Будова землі та земної кори
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Кора.
Земна́ кора́ — зовнішній шар земної кулі, одна зі структурних оболонок планети, як ядро, мантія. Земна кора є твердим утворенням товщиною 5—40 км, що становить 0,1—0,5 % радіуса Землі. Від мантії Землі відокремлена поверхнею Мохоровичича. Фактично земна кора ніби плаває на поверхні магми, і тому на планеті спостерігаються її деформації та рухи. В основі сучасних уявлень про структуру лежать геофізичні дані про швидкість поширення пружних (переважно поперечних) хвиль.
Типи земної кори[ред. | ред. код]
Схематичний профіль перехідної зони «континент-океан»
Земна кора відрізняється під материками та океанами за складом та потужністю. Розрізняють материкову та океанічну земну кору, що різняться за складом, будовою, потужністю й іншими характеристиками. У залежності від густини порід, що її складають, у корі виділяють три шари: «базальтовий», «гранітний» та осадовий.
Потужність континентальної кори в залежності від тектонічних умов становить від 25-45 км (на платформах) до 60-80 км (в областях гороутворення). У континентальній корі розрізняють осадовий (до 20-25 км), «гранітний» або «гранітно-метаморфічний» (в середньому 15 км, густина порід 2,6-2,7 т/м³) і «базальтовий» (20-35 км, густина порід 2,7-3,0 т/м³) шари. Назви «гранітного» і «базальтового» шарів умовні і історично пов’язані з виділенням межі Конрада, яка їх розділяє. Обидва ці шари іноді об’єднують в поняття консолідованої кори.
Основна відмінності океанічної кори від континентальної — відсутність «гранітного» шару, істотно менша потужність (2-10 км), більш молодий вік (юра, крейда, кайнозой), велика латеральна однорідність. Океанічна кора складається з трьох шарів. Перший шар, або осадовий, має потужність до 1-2 км. Другий шар — вулканічний, або акустичний підмурівок, має в середньому потужність 1-2 км (за іншими даними, 1,2-1,8 км). Детальні дослідження дозволили розділити його на три горизонти (2А, 2В і 2С). Третій шар океанічної кори — «базальтовий» потужністю 4-8 км (інші дані — від 2 до 5 км).
Вік[ред. | ред. код]
Материкова земна кора є послідовним нашаруванням осадових гірських порід різного віку. Нижні горизонти таких нашарувань є найстаршими. Часто вони можуть бути метаморфізованими, тобто такими, які пройшли певну термічну обробку в земних надрах. Вік гірських порід визначають застосовуючи спеціальні методи. Цим займається наука геохронологія. Великою кількістю радіологічних досліджень доведено, що вік найстарших гірських порід земної кори за торієм-232 є не більшим ніж 3,5 мільярда років. Тому прийнято вважати, що вік найстарших гірських порід земної кори не перевищує 3,5 млрд років — а вік нашої планети — приблизно 5 млрд. років.
Протягом перших 2 млрд років, можливо, сформувалося від 50 % до 70-80 % всієї сучасної континентальної кори, в наступні 2 млрд років — щонайбільше 40 %, і лише близько 10 % — за останні 500 млн років, тобто у фанерозої. Переломний момент в розвитку земної кори мав місце у пізньому докембрії, коли в умовах існування великих плит вже зрілої континентальної кори стали можливі великомасштабні горизонтальні переміщення, що супроводжувалися субдукцією та обдукцією новоутвореної літосфери. З цього часу утворення і розвиток земної кори відбувається в геодинамічній обстановці, зумовленій механізмом тектоніки плит.
Рухи[ред. | ред. код]
Земна кора, як і гідросфера, є рухомою системою. Глибинними розломами земна кора розділена на блоки. В результаті взаємодії двох сил — тяжіння Землі до Місяця і відцентрової внаслідок обертання Місяця навколо Землі, виникають добові вертикальні рухи земної кори а також припливи і відпливи води в океанах і морях. Подібно такі рухи відбуваються за рахунок обертання Землі разом з Місяцем довкола Сонця. Встановлено, що такі плавні рухи земної кори відбуваються двічі протягом доби і досягають амплітуди декількох десятків сантиметрів. Напрямки цих рухів не є постійними, вони періодично змінюються. У масштабі мільйонів років вони викликали затоплення морем величезних територій і навпаки — виникнення та ріст гірських масивів. Унаслідок такого піднімання земної кори ростуть молоді гори, наприклад структури альпійської гірської системи, до якої належать і Крим, і Карпати. Геофізичними дослідженнями встановлено, що зараз поверхня Карпат піднімається зі швидкістю 0,1 — 10 мм за рік.
Коливальні рухи земної кори[ред. | ред. код]
Повільні плавні безперервні вертикальні переміщення мас гірських порід; одна з форм тектонічних рухів. Причину їх вбачають у глибинних процесах, що відбуваються в мантії Землі, деякі вчені — у космогенних процесах. Коливальні рухи земної кори впливають на зміни рівня Світового океану, що є однією з причин трансгресій та регресій моря, на склад, шаруватість і потужність осадів, на інтенсивність процесів денудації тощо.
Радіальні рухи земної кори[ред. | ред. код]
Рухи земної кори, паралельні радіусу Землі. Протікають повільно або швидко, при землетрусах — стрибкоподібно. Нерідко називаються коливальними рухами земної кори.
Основні тектонічні елементи земної кори[ред. | ред. код]
Найбільш древні і тектонічно малорухливі обширні області материків — древні платформи (кратони), утворені фундаментом з метаморфічних порід докембрійської, в основі архейської і ранньопротерозойської доби, які виступають на поверхню в межах щитів, і платформних чохлів. Євразія поділяється на такі платформи: Східноєвропейська, Сибірська, Китайсько-Корейська, Південнокитайська, Індостанська, Аравійська. На других материках — по одній платформі більш великих розмірів. Інший основний тип тектонічних областей материків і перехідних зон — широкі і досить протяжні рухомі пояси, що виникли 1,6-1 млрд років тому і які протягом пізнього протерозою і фанерозою пройшли складну історію тектонічного розвитку.
Головні типи сучасних тектонічних областей ложа океанів — їх рухомі зони — так звані серединно-океанічні рифтові пояси і розташовані між ними і околицями материків більш стабільні області — океанічні плити.
| Глибина[3] км | Шари | Щільність г/см³ | |
|---|---|---|---|
| 0-60 | Літосфера | — | |
| 0-35(75) | Земна кора | 2,2-2,9 | |
| 35-60 | … Верхня мантія Землі | 3,4-4,4 | |
| 35-2890 | Мантія | 3,4-5,6 | |
| 70—150(400) | … Астеносфера | — | |
| 2890-5100 | Зовнішнє ядро | 9,9-12,2 | |
| 5100-6378 | Внутрішнє ядро | 12,8-13,1 |
Хімічний склад[ред. | ред. код]
Більшість (99,79 %) маси кори припадає усього на 9 елементів, масові частки яких представлені в наступній таблиці[4]:
Оскільки кисень і кремній є найбільш поширеними елементами, їх сполуки — силікати, є основними породооутворюючими породами земної кори.
Див. також[ред. | ред. код]
- Континентальна земна кора
- Океанічна земна кора
- Перехідні зони «континент-океан»
Примітки[ред. | ред. код]
Джерела[ред. | ред. код]
- Дослідження гравітаційного поля, топографії океану та рухів земної кори в регіоні Антарктики: монографія / О. М. Марченко, К. Р. Третяк, А. Я. Кульчицький та ін. ; за заг. ред. О. М. Марченка, К. Р. Третяка ; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. — 308 c. : іл., 6 окр. арк. іл. — Бібліогр.: с. 294—304 (221 назва). — ISBN 978-617-607-206-5
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — : Східний видавничий дім, 2004—2013.
- Третяк П. Р. Лісівнича історія. Навчальний посібник. — Львів, 2002.
Источник
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Земля в розрізі від ядра до екзосфери. Ліва картинка не в масштабі.
Земля має в першому грубому наближенні форму сплюснутої кулі (екваторіальний радіус дорівнює 6377 км, полярний — близько 6355,5 км[1], середній — 6371 км[2]) і складається з декількох оболонок.
Ці шари можуть бути визначені або їх хімічними або їх реологічними властивостями. В центрі розташоване ядро Землі з радіусом близько 1250 км, яке в основному складається із заліза та нікелю.
Далі йде рідка частина ядра Землі (яка складається в основному з заліза) з товщиною близько 2200 км. Потім 2900 км в’язкої мантії, що складається з силікатів і оксидів, а зверху доволі тонка, тверда земна кора. Вона також складається з силікатів та оксидів, але збагачена елементами, які не зустрічаються в мантійних породах. Наукове розуміння внутрішньої будови Землі базується на спостереженнях топографії і батиметрії, спостережень гірських порід у відслоненнях, зразках піднятих на поверхню з великих глибин в результаті вулканічної активності, аналізі сейсмічних хвиль, які проходять крізь Землю, вимірюванні гравітації областей Землі та експериментах з кристалічними твердими тілами при тисках і температурах, характерних для глибоких надр Землі.
Маса[ред. | ред. код]
Для оцінки маси Землі та її середньої густини може бути використано силу її гравітаційного притягання. Астрономи також можуть розрахувати масу Землі за її орбітою та впливом на близькі планетарні тіла.
Маса Землі становить 5,97219×1024 кг[2], її об’єм — близько 1,08321×1021 м3[2], звідки середня густина Землі — 5513 кг/м3.
Будова[ред. | ред. код]
Будову Землі можна класифікувати за двома принципами: за механічними властивостями, такими як реологія, або за хімічними властивостями. Механічно вона може бути розділена на літосферу, астеносферу, мезосферу, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро. Хімічно Землю можна розділити на земну кору, верхню мантію, нижню мантію, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро.
Геологічні шари Землі знаходяться на наступних глибинах під поверхнею[3]:
Шари Землі вивчаються непрямими методами, з допомогою вимірювання часу поширення заломлених та відбитих сейсмічних хвиль, створених землетрусами. Ядро не пропускає поперечні хвилі, а швидкість поширення хвиль відрізняється в різних шарах. Зміни у швидкості сейсмічних хвиль між різними шарами викликає їх заломлення у відповідності до закону Снеліуса.
Ядро[ред. | ред. код]
Вивчення будови Землі за допомогою хвиль, утворених землетрусом. Суцільними лініями позначено P-хвилі (поздовжні), штриховими лініями — S-хвилі (поперечні). Літерою K позначено поздовжні обмінні хвилі.
Порівнюючи середню густину Землі (5513 кг/м3[2]) з середньою густиною верхніх частин земної кори (2670 кг/м3[4]), можна зробити висновок, що матеріали з великою густиною наявні в надрах Землі, зокрема в ядрі. Ще один доказ високої густини ядра дає сейсмологія. Сейсмічні вимірювання показують, що ядро ділиться на дві частини — тверде внутрішнє ядро з радіусом ≈ 1220 км і рідке зовнішнє ядро з радіусом ≈ 3400 км[5].
Густини знаходяться в межах від 9900–12200 кг/м3 у зовнішньому ядрі і 12600–13000 кг/м3 у внутрішньому[6].
Зовнішнє ядро відділяється від внутрішнього розривом Леманн-Буллен.
Мантія[ред. | ред. код]
Товщина земної кори в кілометрах
Мантія Землі простягається до глибини 2890 км, що робить її найтовстішим шаром Землі. Тиск у нижній мантії сягає близько 140 ГПа (1,4·106атм). Мантія складається з силікатних порід, багатих (у порівнянні із земною корою) залізом та магнієм. Високі температури в мантії роблять силікатний матеріал достатньо пластичним, щоб могла існувати конвекція речовини в мантії, що виходить на поверхню через розломи в тектонічних плитах. Плавлення і в’язкість речовини залежать від тиску і хімічних змін в мантії. В’язкість мантії коливається від 1021 до 1024Па·с в залежності від глибини[7]. Для порівняння, в’язкість води складає близько 10−3 Па·с, а пеку — 107 Па·с.
Межею між ядром Землі та мантією є розрив Гутенберга[en].
Кора[ред. | ред. код]
Земна кора має товщину від 5 до 70 км. В залежності від складу, будови та деяких інших характеристик виділяють материкову та океанічну земну кору.
Материкова кора є товстішою (від 25–45 км на платформах до 60–80 км в областях гороутворення), і поділяється на три шари — осадовий, «гранітний» і «базальтовий» (два останні розділяються поверхнею Конрада).
Океанічна кора лежить в основі океанічних басейнів, має товщину 5–10 км і, на відміну від материкової земної кори, не має «гранітного» шару.
Межею між земною корою та мантією є поверхня Мохоровичича.
Див. також[ред. | ред. код]
- Поверхня Мохоровичича
Примітки[ред. | ред. код]
Література[ред. | ред. код]
- Джеффрис Г. Земля, ее происхождение, история и строение, пер. с англ. — М., 1960.(рос.)
- Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. — М., 1965.(рос.)
- Ботт М. Внутреннее строение Земли, пер. с англ. — М., 1974.(рос.)
- Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. — 2 изд. — М., 1983.(рос.)
- Kruglinski, Susan. «Journey to the Center of the Earth.» Discover(англ.)
- Lehmann, I. (1936) Inner Earth, Bur. Cent. Seismol. Int. 14, 3-31(англ.)
- Schneider, David (October 1996) A Spinning Crystal Ball, Scientific American(англ.)
- Wegener, Alfred (1915) «The Origin of Continents and Oceans»(англ.)
Источник
Земна кора в науковому розумінні являє собою саму верхню і тверду геологічну частина оболонки нашої планети.
Наукові дослідження дозволяють вивчити її досконало. Цьому сприяють багаторазові буріння свердловин як на континентах, так і на океанському дні. Будова землі і земної кори на різних ділянках планети відрізняються і і за складом, і за характеристиками. Верхньою межею земної кори є видимий рельєф, а нижній — зона поділу двох середовищ, яка також відома як поверхня Мохоровичича. Часто її називають просто «кордон М». Це найменування вона отримала завдяки хорватському сейсмологів Мохоровічича А. Він довгі роки спостерігав за швидкістю сейсмічних рухів в залежності від рівня глибини. У 1909 році він встановив наявність різниці між земною корою і розпеченій мантією Землі. Кордон М пролягає на тому рівні, де швидкість сейсмічних хвиль підвищується з 7.4 до 8.0 км / с.
Хімічний склад Землі
Вивчаючи оболонки нашої планети, вчені робили цікаві і навіть приголомшливі висновки. Особливості будови земної кори роблять її схожою з такими ж ділянками на Марсі і Венері. Більш ніж 90% складових елементів її представлені киснем, кремнієм, залізом, алюмінієм, кальцієм, калієм, магнієм, натрієм. Поєднуючись між собою в різних комбінаціях, вони утворюють однорідні фізичні тіла — мінерали. Вони можуть увійти до складу гірських порід у різних концентраціях. Будова земної кори вельми неоднорідне. Так, гірські породи в узагальненому вигляді являють собою агрегати більш-менш постійного хімічного складу. Це самостійні геологічні тіла. Під ними розуміється чітко окреслена область земної кори, що має в своїх межах однакове походження, вік.
Гірські породи за групами
1. Магматичні. Назва говорить сама за себе. Вони виникають через остигнула магми, яка витікає з жерла древніх вулканів. Будова цих порід безпосередньо залежить від швидкості застигання лави. Чим вона більша, тим менше кристали речовини. Граніт, наприклад, сформувався в товщі земної кори, а базальт з’явився в результаті поступового виливу магми на її поверхню. Різноманіття таких порід досить велике. Розглядаючи будову земної кори, ми бачимо, що вона складається з магматичних мінералів на 60%.
2. Осадові. Це породи, які стали результатом поступового відкладення на суші і дні океану уламків тих чи інших мінералів. Це можуть бути як пухкі компоненти (пісок, галька), зцементовані (піщаник), залишки мікроорганізмів (кам’яне вугілля, вапняк), продукти хімічних реакцій (калійна сіль). Вони складають до 75% всієї земної кори на материках.
За фізіологічною способом утворення осадові породи поділяються на:
- Уламкові. Це залишки різних гірських порід. Вони руйнувалися під впливом природних факторів (землетрус, тайфун, цунамі). До них можна віднести пісок, гальку, гравій, щебінь, глину.
- Хімічні. Вони поступово утворюються з водних розчинів тих чи інших мінеральних речовин (солі).
- Органічні або біогенні. Складаються з останків тварин або рослин. Це горючі сланці, газ, нафта, вугілля, вапняк, фосфорити, крейда.
3. Метаморфічні породи. У них можуть перетворюватися інші компоненти. Це відбувається під впливом мінливих температури, великого тиску, розчинів або газів. Наприклад, з вапняку можна отримати мармур, з граніту — гнейс, з піску — кварцит.
Мінерали і гірські породи, які людство активно використовує у своїй життєдіяльності, називаються корисними копалинами. Що вони собою являють?
Це природні мінеральні утворення, які впливають на будову землі та земної кори. Вони можуть використовуватися в сільському господарстві та промисловості як в природному вигляді, так і піддаючись переробці.
Види корисних мінералів. Їх класифікація
Залежно від фізичного стану та агрегації, корисні копалини можна розділити на категорії:
- Тверді (руда, мармур, вугілля).
- Рідкі (мінеральна вода, нафта).
- Газоподібні (метан).
Характеристики окремих видів корисних копалин
За складом і особливостям застосування розрізняють:
- Горючі (вугілля, нафта, газ).
- Рудні. Вони включають радіоактивні (радій, уран) і благородні метали (срібло, золото, платина). Є руди чорних (залізо, марганець, хром) і кольорових металів (мідь, олово, цинк, алюміній).
- Нерудні корисні копалини відіграють істотну роль у такому понятті, як будова земної кори. Географія їх обширна. Це неметалеві і негорючі гірські породи. Це будівельні матеріали (пісок, гравій, глина) і хімічні речовини (сірка, фосфати, калійні солі). Окремий розділ присвячено дорогоцінним і виробних каменів.
Розподіл корисних копалин по нашій планеті безпосередньо залежить від зовнішніх факторів і геологічних закономірностей.
Так, паливні корисні копалини в першу чергу видобуваються в нафтогазоносних і вугільних басейнах. Вони мають осадочні походження і формуються на осадових чохлах платформ. Нафта і вугілля вкрай рідко залягають разом.
Рудні корисні копалини найчастіше відповідають фундаменту, виступам і складчастим областям платформних плит. У таких місцях вони можуть створювати величезні по довжині пояса.
Ядро
Земна оболонка, як відомо, багатошарова. Ядро розташовується в самому центрі, а його радіус приблизно дорівнює 3500 км. Його температура набагато вища, ніж у Сонця і становить близько 10000 К. Точних даних про хімічний склад ядра не отримано, але імовірно воно складається з нікелю і заліза.
Зовнішнє ядро знаходиться в розплавленому стані та має ще більшу потужність, ніж внутрішнє. Останнє піддається колосальному тиску. Речовини, з яких воно складається, перебувають у постійному твердому стані.
Мантія
Геосфера Землі оточує ядро і становить близько 83 відсотків від усієї оболонки нашої планети. Нижня межа мантії знаходиться на величезній глибині майже 3000 км. Дану оболонку прийнято умовно розділяти на менш пластичну і щільну верхню частину (саме з неї утворюється магма) і на нижню кристалічну, ширина якої становить 2000 кілометрів.
Склад і будова земної кори
Для того щоб говорити про те, які елементи входять до складу літосфери, потрібно дати деякі поняття.
Земна кора — це сама зовнішня оболонка літосфери. Її щільність менше в два рази в порівнянні з середньою щільністю планети.
Від мантії земна кора відділена кордоном М, про яку вже йшлося вище. Так як процеси, що відбуваються на обох дільницях, взаємно впливають один на одного, їх симбіоз прийнято називати літосферою. Це означає «кам’яна оболонка». Її потужність коливається в межах 50-200 кілометрів.
Нижче літосфери розташована астеносфера, яка володіє менш щільною і в’язкою консистенцією. Її температура становить близько 1200 градусів. Унікальною особливістю астеносфери є можливість порушувати свої кордони і проникати в літосферу. Вона є джерелом вулканізму. Тут знаходяться розплавлені вогнища магми, яка впроваджується в земну кору і виливається на поверхню. Вивчаючи ці процеси, вчені змогли зробити багато дивовижних відкриттів. Саме так вивчалося будова земної кори. Літосфера була сформована багато тисяч років тому, але і зараз в ній відбуваються активні процеси.
Структурні елементи земної кори
У порівнянні з мантією і ядром, літосфера — це жорсткий, тонкий і дуже крихкий шар. Вона складена з комбінації речовин, у складі яких на сьогоднішній день виявлено більше 90 хімічних елементів. Вони розподілені неоднорідне. 98 відсотків маси земної кори припадає на сім складових. Це кисень, залізо, кальцій, алюміній, калій, натрій і магній. Вік найдавніших порід та мінералів становить понад 4.5 мільярдів років.
Вивчаючи внутрішню будову земної кори, можна виділити різні мінерали.
Мінерал — порівняно однорідна речовина, що може перебувати як всередині, так і на поверхні літосфери. Це кварц, гіпс, тальк і т.д. Гірські породи складаються з одного або декількох мінералів.
Процеси, що формують земну кору
Літосфера взаємодіє з атмосферою, гідросферою і біосферою. У процесі синтезу вони утворюють найскладнішу і реакційно активну оболонку Землі. Саме в тектоносфері відбуваються процеси, які змінюють склад і будову цих оболонок.
Будова океанічної земної кори
Дана частина літосфери переважно складається з базальтових порід. Будова океанічної земної кори вивчено не так досконально, як континентальне. Теорія тектонічних плит пояснює, що океанічна земна кора є відносно молодою, а самі її останні ділянки можна датувати пізньої юрою.
Її товщина практично не змінюється з часом, так як вона визначається кількістю розплавів, що виділяються з мантії в зоні серединно-океанічних хребтів. На неї істотно впливає глибина осадових шарів на дні океану. У найбільш об’ємних ділянках вона становить від 5 до 10 кілометрів. Даний вид земної оболонки відноситься до океанічної літосфері.
Континентальна кора
Літосфера взаємодіє з атмосферою, гідросферою і біосферою. У процесі синтезу вони утворюють найскладнішу і реакційно активну оболонку Землі. Саме в тектоносфері відбуваються процеси, які змінюють склад і будову цих оболонок.
Літосфера на земній поверхні не однорідна. Вона має кілька шарів.
- Осадовий. Він в основному утворюється гірськими породами. Тут переважають глини і сланці, а також широко поширені карбонатні, вулканогенні і піщані породи. В осадових шарах можна зустріти такі корисні копалини, як газ, нафта і кам’яне вугілля. Всі вони мають органічне походження.
- Гранітний шар. Він складається з магматичних і метаморфічних порід, які найбільш близькі за своєю природою до граніту. Цей шар зустрічається далеко не скрізь, найбільш яскраво він виражений на континентах. Тут його глибина може становити десятки кілометрів.
- Базальтовий шар утворюють породи, близькі до однойменного мінералу. Він більш щільний, ніж граніт.
Глибина і зміна температури земної кори
Поверхневий шар прогрівається сонячним теплом. Це геліометріческая оболонка. Вона відчуває сезонні коливання температури. Середня потужність шару складає близько 30 м.
Нижче знаходиться шар, ще тонший і крихкий. Його температура постійна і приблизно дорівнює середньорічній, характерною для цієї області планети. Залежно від континентального клімату глибина цього шару збільшується.
Ще глибше в земній корі знаходиться ще один рівень. Це геотермічний шар. Будова земної кори передбачає його наявність, а його температура визначається внутрішнім теплом Землі і зростає з глибиною.
Підвищення температури відбувається за рахунок розпаду радіоактивних речовин, які входять до складу гірських порід. В першу чергу це радій і уран.
Геометричний градієнт — величина наростання температури в залежності від ступеня збільшення глибини шарів. Цей параметр залежить від різних факторів. Будова та типи земної кори впливають на нього, так само як і склад гірських порід, рівень і умови їх залягання.
Тепло земної кори є важливим енергетичним джерелом. Його вивчення дуже актуально на сьогоднішній день.
Статті за темою «Склад і будова земної кори»
Источник
