama povećanje debljine svijetle kore smanjuje ukupnu privlačnu silu, čime se nadoknađuje povećanje privlačnosti uzrokovano dodatnim površinskim masama. Stvaraju se uvjeti pod kojima zemljina kora, takoreći, lebdi na teškoj stelji kao ledenice na vodi: deblja ledenica tone dublje u vodu, ali i strši iznad nje; manje debela ledena ploha manje tone, ali i manje strši.

Ovakvo ponašanje ledenih ploha odgovara poznatom Arhimedovom zakonu, koji određuje ravnotežu plutajućih tijela. Zemljina kora također se pokorava istom zakonu: 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 tvori ili ravnicu ili morsko dno. Dakle, stanje kore odgovara ravnoteži plutajućih tijela, zbog čega se ovo stanje naziva izostazija.

Treba napomenuti da je zaključak o ravnoteži zemljine kore s obzirom na njezinu gravitaciju i supstrat valjan ako se uzme u obzir prosječna debljina kore i prosječna visina njezine površine za velika područja - nekoliko stotina kilometara u promjeru. . Ako, međutim, istražimo ponašanje mnogo manjih dijelova zemljine kore, naći ćemo odstupanja od ravnoteže, odstupanja između debljine kore i visine njezine površine, koja se izražavaju u obliku odgovarajućih anomalija gravitacije. . Zamislite veliku ledenu plohu. Njegova ravnoteža, poput tijela koje pluta na vodi, ovisit će o njegovoj prosječnoj debljini. No, na različitim mjestima, ledena ploha može imati vrlo različite debljine, 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 biti vrlo različit od ravnotežnog: ako izbijemo odgovarajući komad leda iz ledene plohe, tada će on ili potonuti dublje od okolne ledene plohe. ili lebdjeti iznad njega. Ali općenito, ledena ploča je u ravnoteži, a ta ravnoteža ovisi o prosječnoj debljini ledene plohe.

Ispod zemljine kore ulazimo u sljedeću, vrlo moćnu ljusku Zemlje, tzv Zemljin plašt. Proteže se u unutrašnjost 2900 km. Na ovoj dubini nalazi se sljedeći oštri dio Zemljine tvari, koji odvaja plašt od Zemljina jezgra. Unutar plašta, kako se produbljuje, brzina širenja seizmičkih valova raste i na dnu plašta doseže 13,6 km/sec za longitudinalne valove. No, povećanje te brzine je neravnomjerno: u gornjem dijelu je mnogo brže, do dubine od oko 1000 km, a na većim dubinama iznimno sporo i postupno. S tim u vezi, plašt se može podijeliti na dva dijela - gornji i donji plašt. Sada se skuplja sve više podataka, što ukazuje da je takva podjela plašta na gornji i donji od velike temeljne važnosti, budući da je razvoj zemljine kore, očito, izravno povezan s procesima koji se odvijaju u gornjem plaštu. O prirodi ovih procesa bit će riječi kasnije. Donji plašt očito ima malo izravnog utjecaja na zemljinu koru.

Materijal koji čini plašt je čvrst. To potvrđuje prirodu prolaska seizmičkih valova kroz plašt. Relativno kemijski sastav plašt postoje razlike u mišljenjima. Neki ljudi misle da se gornji plašt sastoji od stijene koja se zove peridotit. Ova stijena sadrži vrlo malo silicija; Osnovni, temeljni sastavni dio mineral mu je olivin, silikat bogat željezom i magnezijem. Drugi sugeriraju da je gornji plašt mnogo bogatiji silicijevim dioksidom i po sastavu sličan bazaltu, ali da su minerali koji čine ovaj duboki bazalt gušći od onih u površinskom bazaltu. Na primjer, u dubokom bazaltu značajnu ulogu igraju graniti - minerali s vrlo gustim "pakiranjem" atoma u kristalnoj rešetki. Takav duboki bazalt, dobiven kao prešanjem običnog površinskog bazalta, naziva se eklogit.

Postoje argumenti u prilog oba gledišta. Konkretno, drugu točku gledišta potvrđuje ogroman broj bazalta koji su vrlo ujednačeni po svom kemijskom sastavu i eruptiraju sada tijekom vulkanskih erupcija. Njihov izvor može biti samo u gornjem plaštu.

Ako se ovo gledište pokaže točnim, onda bismo trebali uzeti u obzir da na Moho odsjeku ne dolazi do promjene kemijskog sastava tvari, već prijelaza iste tvari u kemijskom sastavu u novi, gušći, „duboki ” stanje, u drugu, kako kažu, "fazu". Takvi prijelazi se nazivaju "fazni prijelazi". Taj prijelaz ovisi o promjeni tlaka s dubinom. Kada se postigne određeni tlak, obični bazalt prelazi u eklogit, a manje gusti feldspati zamjenjuju se gušćim granatima. Na takve prijelaze također utječe temperatura: njezino povećanje pri istom tlaku otežava bazaltu prijelaz u eklogit. Stoga donja granica zemljine kore postaje pokretna, ovisno o promjenama temperature. Ako temperatura poraste, tada dio eklogita prelazi natrag u obični bazalt, granica kore pada, kora postaje deblja; dok se volumen tvari povećava za 15%. Ako se temperatura smanji, tada pri istom tlaku dio bazalta u donjim slojevima kore prelazi u eklogit, granica kore se diže, kora postaje tanja, a volumen materijala koji je prešao u novi faza se smanjuje za 15%. Ovi procesi mogu objasniti fluktuacije zemljine kore gore-dolje: kao rezultat njenog zadebljanja, kora će se dizati, dizati, dok će smanjenjem debljine potonuti, spustiti se.

Međutim, pitanje kemijskog sastava i fizičkog stanja gornjeg plašta bit će konačno riješeno, po svemu sudeći, tek kao rezultat superdubokog bušenja, kada bušotine, prošavši kroz cijelu koru, dođu do tvari gornjeg plašta.

Važna značajka strukture gornjeg plašta je "pojas za omekšavanje", koji se nalazi na dubini između 100 i 200 km. U ovom pojasu, koji se također 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 vrlo važnu ulogu u životu Zemlje.

U donjem plaštu materija postaje mnogo teža. Njegova gustoća raste, očito, na 5,6. Pretpostavlja se da se sastoji od silikata, vrlo bogatih željezom i magnezijem te siromašnih silicijevim dioksidom. Moguće je da je željezni sulfid raširen u donjem plaštu.

Na dubini od 2900 km, kako je naznačeno, plašt završava i počinje jezgra zemlje. Najvažnija karakteristika jezgre je da prenosi uzdužne seizmičke vibracije, ali se ispostavlja da je neprohodna za poprečne vibracije. Budući da poprečne elastične vibracije prolaze kroz čvrsta tijela, ali se brzo raspadaju u tekućinama, dok uzdužne vibracije prolaze i kroz čvrsta tijela i tekuća tijela, treba zaključiti da je jezgra Zemlje u tekućem stanju. Naravno, nije ni blizu tekućine kao voda; to je vrlo gusta tvar, blizu čvrstog stanja, ali ipak mnogo fluidnija od tvari plašta.

Unutar jezgre se izdvaja više unutarnja jezgra ili nukleolus. Njegova gornja granica nalazi se na dubini od 5000 km, odnosno na udaljenosti od 1370 km od središta Zemlje. Ovdje se uočava ne baš oštar presjek, na kojem brzina seizmičkih oscilacija opet naglo pada, a zatim, prema središtu Zemlje, ponovno počinje rasti. Postoji pretpostavka da je unutarnja jezgra čvrsta, a da je samo vanjska jezgra u tekućem stanju. Međutim, budući da potonje sprječava prolaz poprečnih vibracija, pitanje stanja unutarnje jezgre još se ne može konačno riješiti.

Bilo je mnogo kontroverzi oko kemijskog sastava jezgre. Oni još uvijek traju. Mnogi se još uvijek drže starog stajališta, vjerujući da se jezgra Zemlje sastoji od željeza s malom primjesom nikla. Prototip ovog sastava su željezni meteoriti. Meteoriti se općenito smatraju ili kao fragmenti već postojećih i raspadnutih planeta, ili kao preostala "neiskorištena" mala kozmička tijela, iz kojih su planeti "sakupljeni" prije nekoliko milijardi godina. U oba bi se slučaja činilo da meteoriti predstavljaju kemijski sastav jedne ili druge ljuske planeta. Kameni meteoriti vjerojatno odgovaraju kemijskom sastavu plašta, barem donjeg. Teži, željezni meteoriti odgovaraju, kako mnogi misle, dubljim crijevima – jezgri planeta.

Međutim, drugi istraživači nalaze argumente protiv koncepta željeznog sastava jezgre i vjeruju da bi se jezgra trebala sastojati od silikata, općenito istih kao i oni koji čine plašt, ali da su ti silikati u "metalnom" stanju kao rezultat enormnog pritiska u jezgri na gornjoj granici jezgre. jednak je 1,3 milijuna atmosfera, a u središtu Zemlje 3 milijuna atm.). To znači da su pod utjecajem tlaka atomi silikata djelomično uništeni i od njih su se odvojili pojedinačni elektroni koji su se mogli samostalno kretati. To, kao i kod metala, uzrokuje neke metalna svojstva jezgre: visoke gustoće; dosežući u središte Zemlje 12.6 električna vodljivost, toplinska vodljivost.

Konačno, postoji srednje stajalište, koje sada počinje prevladavati, naime, da je unutarnja jezgra željezo, a vanjska je sastavljena od silikata u metalnom stanju.

Prema modernoj teoriji, Zemljino magnetsko polje povezano je s vanjskom jezgrom. Nabijeni elektroni kreću se u vanjskoj jezgri na dubini između 2900 i 5000 km, opisujući krugove ili petlje, a njihovo kretanje dovodi do pojave magnetsko polje. Dobro je poznato da sovjetske rakete lansirane na Mjesec nisu otkrile magnetsko polje u našem prirodnom satelitu. To je u skladu s pretpostavkom da Mjesec nema jezgru sličnu Zemljinoj.

Razmotrimo sada strukturu zemljine unutrašnjosti ispod oceana.

Iako se u posljednje vrijeme, od Međunarodne geofizičke godine, dno oceana i dubine Zemlje ispod oceana iznimno intenzivno proučava (poznata su brojna putovanja sovjetskog istraživačkog broda Vityaz), još uvijek znamo geološku građu oceana. teritorije mnogo gore od strukture kontinenata. Međutim, utvrđeno je da na dnu oceana nema štitova, platformi ili naboranih zona, slične teme koji su poznati na kontinentima. Prema topografiji dna u oceanima, ravnice (ili bazeni), oceanski grebeni i dubokomorski jarci mogu se izdvojiti kao najveći elementi.

Ravnice zauzimaju široke prostore na dnu svih oceana. Nalaze se gotovo uvijek na istoj dubini (5-5,5 km).

Oceanski grebeni su široki, kvrgavi otekline. Posebno je karakterističan Atlantski podvodni greben. Proteže se od sjevera prema jugu, točno duž središnje linije oceana, krivudajući paralelno s obalama rubnih kontinenata. Njegov se vrh obično nalazi na dubini od oko 2 km, ali se pojedini vrhovi uzdižu iznad razine mora u obliku vulkanskih otoka (Azori, Sv. Pavao, Uzašašće, Tristan da Cunha). Odmah na nastavku podvodnog grebena nalazi se Island sa svojim vulkanima.

Podvodni greben u Indijskom oceanu također se proteže u meridijanskom smjeru duž srednje linije oceana. Na otocima Chagos ovaj raspon se račva. Jedan od njegovih ogranaka ide ravno prema sjeveru, gdje su poznati ogromni smrznuti tokovi vulkanskih bazalta (Dekkan Plateau) na njegovom nastavku u regiji Bombay. Druga grana ide prema sjeverozapadu i gubi se prije ulaska u Crveno more.

Atlantski i indijski podmorski greben međusobno su povezani. Zauzvrat, Indijski greben povezuje se s istočnopacifičkim podmorskim grebenom. Potonji se proteže u zemljopisnom smjeru prema jugu Novog Zelanda, ali na meridijanu od 120° zapadne zemljopisne dužine naglo skreće prema sjeveru. Približava se obali Meksika i ovdje se gubi u plitkoj vodi prije ulaska u Kalifornijski zaljev.

Niz kraćih podmorskih grebena zauzima središnji dio Tihog oceana. Gotovo svi su izduženi od jugoistoka prema sjeverozapadu. Na vrhu jednog takvog podvodnog grebena nalaze se Havajski otoci, na vrhovima drugih - brojni arhipelazi manjih otoka.

Primjer podvodnog oceanskog grebena je i greben Lomonosov koji su otkrili sovjetski znanstvenici u Arktičkom oceanu.

Gotovo svi veliki podvodni grebeni međusobno su povezani i tvore, takoreći, jedinstveni sustav. Još uvijek nije jasan odnos grebena Lomonosova s ​​drugim grebenima.

Dubokomorske oceanske jaruge su uski (100-300 km) i dugi (nekoliko tisuća kilometara) rovovi na dnu oceana, unutar kojih se uočavaju najveće dubine. Upravo je u jednoj od tih rupa, Mariani, sovjetsko ekspediciono plovilo Vityaz pronašlo najveću dubinu Svjetskog oceana, dosegnuvši 11 034 m. Dubokovodne udarne rupe nalaze se duž periferije oceana. Najčešće graniče s otočnim lukovima. Potonji na nizu mjesta jesu karakteristično obilježje strukture prijelaznih zona između kontinenata i oceana. Otočni lukovi posebno su razvijeni duž zapadne periferije Tihog oceana - između oceana, s jedne strane, i Azije i Australije, s druge strane. Od sjevera prema jugu, poput vijenaca spuštaju se lukovi otoka Aleutskog, Kurilskog, Japanskog, Bonino-Marianskog, Filipinskog, Tonga, Kermadeca i Novog Zelanda. Gotovo svi ovi lukovi su s vanjske (konveksne) strane obrubljeni dubokomorskim kolotragama. Ista kolotečina graniči s otočnim lukom Antila u Srednjoj Americi. Još jedna udarna rupa graniči sa strane Indijski ocean otočni luk Indonezije. Neke udarne rupe, smještene na periferiji oceana, nisu povezane s otočnim lukovima. Takva je, na primjer, jaruga Atakama uz obalu Južne Amerike. Periferni položaj dubokomorskih kolotraga nije, naravno, slučajan.

Govoreći o geološka građa 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. Ti se sedimenti sastoje od vrlo tankih vapnenačkih mulja, formiranih uglavnom od mikroskopski malih školjki jednostaničnih organizama - globigerina, kao i od takozvanih crvenih dubokomorskih glina koje sadrže najmanja zrnca željeznih i manganovih oksida. Nedavno su na mnogim mjestima na velikim udaljenostima od obale otkrivene čitave trake sedimenata detritnog podrijetla - pijeska. Oni su jasno doneseni u ova područja oceana iz obalnih područja i svojim postojanjem ukazuju na prisutnost jakih dubokih struja u oceanima.

Druga značajka je ogroman i raširen razvoj tragova vulkanske aktivnosti. Na dnu svih oceana je poznato veliki broj ogromne planine u obliku stošca; to su ugasli drevni vulkani. Mnogi na dnu oceana i aktivnih vulkana. Od tih vulkana samo su bazalti eruptirali i eruptiraju, a pritom su vrlo ujednačeni po sastavu, svugdje isti. Uz periferiju oceana, na otočnim lukovima, poznate su i druge lave koje sadrže više silicija - andeziti, ali u srednjim dijelovima oceana vulkanske erupcije su samo bazaltne. I općenito, u srednjim dijelovima oceana, gotovo nijedna druga čvrsta stijena nije poznata, osim bazalta. Oceanografska jaruža oduvijek je s dna dizala samo krhotine bazalta, osim nekih sedimentnih stijena. Treba spomenuti i ogromne duboke širinske pukotine, duge nekoliko tisuća kilometara, koje prosijeku dno sjeveroistočnog dijela Tihog oceana. Duž ovih pukotina mogu se pratiti oštre izbočine na dnu oceana.

Duboka struktura zemljine kore u oceanu mnogo je jednostavnija nego ispod kontinenata. U oceanima nema sloja granita, a labavi sedimenti izravno leže 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 labavih sedimenata i pet kilometara bazaltnog sloja. Da je ovaj sloj doista sastavljen od bazalta, puno je vjerojatnije za oceane nego za kontinente, s obzirom na široku rasprostranjenost bazalta na dnu oceana i na oceanskim otocima. Pridodamo li ovome pet kilometara prosječne debljine sloja oceanske vode, tada će dubina donje granice zemljine kore (dio Moho) ispod oceana biti samo 11 km - mnogo manje nego ispod kontinenata. Dakle, oceanska kora je tanja od kontinentalne. Tako američki inženjeri i počeo bušiti kroz cijelu zemljinu koru upravo u oceanu, s plutajuće bušaće platforme, nadajući se da će lakše doći do gornjih slojeva plašta i saznati njihov sastav.

Postoje dokazi koji upućuju na to da oceanska kora postaje sve deblja ispod podmorskih grebena. Tamo mu je debljina 20-25 km i ostaje bazaltna. Zanimljivo je da kora ima oceansku strukturu ne samo ispod otvorenih oceana, već i ispod nekih dubokih mora: bazaltna kora i odsutnost granitnog sloja ustanovljeni su ispod dubokog dijela Crnog mora, ispod Južnog Kaspijskog mora, ispod najdublje depresije Karipskog mora, ispod Japanskog mora i na drugim mjestima. Mora srednje dubine također imaju međustrukturu kore: ispod njih ono je tanje od tipičnog kontinentalnog, ali deblje od oceanskog, ima i granitne i bazaltne slojeve, ali je granitni sloj mnogo tanji nego na kopnu. . Takva srednja kora uočena je u plitkim područjima Karipskog mora, u Ohotskom moru i drugdje.

Struktura plašta i jezgre ispod oceana općenito je slična njihovoj strukturi ispod kontinenata. Razlika se uočava u gornjem plaštu: "pojas za omekšavanje" (astenosfera) ispod oceana je deblji nego ispod kontinenata; ispod oceana ovaj pojas počinje već na dubini od 50 km i nastavlja se do dubine od 400 km, dok je na kontinentima koncentriran između 100 i 200 km dubine. Dakle, razlike u strukturi između kontinenata i oceana protežu se ne samo na cijelu debljinu zemljine kore, već i na gornji plašt do dubine od najmanje 400 km. Dublje – u donjim slojevima gornjeg plašta, u donjem plaštu, u vanjskoj i unutarnjoj jezgri – još nisu pronađene promjene u strukturi u horizontalnom smjeru, nikakve razlike između kontinentalnog i oceanskog sektora Zemlje.

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

Globus zrači toplinom. Stalni tok topline teče iz unutrašnjosti Zemlje prema površini. S tim u vezi, postoji takozvani temperaturni gradijent - povećanje temperature s dubinom. U prosjeku se pretpostavlja da je taj gradijent 30° na 1 km, tj. s dubinom od 1 km temperatura raste za 30° Celzijusa. Ovaj gradijent, međutim, uvelike varira od mjesta do mjesta. Osim toga, ispravan je samo za najpovršnije dijelove zemljine kore. Ako bi ostala ista do središta Zemlje, tada bi u unutarnjim dijelovima Zemlje temperatura bila toliko visoka da bi naš planet jednostavno eksplodirao. Sada nema sumnje da s dubinom temperatura raste sve sporije i sporije. U donjem plaštu i u jezgri diže se vrlo slabo i očito ne prelazi 4000° u središtu Zemlje.

Na temelju temperaturnog gradijenta u blizini površine, kao i toplinske vodljivosti stijena, moguće je izračunati koliko topline teče iz dubine prema van. Ispada da svake sekunde Zemlja gubi 6 ∙ 10 12 kalorija s cijele svoje površine. U posljednje vrijeme napravljeno je dosta mjerenja veličine toplinskog toka Zemlje na različitim mjestima. -na kontinentima i na dnu oceana. Pokazalo se da je prosječni protok topline 1,2 ∙ 10 -6 cal/cm 2 u sekundi. U nekim od najčešćih slučajeva varira između 0,5 i 3 ∙ 10 -6 cal/cm 2 u sekundi, a nema razlika u oslobađanju topline na kontinentima i u oceanu. Međutim, na ovoj jednoličnoj pozadini pronađene su anomalne zone - s vrlo visokim prijenosom topline, 10 puta većim od normalnog toplinskog toka. Takve zone su podvodni oceanski grebeni. Posebno su mnoga mjerenja napravljena na istočno-pacifičkom grebenu.

Ova opažanja postavljaju zanimljivo pitanje za geofizičare. Sada je sasvim jasno da su izvor topline unutar Zemlje radioaktivni elementi. Prisutni su u svim stijenama, u svim materijalima zemaljske kugle, a kada se raspadaju, oslobađaju toplinu. Ako uzmemo u obzir prosječni sadržaj radioaktivnih elemenata u stijenama, pretpostavimo da je njihov sadržaj u plaštu jednak njihovom sadržaju u kamenim meteoritima, a sadržaj u jezgri se smatra jednakim sadržaju u željeznim meteoritima, onda ispada da je ukupna količina radioaktivnih elemenata više nego dovoljna za stvaranje promatranog toka topline. No, poznato je da graniti sadrže u prosjeku 3 puta više radioaktivnih elemenata od bazalta, te bi, prema tome, trebali stvarati više topline. Budući da ispod kontinenata postoji sloj granita u zemljinoj kori, a ispod oceana ga nema, moglo bi se pretpostaviti da bi toplinski tok na kontinentima trebao biti veći nego na dnu oceana. Zapravo, to nije tako, općenito je protok svugdje isti, ali na dnu oceana postoje zone s nenormalno visokim protokom topline. U nastavku ćemo pokušati objasniti ovu anomaliju.

Oblik Zemlje, kao što znate, je lopta, blago spljoštena na polovima. Zbog spljoštenosti, polumjer od središta Zemlje do pola je 1/300 razlomka kraći od polumjera usmjerenog od središta prema ekvatoru. Ova razlika je otprilike 21 km. Na globusu promjera 1 m bit će nešto više od jednog i pol milimetra i gotovo je nevidljiv. Izračunato je da bi tekuća lopta, veličine Zemlje, koja se okreće istom brzinom, morala poprimiti takav oblik. To znači da je zbog svojstva puzanja, kao što smo gore raspravljali, materijal Zemlje, podvrgnut vrlo dugom djelovanju centrifugalne sile, deformiran i poprimio takav ravnotežni oblik da bi (naravno, mnogo brže) tekućina su uzeli.

Zanimljiva je nedosljednost svojstava materije Zemlje. Elastične vibracije uzrokovane potresima šire se u njemu kao u vrlo čvrstom tijelu, a pred dugodjelujućom centrifugalnom silom ista se tvar ponaša kao vrlo pokretna tekućina. Takva je nedosljednost uobičajena za mnoga tijela: ona ispadaju čvrsta kada na njih djeluje kratkotrajna sila, udar sličan seizmičkom udaru, a postaju plastični kada sila djeluje na njih polako, postupno. Ovo svojstvo je već spomenuto u opisu drobljenja slojeva tvrdih stijena u nabore. Međutim, nedavno su se pojavili podaci koji nam omogućuju da mislimo da se tvar Zemlje prilagođava djelovanju centrifugalne sile s određenim zakašnjenjem. Činjenica je da Zemlja postupno usporava svoju rotaciju. Razlog tome su plime i oseke uzrokovane privlačenjem Mjeseca. Na površini Svjetskog oceana uvijek postoje dvije izbočine, od kojih je jedna okrenuta prema Mjesecu, a druga u suprotnom smjeru. Ove se izbočine kreću po površini zbog rotacije Zemlje. No, zbog tromosti i viskoznosti vode, vrh ispupčenja okrenut prema Mjesecu uvijek malo kasni, uvijek malo pomaknut u smjeru Zemljine rotacije. Stoga Mjesec ne privlači val okomito na površinu zemlje, već uz nešto nagnutu liniju. Upravo taj nagib dovodi do činjenice da privlačenje Mjeseca cijelo vrijeme lagano usporava rotaciju Zemlje. Kočenje je vrlo malo. Zahvaljujući njemu, dan se povećava za dvije tisućinke sekunde svakih 100 godina. Ako je takva stopa usporavanja ostala nepromijenjena tijekom geološkog vremena, tada je u jurskom razdoblju dan bio kraći za jedan sat, a prije dvije milijarde godina - na kraju arhejske ere - Zemlja se rotirala dvostruko brže.

Uz usporavanje rotacije, trebala bi se smanjiti i centrifugalna sila; posljedično, oblik Zemlje se mora promijeniti - njezina spljoštenost se postupno smanjuje. Međutim, izračuni pokazuju da oblik Zemlje koji se sada promatra ne odgovara trenutnoj brzini njezine rotacije, već onoj koja je bila prije otprilike 10 milijuna godina. Zemljina tvar, iako je fluidna u uvjetima dugotrajnog pritiska, ima značajnu viskoznost, veliko unutarnje trenje, pa se stoga podvrgava novim mehaničkim uvjetima s primjetnim zakašnjenjem.

Zaključno ističemo neke zanimljive posljedice potresa. Oscilacije uzrokovane običnim potresima imaju različita razdoblja. Neki potresi imaju kratko razdoblje - oko sekunde. Registriranje takvih oscilacija iznimno je važno za proučavanje potresa koji su se dogodili u blizini seizmičke stanice, odnosno lokalnih potresa. S udaljenošću od izvora potresa takve oscilacije brzo nestaju. Naprotiv, oscilacije s dugim periodom (18-20 sec.) šire se daleko; tijekom potresa velika snaga mogu prolaziti kroz globus ili ga obilaziti na površini. Takve se oscilacije bilježe na mnogim seizmičkim postajama i pogodne su za proučavanje udaljenih potresa. Uz pomoć dugoperiodičnih oscilacija seizmička stanica "Moskva" može registrirati potrese koji se događaju u Južna Amerika ili na Filipinima.

Posljednjih godina pronađene su vibracije uzrokovane potresima s vrlo dugim periodom od oko sat vremena. Superdugi seizmički valovi nastali su, primjerice, najjačim potresom u Čileu 1960. Takvi valovi, prije nego što izumru, obiđu zemaljsku kuglu sedam do osam puta, pa i više.

Proračuni pokazuju da ultraduge valove uzrokuju oscilacije cijele kugle. Energija nekih potresa je tolika da se čini da potresaju cijeli 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 dojam. Opće fluktuacije cijele Zemlje pokazale su se korisnima u određivanju nekih fizičkih svojstava globusa.

Karakteristična značajka evolucije Zemlje je diferencijacija materije, čiji je izraz struktura ljuske našeg planeta. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera čine glavne ljuske Zemlje, koje se razlikuju po kemijskom sastavu, snazi ​​i stanju tvari.

Unutarnja struktura Zemlje

Kemijski sastav Zemlje(slika 1) sličan je sastavu ostalih planeta zemaljska grupa poput Venere ili Marsa.

Općenito, prevladavaju elementi kao što su željezo, kisik, silicij, magnezij i nikal. Sadržaj svjetlosnih elemenata je nizak. Prosječna gustoća Zemljine tvari je 5,5 g/cm 3 .

Vrlo je malo pouzdanih podataka o unutarnjem ustroju Zemlje. Razmotrite sl. 2. On portretira unutarnja struktura Zemlja. Zemlja se sastoji od zemljine kore, plašta i jezgre.

Riža. 1. Kemijski sastav Zemlje

Riža. 2. Unutarnja struktura Zemlje

Jezgra

Jezgra(Sl. 3) nalazi se u središtu Zemlje, polumjer mu je oko 3,5 tisuća km. Temperatura jezgre doseže 10 000 K, tj. viša je od temperature vanjskih slojeva Sunca, a gustoća joj je 13 g / cm 3 (usporedi: voda - 1 g / cm 3). Jezgra se vjerojatno sastoji od legura željeza i nikla.

Vanjska jezgra Zemlje ima veću snagu od unutarnje jezgre (radijus 2200 km) i u tekućem je (otopljenom) stanju. Unutarnja jezgra je pod ogromnim pritiskom. Tvari koje ga čine u čvrstom su stanju.

Plašt

Plašt- geosfera Zemlje, koja okružuje jezgru i čini 83% volumena našeg planeta (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 magma(u prijevodu s grčkog znači "gusta mast"; ovo je rastaljena tvar unutrašnjosti zemlje - mješavina kemijskih spojeva i elemenata, uključujući plinove, u posebnom polutekućem stanju); i kristalni donji, debljine oko 2000 km.

Riža. 3. Građa Zemlje: jezgra, plašt i zemljina kora

Zemljina kora

Zemljina kora - vanjska ljuska litosfere (vidi sl. 3). Njegova gustoća je otprilike dva puta manja od prosječne gustoće Zemlje - 3 g/cm 3 .

Odvaja zemljinu koru od plašta Mohorovičić granica(često se naziva Mohoovom granicom), koju karakterizira naglo povećanje brzina seizmičkih valova. Postavio ju je 1909. godine hrvatski znanstvenik Andrej Mohorovich (1857- 1936).

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

Ispod litosfere je astenosfera- manje tvrda i manje viskozna, ali više plastična ljuska s temperaturom od 1200 °C. Može prijeći Moho granicu, prodirući u zemljinu koru. Astenosfera je izvor vulkanizma. Sadrži džepove rastaljene magme, koja se unosi u zemljinu koru ili se izlijeva na zemljinu površinu.

Sastav i struktura zemljine kore

U usporedbi s plaštom i jezgrom, zemljina kora je vrlo tanak, tvrd i krhak sloj. Sastoji se od lakše tvari, koja trenutno sadrži oko 90 prirodnih kemijskih elemenata. Ovi elementi nisu podjednako zastupljeni u zemljinoj kori. Sedam elemenata — kisik, aluminij, željezo, kalcij, natrij, kalij i magnezij — čine 98% mase zemljine kore (vidi sliku 5).

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

Riža. 4. Građa zemljine kore

Riža. 5. Sastav zemljine kore

Mineral je relativno homogeno po svom sastavu i svojstvima prirodno tijelo, formirano kako u dubini tako i na površini litosfere. Primjeri minerala su dijamant, kvarc, gips, talk itd. (Opis fizikalnih svojstava raznih minerala naći ćete u Dodatku 2.) Sastav minerala Zemlje prikazan je na sl. 6.

Riža. 6. Općenito mineralni sastav Zemlja

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

Sedimentne stijene - glina, vapnenac, kreda, pješčenjak itd. – nastaju taloženjem tvari u vodenom okolišu i na kopnu. Leže u slojevima. Geolozi ih nazivaju stranicama povijesti Zemlje, budući da o njima mogu učiti prirodni uvjeti koji su postojali na našem planetu u davna vremena.

Među sedimentnim stijenama razlikuju se organogene i anorganske (detritne i kemogene).

Organogena stijene nastaju kao rezultat nakupljanja ostataka životinja i biljaka.

Klastične stijene nastaju kao posljedica trošenja, stvaranja produkata razaranja prethodno formiranih stijena uz pomoć vode, leda ili vjetra (tablica 1.).

Tablica 1. Klastične stijene ovisno o veličini fragmenata

Kemogeni stijene nastaju kao rezultat sedimentacije iz voda mora i jezera tvari otopljenih u njima.

U debljini zemljine kore nastaje magma magmatske stijene(slika 7), kao što su granit i bazalt.

Sedimentne i magmatske stijene, kada su pod utjecajem tlaka i visokih temperatura uronjene na velike dubine, podliježu značajnim promjenama, pretvarajući se u metamorfne stijene. Tako se, na primjer, vapnenac pretvara u mramor, kvarcni pješčenjak u kvarcit.

U strukturi zemljine kore razlikuju se tri sloja: sedimentni, "granitni", "bazaltni".

Sedimentni sloj(vidi sliku 8) formirana je uglavnom od sedimentnih stijena. Ovdje prevladavaju gline i škriljci, široko su zastupljene pješčane, karbonatne i vulkanske stijene. U sedimentnom sloju postoje naslage takvih mineral, poput ugljena, plina, nafte. Svi su organskog porijekla. Na primjer, ugljen je proizvod preobrazbe biljaka iz antičkih vremena. Debljina sedimentnog sloja uvelike varira - od potpune odsutnosti u nekim područjima kopna do 20-25 km u dubokim depresijama.

Riža. 7. Klasifikacija stijena prema podrijetlu

Sloj "granita". sastoji se od metamorfnih i magmatskih stijena sličnih svojim svojstvima granitu. Najčešći su ovdje gnajsi, graniti, kristalni škriljci itd. Granitni sloj se ne nalazi posvuda, ali na kontinentima, gdje je dobro izražen, njegov maksimalna snaga može doseći nekoliko desetaka kilometara.

"Bazaltni" sloj formirane od stijena bliskih bazaltima. To su metamorfizirane 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, razlikuju se oceanska i kontinentalna kora.

Kontinentalna i oceanska kora razlikuju se po debljini. Dakle, maksimalna debljina zemljine kore se opaža pod planinskim sustavima. To je oko 70 km. Pod ravnicama je debljina zemljine kore 30-40 km, a ispod oceana je najtanja - samo 5-10 km.

Riža. 8. Vrste zemljine kore: 1 - voda; 2 - sedimentni sloj; 3 - prožimanje sedimentnih stijena i bazalta; 4, bazalti i kristalne ultramafične stijene; 5, granitno-metamorfni sloj; 6 - granulitno-mafični sloj; 7 - normalni plašt; 8 - dekomprimirani plašt

Razlika između kontinentalne i oceanske kore u pogledu sastava stijena očituje se u odsutnosti granitnog sloja u oceanskoj kori. Da, i bazaltni sloj oceanske kore vrlo je osebujan. Po sastavu stijena razlikuje se od analognog sloja kontinentalne kore.

Granica kopna i oceana (nulta oznaka) ne fiksira prijelaz kontinentalne kore u oceansku. Zamjena kontinentalne kore oceanskom događa se u oceanu otprilike na dubini od 2450 m.

Riža. 9. Struktura kontinentalne i oceanske kore

Postoje i prijelazni tipovi zemljine kore - suboceanski i subkontinentalni.

Suboceanska kora smještene uz kontinentalne padine i podnožje, mogu se naći u rubnim i sredozemna mora. To je kontinentalna kora debljine do 15-20 km.

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

Na temelju materijala seizmičko sondiranje - brzina seizmičkog vala – dobivamo podatke o dubinskoj građi zemljine kore. Tako je superduboka Kola, koja je prvi put omogućila da se vide uzorci stijena s dubine veće od 12 km, donijela puno neočekivanih stvari. Pretpostavljalo se da bi na dubini od 7 km trebao započeti "bazaltni" sloj. U stvarnosti, međutim, nije otkriven, a među stijenama su prevladavali gnajsi.

Promjena temperature zemljine kore s dubinom. Površinski sloj zemljine kore ima temperaturu koju određuje sunčeva toplina. Ovo je heliometrijski sloj(od grčkog Helio - Sunce), doživljava sezonske fluktuacije temperature. Prosječna debljina mu je oko 30 m.

Ispod je još više tanki sloj, značajkašto je stalna temperatura koja odgovara prosječnoj godišnjoj temperaturi mjesta promatranja. Dubina ovog sloja se povećava u kontinentalnoj klimi.

Još dublje u zemljinoj kori razlikuje se geotermalni sloj čija je temperatura određena unutarnjom toplinom Zemlje i raste s dubinom.

Do povećanja temperature dolazi uglavnom zbog raspadanja radioaktivnih elemenata koji čine stijene, prvenstveno radija i urana.

Veličina povećanja temperature stijena s dubinom naziva se geotermalni gradijent. Ona varira u prilično širokom rasponu - od 0,1 do 0,01 ° C / m - i ovisi o sastavu stijena, uvjetima njihove pojave i nizu drugih čimbenika. Pod oceanima temperatura raste brže s dubinom nego na kontinentima. U prosjeku, sa svakih 100 m dubine postaje toplije za 3 °C.

Recipročna vrijednost geotermalnog gradijenta naziva se geotermalni korak. Mjeri se u m/°C.

Toplina zemljine kore važan je izvor energije.

Dio zemljine kore koji se proteže do dubina dostupnih za geološka proučavanja oblika utroba zemlje. Utrobe Zemlje zahtijevaju posebnu zaštitu i razumnu upotrebu.

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 pod vašim nogama nalazi cijeli podzemni svijet od kojeg se sastoji naš planet – Zemlja!

Utroba zemlje ovo je taj tajanstveni svijet pod našim nogama, podzemni organizam naše Zemlje, na kojoj živimo, gradimo kuće, postavljamo ceste, mostove i već tisućama godina razvijamo teritorije našeg rodnog planeta.

Ovaj svijet su tajne dubine utrobe Zemlje!

Struktura zemlje

Naš planet pripada zemaljskim planetima i, kao i drugi planeti, sastoji se od slojeva. Površina Zemlje sastoji se od čvrste ljuske zemljine kore, dublje se nalazi izuzetno viskozan plašt, a u središtu se nalazi metalna jezgra koja se sastoji od dva dijela, vanjski je tekući, unutarnji čvrst .

Zanimljivo je da su mnogi objekti Svemira toliko dobro proučeni da svaki školarac zna za njih; letjelica, ali ući u najdublje dubine našeg planeta još uvijek je nemoguć zadatak, pa što se nalazi ispod površine Zemlje i dalje ostaje velika misterija.

Astronomi proučavaju svemir, primaju informacije o planetima i zvijezdama, unatoč njihovoj velikoj udaljenosti. Istovremeno, na samoj Zemlji nema ništa manje misterija nego u Svemiru. A danas znanstvenici ne znaju što je unutar našeg planeta. Gledajući kako se lava izlijeva tijekom vulkanske erupcije, moglo bi se pomisliti da je i Zemlja iznutra otopljena. Ali nije.

Jezgra. Središnji dio globusa naziva se jezgra (slika 83). Njegov radijus je oko 3500 km. Znanstvenici vjeruju da je vanjski dio jezgre u otopljeno-tekućem stanju, a unutarnji u čvrstom stanju. Temperatura u njemu doseže +5 000 °C. Od jezgre do površine Zemlje temperatura i tlak se postupno smanjuju.

Plašt. Zemljina jezgra je prekrivena plaštem. Njegova debljina je oko 2900 km. Plašt, kao i jezgra, nikada nije viđen. Ali pretpostavlja se da što je bliže središtu Zemlje, to je veći tlak u njoj, a temperatura - od nekoliko stotina do -2.500 ° C. Vjeruje se da je plašt čvrst, ali u isto vrijeme usijan.

Zemljina kora. Iznad plašta naš planet je prekriven korom. Ovo je gornji čvrsti sloj Zemlje. U usporedbi s jezgrom i plaštem, zemljina kora je vrlo tanka. Njegova debljina je samo 10-70 km. Ali ovo je zemaljski svod po kojem hodamo, rijeke teku, na njemu se grade gradovi.

Zemljinu koru tvore razne tvari. Sastoji se od minerala i stijena. Neke od njih već znate (granit, pijesak, glina, treset, itd.). Minerali i stijene razlikuju se po boji, tvrdoći, strukturi, talištu, topljivosti u vodi i drugim svojstvima. Mnoge od njih čovjek naširoko koristi, na primjer, kao gorivo, u građevinarstvu, za proizvodnju metala. materijal sa stranice

Granit

Pijesak

Treset

Gornji sloj zemljine kore vidljiv je u naslagama na obroncima planina, strmim obalama rijeka i kamenolomima (sl. 84). A rudnici i bušotine, koje se koriste za vađenje minerala, poput nafte i plina, pomažu da se pogleda u dubinu kore.

Zemlja je uključena Sunčev sustav zajedno s ostalim planetima i Suncem. Spada u klasu kamenih čvrstih planeta, koji se odlikuju velikom gustoćom i sastoje se od stijena, za razliku od plinskih divova koji su velike i relativno male gustoće. Istodobno, sastav planeta određuje unutarnju strukturu globusa.

Glavni parametri planeta

Prije nego saznamo koji se slojevi ističu u strukturi globusa, razgovarajmo o glavnim parametrima našeg planeta. Zemlja se nalazi na udaljenosti od Sunca, približno jednakoj 150 milijuna km. Najbliže nebesko tijelo je prirodni satelit planet - Mjesec, koji se nalazi na udaljenosti od 384 tisuće km. Sustav Zemlja-Mjesec smatra se jedinstvenim, jer je jedini na kojem planet ima tako veliki satelit.

Zemljina masa je 5,98 x 10 27 kg, približni volumen je 1,083 x 10 27 kubnih metara. vidi. Planet se okreće oko Sunca, kao i oko vlastite osi, i ima nagib u odnosu na ravninu, što uzrokuje promjenu godišnjih doba. Razdoblje okretanja oko osi je otprilike 24 sata, oko Sunca - nešto više od 365 dana.

Misterije unutarnje strukture

Prije nego što je izumljena metoda proučavanja unutrašnjosti pomoću seizmičkih valova, znanstvenici su mogli samo pretpostaviti kako Zemlja funkcionira unutra. S vremenom su razvili niz geofizičkih metoda koje su omogućile upoznavanje nekih značajki strukture planeta. Posebno, široka primjena pronađeni seizmički valovi koji su zabilježeni kao posljedica potresa i pomicanja zemljine kore. U nekim slučajevima takvi se valovi generiraju umjetno kako bi se upoznali sa situacijom u dubini prema prirodi njihove refleksije.

Vrijedi napomenuti da ovu metodu omogućuje vam neizravno primanje podataka, jer ne postoji način da izravno uđete u dubinu crijeva. Kao rezultat toga, otkriveno je da se planet sastoji od nekoliko slojeva koji se razlikuju po temperaturi, sastavu i tlaku. Dakle, kakva je unutarnja struktura globusa?

Zemljina kora

Gornja čvrsta ljuska planeta naziva se. Njegova debljina varira od 5 do 90 km, ovisno o vrsti, kojih ima 4. Prosječna gustoća ovog sloja je 2,7 g / cm3. Najveću debljinu ima kora kontinentalnog tipa, čija debljina pod nekim planinskim sustavima doseže 90 km. Također razlikuju 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. Rift kora nalazi se tamo gdje se nalaze srednjeoceanski grebeni, a ističe se po maloj debljini koja doseže samo 2 km.

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

Donja granica kore nazvana je po njezinom otkrivaču po imenu Mohorović. Odvaja koru od temeljnog sloja i karakterizira ga oštra promjena faznog stanja tvari.

Plašt

Ovaj sloj prati čvrstu koru i najveći je - njegov volumen iznosi otprilike 83% ukupnog volumena planeta. 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. Značajka gornjeg sloja je prisutnost astenosfere - posebnog sloja u kojem je tvar u stanju niske tvrdoće. Prisutnost ovog viskoznog sloja objašnjava kretanje kontinenata. Osim toga, tijekom vulkanskih erupcija, tekuća rastaljena tvar koju izlijevaju dolazi iz ovog područja. Gornji plašt završava na dubini od oko 900 km, gdje počinje srednji plašt.

Osobine ovog sloja su visoke temperature i tlak, koji se povećavaju s povećanjem dubine. To određuje posebno stanje tvari plašta. Unatoč činjenici da stijene imaju visoku temperaturu u dubini, one su u čvrstom stanju zbog utjecaja visokog tlaka.

Procesi koji se odvijaju u plaštu

Unutrašnjost planeta ima vrlo visoku temperaturu, zbog činjenice da se u jezgri kontinuirano odvija proces termonuklearne reakcije. Međutim, ugodni uvjeti života ostaju na površini. To je moguće zbog prisutnosti plašta, koji ima svojstva toplinske izolacije. Tako u nju ulazi toplina koju oslobađa jezgra. Zagrijana tvar se diže, postupno se hladeći, dok hladnija tvar tone iz gornjih slojeva plašta. Ovaj ciklus se zove konvekcija, događa se bez prestanka.

Struktura globusa: jezgra (vanjski)

Središnji dio planeta je jezgra, koja počinje na dubini od oko 2900 km, odmah nakon plašta. Istodobno, jasno je podijeljen na 2 sloja - vanjski i unutarnji. Debljina vanjskog sloja je 2200 km.

Karakteristične značajke vanjskog sloja jezgre su prevlast željeza i nikla u sastavu, za razliku od spojeva željeza i silicija, od kojih se uglavnom sastoji plašt. Materija u vanjskoj jezgri je u tekućini stanje agregacije. Rotacija planeta uzrokuje kretanje tekuća tvar jezgra, koja stvara jako magnetsko polje. Stoga se vanjska jezgra planeta može nazvati generatorom magnetskog polja planeta, koje skreće opasne vrste kozmičko zračenje, zahvaljujući kojem je mogao nastati život.

unutarnja jezgra

Unutar ljuske tekućeg metala nalazi se čvrsta unutarnja jezgra, čiji promjer doseže 2,5 tisuća km. Trenutno se još uvijek ne proučava sa sigurnošću, a postoje sporovi među znanstvenicima oko procesa koji se u njemu odvijaju. To je zbog poteškoća u dobivanju podataka i mogućnosti samo korištenja neizravne metode istraživanje.

Sigurno je poznato da je temperatura tvari u unutarnjoj jezgri najmanje 6 tisuća stupnjeva, međutim, unatoč tome, ona je u čvrstom stanju. Ovo je vrlo objašnjeno visokotlačni, što sprječava prolazak tvari u tekućem stanju- u unutarnjoj jezgri, vjerojatno je jednak 3 milijuna atm. U takvim uvjetima može nastati posebno stanje tvari - metalizacija, kada čak i elementi poput plinova mogu dobiti svojstva metala i postati čvrsti i gusti.

Što se tiče kemijskog sastava, u istraživačkoj zajednici još uvijek postoji rasprava o tome koji elementi čine unutarnju jezgru. Neki znanstvenici sugeriraju da su glavne komponente željezo i nikal, drugi - da među komponentama mogu biti i sumpor, silicij, kisik.

Omjer elemenata u različitim slojevima

Zemaljski sastav je vrlo raznolik - sadrži gotovo sve elemente periodični sustav, međutim, njihov sadržaj u različitim slojevima nije ujednačen. Dakle, najmanja gustoća, pa se sastoji od najlakših elemenata. Najteži elementi nalaze se u jezgri u središtu planeta. visoka temperatura i pritisak, osiguravajući proces nuklearni raspad. Taj se omjer formirao tijekom određenog vremena - odmah nakon formiranja planeta, njegov je sastav vjerojatno bio homogeniji.

U nastavi 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 fotografiji predstavljenoj vašoj pozornosti u članku.