Толщина земной коры и состояние внутренности Земли

Что у Земли внутри? 5–6-е классы

Толщина земной коры и состояние внутренности Земли

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока.

Закрепить знания учащихся о формах и размерах Земли, ее внутреннем строении, методах ее изучения, дать элементарные представления о земной коре.

Ведущие понятия:

сейсмограф, земная кора, мантия, ядро, осадочные, метаморфические и магматические породы, полезные ископаемые, оболочки земли, атмосфера, литосфера, гидросфера, биосфера, геосфера.

Основные положения.

Как изучают земные глубины. Из каких пород состоит земная кора, как они залегают, чем отличается строение земной коры под материками и океанами. Увеличение температуры земных недр с глубиной. Мантия и ядро.

Оборудование.

Глобус, таблица “Внутреннее строение Земли”, коллекция горных пород, презентация “Что у Земли внутри”.

Методы и приемы.

  • Фронтальная беседа о форме и размерах Земли, о методах ее изучения.
  • Практическое занятие с коллекцией горных пород.
  • Воображаемое путешествие к центру Земли; составление графического конспекта, презентация, мультимедийное приложение к учебнику.

Межпредметные связи

. Форма и размеры Земли. Строение Земли. Горные породы.

Этапы урока

Организационный.

Объяснение учителя, сопровождающееся просмотром презентации.

Основные понятия учащиеся записывают в тетрадь при помощи учебника.

Строение Земли. Земные оболочки

Вам уже известно, что наша Земля – это планета, маленькая частичка в огромной вселенной. Возраст Земли (по данным радиометрических определений горных пород) – около 4,5 млрд лет.

Диаметр планеты Земля:

экваториальный – 12755 км, полярный – 12714 км.

Изучая нашу планету в целом, ученые давно выделили ряд присущих ей оболочек, или сфер (греч. “сфера” – шар). Геосферы Земли – концентрические, сплошные или прерывистые оболочки Земли, различающиеся по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам.

Выделяют следующие геосферы:

Воздушная оболочка, или атмосфера (греч. “атмос” – пар), связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении; водная оболочка, или гидросфера (греч.

“гидор” – вода), включающая всю химически не связанную воду, независимо от ее состояния (жидкого, твердого или газообразного), и литосфера (греч. “литос” – камень) – каменную оболочку Земли мощностью 50 – 200 км, включающая земную кору и верхнюю часть верхней мантии.

Кроме этих оболочек выделяют еще и биосферу – область Земли, в которой развивается жизнь.

Вы знаете, что наука география – это наука о Земле. Понятно, что невозможно понять Землю, не изучив ее оболочки. Но география изучает не только оболочки Земли, но и их взаимодействие друг с другом.

Что находится внутри Земли?

1. Внутреннее строение Земли.

Человечеству давно хотелось узнать, что находится в глубине Земли. Но выяснить это не так-то легко. Пока что людям удалось пробурить скважину глубиной всего 15 км. Поэтому ученым приходится исследовать глубины Земли с помощью различных приборов.

Как изучают земную кору.

С давних пор геологи изучают обнаженные горные породы, то есть места, где видны коренные горные породы (обрывы, склоны гор, крутые берега). В некоторых местах бурят скважины. Самая глубокая скважина (15 км) пробурена на Кольском полуострове. Изучить строение земной коры помогают шахты, которые роют для добычи полезных ископаемых. Из скважин и шахт извлекают образцы горных пород. По этим образцам узнают о происхождении горных пород, их изменении, а также об их составе и строении. Но эти методы позволяют исследовать только верхнюю часть земной коры и лишь на суше.

Проникнуть гораздо глубже помогает наука геофизика, а познать глубокие недра в наше время позволяет сейсмология – наука о землетрясениях. Внутреннее строение земли изучается геофизическими методами по распространению сейсмических волн. Состав пород мантии и ядра определяется по аналогии с составом метеоритов.

Все знания о внутреннем строении земли базируются на изучении косвенных данных о физических свойствах вещества.

В последнее время для изучения земной коры стало возможным использовать информацию, которая поступает со спутников из космоса. С их помощью можно даже получить фотографии для Мирового океана до глубины 600 – 700 м.

Внутреннее строение Земли сложное. На сегодняшний день удалось установить, что земной шар состоит из 3 частей: ядра в середине, огромной мантии, занимающей 5/6 всего объема Земли, и тонкой наружной земной коры.

Ядро

– центральная часть Земли делится на 2 слоя: внутреннее ядро и внешнее. Внутреннее ядро твердое, внешнее – жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Составляет 16% объема Земли и 34% ее массы. Температура ядра достигает 6000 градусов Цельсия (от 2000 до 5000). Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля. Радиус ядра около 3470 км. Ядро покрыто мантией. С процессами в жидком ядре, вероятно, связано происхождение постоянной составляющей магнитного поля Земли. Площадь поверхности ядра Земли составляет 148,7 млн км кв., что соответствует площади всех материков Земли. Таким образом, Земля как бы уравновешивает свои внутренние и внешние силы. Объяснить это явление пока трудно, однако это явление кажется неслучайным.

Мантия

(в переводе с латинского языка означает “покрывало”) – оболочка “твердой” Земли между земной корой и ядром, составляет 83% от объема Земли. Несмотря на высокую температуру (до 2000 градусов Цельсия), вещество мантии из-за большого давления находится в твердом пластичном состоянии, за исключение зоны астеносферы. Мантия состоит из верхнего и нижнего слоя. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой. Условия существования вещества внутри земного шара сильно отличаются от условий на земной поверхности, поэтому вещество там имеет особое состояние и может премещаться, но очень медленно. Внутреннее тепло земли передается и земной коре. Иногда вещество мантии изливается на Земную поверхность в виде магмы (в переводе с греческого “густая мазь”).

Астеносфера –

слой пониженной вязкости в верхней мантии. Основной источник магмы. Под континентами находится на глубине около 100 км. Под океанами – 250 – 300 км.

2. Земная кора.

Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой, а самая верхняя часть литосферы это земная кора. Ее строение и толщина на разных участках отличаются.

Земная кора составляет не более 1,2% объема Земли и 0,7% ее массы. Отделяется от мантии поверхностью Мохоровичича, которая определяется по резкому изменению скорости сейсмических волн.

Если взглянуть на глобус, то бросается в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша – в материки, вода – в океаны. Разделение земной поверхности на материки и океаны не случайно, она зависит от строения земной коры.

Материковая кора устроена иначе и отличается по толщине от океанической. Ее толщина от 5 до 75 км, причем по материками она значительно толще, чем под океаном (3 – 7 км).

В материковой коре выделяются 3 слоя: верхний – осадочный; средний – “гранитный” (близкий по своим свойствам к граниту) и нижний – “базальтовый” (состоит главным образом из базальта). Океаническая кора имеет только 2 слоя: осадочный и “базальтовый”.

Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского “релево” – поднимаю).

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок – все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам.

Хотя за ними закрепилось название “горные”, они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные – достаточно прочные камни, например гранит, известняк.

Рыхлые – породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из 3 минералов – кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

Маленькая экскурсия в мир камней

Магматические горные породы –

гранит, базальт и другие- составляют до 60% объема земной коры. Они образовались из магмы в результате ее остывания. Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относятся песок, глина, мел, известняк.

Метаморфические горные породы

образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высокой температуры и давления (мрамор, кварцит, гнейс и др.).

Горные породы и минералы, которые используются человеком, называют полезными ископаемыми. Земная кора – источник самых разнообразных полезных ископаемых, которые интенсивно используются человеком, со многими из которых вы уже познакомились в младших классах.

Однако существует еще много вопросов, связанных с использованием богатств земных недр, которые требуют серьезного изучения Земли. Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии – не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей – плит.

Плиты очень медленно (со скоростью несколько см в год) движутся – скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось.

В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

3)

Проверь свои знания

1. Каково внутреннее строение Земли?

2. Что представляет собой земное ядро?

3. Какими свойствами обладает вещество мантии?

4. Как называются неровности земной поверхности?

5. Что такое горные породы и минералы?

6. Что называется полезными ископаемыми?

7. Почему движутся материки?

8.Везде ли земная кора имеет одинаковую толщину?

9. Зачем нужно изучать строение Земли? Какими способами это можно делать?

10. Дополните фразы. Температура вещества в ядре достигает: Температура вещества мантии – до : Земная кора имеет толщину:

11. Дополните схему Горные породы бывают плотные (_______, ________) и рыхлые (___________, __________)

12. Покажите с помощью этой схемы состав гранита

_______________ _______________       _______________

_______________

13. Дайте определения

  1. Рельеф –
  2. Полезные ископаемые –

14. Приведите примеры горных пород и минералов, которые встречаются в вашей местности.

15. Какие утверждения верны?

  1. Мантия – это верхняя оболочка Земли.
  2. Ядро состоит в основном из железа и никеля.
  3. Земная кора находится в центре нашей планеты.
  4. Слово “рельеф” в переводе с греческого означает “покрывало”.
  5. Земная кора состоит из горных пород.
  6. Горные породы состоят из минералов.
  7. Горные породы всегда образованы множеством минералов.
  8. Гранит – это минерал.
  9. Земная кора вместе с верхним слоем мантии сложена из подвижных плит.
  10. Материки совершенно неподвижны.

16. Выберите правильный ответ

16.1 Землю составляют

а) ядро и земная кора

б) ядро, мантия и земная кора

в) мантия и земная кора

16.2. Ядро земли состоит из

а) одного слоя

б) двух слоев

в) трех слоев.

17. Зачем изучают строение Земли?

18. Как изучают строение Земли?

19. Что находится в центре Земли?

20. Чем отличается Земная кора материков от океанов?

21. Почему температура горных пород увеличивается с глубиной?

22. Почему при заполнении трещин в земной коре мантия переходит в жидкое состояние?

Подумайте!

  • Почему одни участки суши медленно поднимаются, а другие – опускаются?
  • Как ученые изучают состав земной коры?

4) Обратитесь к диску

Изучите материал урока и выполните предложенные задания

5) Практическая работа. Домашнее задание.

Составление схемы и описания внутреннего строения Земли. Изучение коллекции горных пород.

Для определения характера залегания горных пород можно использовать не только естественные, но и искусственно подготовленные обнажения. Можно предложить учащимся зарисовать окружающие их формы рельефа, обнажения, показав с помощью окраски различия в составе горных пород.

Выполнение работы можно начать с характеристики и описания основных форм рельефа. Для этого учитель заранее определяет место экскурсии – холмистая поверхность, овраги, искусственные углубления.

В процессе выполнения отрабатываются приемы измерения высоты холма или глубины котловины. Отметки высот и глубин учащиеся заносят в заранее подготовленную таблицу.

На основе полученных данных они могут построить схему изображения холма или впадины с помощью горизонталей.

Характеризуя окружающую поверхность, учащиеся описывают основные формы рельефа, перечисляют географические объекты, находящиеся в пределах непосредственного наблюдения. Для работы по описанию характера залегания пород на естественном или искусственном обнажении учащимся предлагается план:

Описание обнажения

1. Вертикальный размер обнажения.

2. Толщина и состав каждого слоя горных пород.

3. Цвет и структура каждого слоя горных пород.

4. Основные различия верхнего и нижнего слоев обнажения (по толщине, составу, цвету).

6). Итоговая проверка знаний. Тест

Вариант 1.

1. Внутреннее строение Земли характеризуется следующей сменой ее частей:

а) земная кора, ядро, мантия;

б) ядро, мантия, земная кора;

в) мантия, земная кора, ядро;

г) ядро, земная кора, мантия.

2. Горные породы, преобразованные в недрах земли в результате опускания участков земной коры, называются:

а) магматическими;

б) осадочными;

в) метаморфическими.

3. К магматическим горным породам относятся

а) кварцит;

б) песок;

в) известняк;

г) гранит.

4. В результате горизонтальных движений в земной коре образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) разломы;

г) складки

5. Возвышение, образованное продуктами извержения вещества мантии на земную поверхность, называется

а) вулканом;

б) гейзером;

в) кратером;

г) жерлом.

6. Какими числами на контурной карте “Литосфера” обозначены:

а) Восточно-Европейская равнина;

б) Аравийское плоскогорье;

в) горы Анды;

г) Скандинавские горы;

д) вулкан Визувий;

е) гора Джомолунгма?

Вариант 2.

1. Толщина и температура мантии Земли составляет

а) 5 – 80 км, 4000 – 5000 градусов

б) 3470 км, около 2000 градусов

в) 2900 км, 4000 – 5000 градусов

г) 2900 км, около 2000 градусов

2. Горные породы, состоящие из пород и минералов, которые разрушались под действием ветра, воды, ледников, называются:

а) магматические;

б) обломочные;

в) метаморфические.

3. К метаморфическим горным породам относятся:

а) мрамор,

б) песчаник;

в) калийная соль;

в) базальт.

4. При вертикальном движении участков земной коры по разломам образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) поднятия;

г) прогибы.

5. На полуострове Камчатка расположен самый высокий из действующих вулканов России –

а) Ключевская Сопка;

б) Кроноцкая Сопка;

в) Шивелуч;

г) Корякская сопка.

6. Какими числами на контурной карте “Литосфера” обозначены:

а) Западно-Сибирская равнина;

б) плоскогорье Декан;

в) горы Кордильеры;

г) Уральские горы;

д) вулкан Гекла;

е) вулкан Килиманджаро?

Вывод.

Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора образована горными породами. Горные породы состоят из минералов.

Список литературы.

  1. Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 174, (2) с.: ил.
  2. Герасимова Т. П. Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т. П. Герасимова, Н. П. Неклюкова. – М.: Дрофа, 2002. – 176 с.: ил., карт.
  3. Природоведение: Рабочая тетрадь к учебнику 5 класса / А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. – 64 с.: ил.
  4. Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 1997. – 174, (2) с.: ил.
  5. Большой справочник по географии. – М.: “Олимп”, “Издательство Астрель”, “Фирма “Издательство АСТ”, 2000. – 368 с.: ил.
  6. Петров Н. Н. Начальный курс географии. 6 кл. – М.: Дрофа, 2001. – 136 с. – (Рабочая тетрадь для учителя)
  7. Сиротин В. И. Практические работы по географии и методика их выполнения (6 – 10 классы): Пособие для учителя. – 4-е изд., испр. и доп. – М.: АРКТИ, 2003. – 136 с.: ил. (Метод. биб-ка)
  8. Сиротин В. И. Сборник заданий и упражнений по географии. 6 – 10 ка. – 2-е изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2004. – 256 с.: ил. – (Библиотека учителя).

13.03.2011

Источник: https://urok.1sept.ru/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/587104/

Земная кора

Толщина земной коры и состояние внутренности Земли
Земная кора имеет огромное значение для нашей жизни, для исследований нашей планеты.

Это понятие тесно связано с другими, характеризующими процессы, происходящие внутри и на поверхности Земли.

Что такое земная кора и где она находится

Земля имеет целостную и непрерывную оболочку, в которую входят: земная кора, тропосфера и стратосфера, являющиеся нижней частью атмосферы, гидросфера, биосфера и антропосфера.

Они тесно взаимодействуют, проникая друг в друга и постоянно обмениваясь энергией и веществом. Земной корой принято называть внешнюю часть литосферы – твердой оболочки планеты. Большую часть ее внешней стороны покрывает гидросфера. На остальную, меньшую часть воздействует атмосфера.

слои земной коры фото

Под корой Земли находится более плотная и тугоплавкая мантия. Их разделяет условная граница, названная именем хорватского ученого Мохоровича. Ее особенность – в резком увеличении скорости сейсмических колебаний.

Чтобы получить представление о земной коре, используются различные научные методы. Однако получение конкретных сведений возможно лишь способами бурения на большую глубину.

Одной из задач такого исследования было установление природы границы между верхней и нижней континентальной корой. Обсуждались возможности проникновения в верхнюю мантию с помощью самонагревающихся капсул из тугоплавких металлов.

Строение земной коры

Под континентами выделяются ее осадочный, гранитный и базальтовый слои, толщина которых в совокупности составляет до 80 км. Горные породы, называемые осадочными, образовались в результате осаждения веществ на суше и в воде. Располагаются преимущественно пластами.

 

строение земной коры фото

Здесь встречаются:

  • глины
  • глинистые сланцы
  • песчаники
  • карбонатные породы
  • породы вулканического происхождения
  • каменный уголь и другие породы.

Осадочный слой помогает глубже узнать о природных условиях на земле, которые были на планете в незапамятные времена. У такого слоя может быть различная толщина. В некоторых местах его может не быть вообще, в других, преимущественно больших углублениях, может составлять 20-25 км.

Температура земной коры

Важным энергетическим источником для обитателей Земли является тепло ее коры. Температура увеличивается по мере углубления в нее. Самый близкий к поверхности 30-метровый слой, именуемый гелиометрическим, связан с теплом солнца и колеблется в зависимости от сезона.

В следующем, более тонком слое, который увеличивается в континентальном климате, температура постоянна и соответствует показателям конкретного места измерения. В геотермическом слое коры температура связана с внутренним теплом планеты и растет по мере углубления в нее. Она в разных местах разная и зависит от состава элементов, глубины и условий их расположения.

 

 температура земли фото

Считается, что температура в среднем повышается на три градуса по мере углубления на каждые 100 метров. В отличие от континентальной части температура под океанами растет быстрее. После литосферы располагается пластичная высокотемпературная оболочка, температура, которой составляет 1200 градусов. Называется она астеносферой. В ней есть места с расплавленной магмой.

Проникая в земную кору, астеносфера может изливать расплавленную магму, вызывая явления вулканизма.

Характеристика Земной коры

Земная кора обладает массой менее пол-процента всей массы планеты. Она является наружной оболочкой каменного слоя, в котором происходит движения вещества. Этот слой, который имеет плотность вдвое меньшую, чем у Земли. Его толщина меняется в пределах 50-200 км.

Уникальность земной коры в том, что она может быть континентального и океанического типов. У континентальной коры три слоя, верхний из которых сформирован за счет осадочных пород. Океаническая кора сравнительно молода и ее толщина меняется незначительно. Образуется она за счет веществ мантии из океанических хребтов.

 

земная кора характеристика фото

Толщина слоя коры под океанами составляет 5-10 км. Ее особенность в постоянных горизонтальных и колебательных движениях. Большую часть коры представляют базальты.

Внешняя часть земной коры является твердой оболочкой планеты. Ее cтроение отличается наличием подвижных областей и относительно стабильных платформ. Литосферные плиты двигаются относительно друг друга. Движение этих плит может вызывать землетрясения и другие катаклизмы. Закономерности таких движений исследуются тектонической наукой.

Функции земной коры

К основным функциям земной коры принято относить:

  • ресурсную;
  • геофизическую;
  • геохимическую.

Первая из них обозначает наличие ресурсного потенциала Земли. Он представляет собой в первую очередь совокупность запасов полезных ископаемых, находящихся в литосфере. Кроме того, ресурсная функция включает в себя ряд факторов среды обитания, обеспечивающих жизнь человека и других биологических объектов. Одним из них является тенденция образования дефицита твердой поверхности.

 

 так делать нельзя. спасем нашу Землю фото

Тепловые, шумовые и радиационные эффекты реализуют геофизическую функцию. Например, возникает проблема естественного радиационного фона, который на земной поверхности в основном безопасен.

Однако в таких странах как Бразилия и Индия он в сотни раз может превышать допустимый.

Считается, что его источником является радон и продукты его распада, а также некоторые виды человеческой деятельности.

Геохимическая функция связана с проблемами химического загрязнения, вредного для человека и других представителей животного мира. В литосферу попадают различные вещества, обладающие токсическими, канцерогенными и мутагенными свойствами.

Они безопасны, когда находятся в недрах планеты. Извлеченные из них цинк, свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы могут представлять большую опасность. В переработанном твердом, жидком и газообразном виде они попадают в окружающую среду.

Из чего состоит Земная кора

В сравнении с мантией и ядром кора Земли является хрупким, жестким и тонким слоем. Она состоит из сравнительно легкого вещества, включающего в свой состав порядка 90 природных элементов. Они содержатся в разных местах литосферы и с разной степенью концентрации.

 

состав земной коры фото

Основными являются: кислород кремний алюминий, железо, калий, кальций, натрий магний. 98 процентов земной коры состоит из них. В том числе около половины составляет кислород, свыше четверти – кремний. Благодаря их комбинациям образуются такие минералы как алмаз, гипс, кварц и пр. Нескольких минералов могут образовать горную породу.

Интересные факты

  • Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове дала возможность познакомиться с образцами минералов с 12-километровой глубины, где были обнаружены породы, близкие к гранитам и глинистым сланцам.
  • Самая большая толщина коры (около 70 км) выявлена под горными системами. Под равнинными участками она 30-40 км, а под океанами – лишь 5-10 км.
  • Значительная часть коры образует древний низкоплотный верхний слой, состоящий преимущественно из гранитов и глинистых сланцев.
  • Структура земной коры напоминает кору многих планет, в том числе на Луне и их спутниках.

скачать dle 10.6фильмы бесплатно

Источник: https://animals-wild.ru/sfery-zemli/1259-zemnaya-kora.html

Строение земной коры и состав её слоев

Толщина земной коры и состояние внутренности Земли

Изучение внутреннего строения планет, в том числе нашей Земли — чрезвычайно сложная задача. Мы не можем физически «пробурить» земную кору вплоть до ядра планеты, поэтому все знания полученные нами на данный момент — это знания полученные «на ощупь», причем самым буквальным образом.

Как работает сейсморазведка на примере разведки нефтяных месторождений. «Прозваниваем» землю и «слушаем», что принесет нам отраженный сигнал

Дело в том, что наиболее простой и надежный способ узнать что же находится под поверхностью планеты и входит в состав её коры — это изучении скорости распространения сейсмических волн в недрах планеты.

Известно, что скорость продольных сейсмических волн возрастает в более плотных средах и напротив, уменьшается в рыхлых грунтах. Соответственно, зная параметры разных типов породы и имея расчетные данные о давлении и т.п., «слушая» полученный ответ, можно понять через какие слои земной коры прошел сейсмический сигнал и как глубоко они находятся под поверхностью.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

Сейсмические колебания могут быть вызваны источни­ками двух видов: естественными и искусственными. Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более «тонкие» способы работы — генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка — одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры.

Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км.

Граница земной коры и нижележащей оболочки — мантии, получила название «поверхности Мохоровичича», по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.

Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100—200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2— 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом. Его толщина обычно равняется 200—300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой, а сам слой пониженных скоростей — астеносферой.

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли, глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с.

Плотность пород ядра равна 11 г/см3, и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8—15% превышающую существующую плот­ность ядра.

Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Геохимический метод изучения строения пла­нет

Имеется еще один путь изучения глубинного строения пла­нет — геохимический способ.

Выделение различных оболочек Земли и других планет земной группы по физическим параметрам находит достаточно четкое геохимическое подтверждение, основанное на теории гетерогенной аккреции, согласно кото­рой состав ядер планет и их внешних оболочек в основной своей части является исходно различным и зависит от само­го раннего этапа их развития.

В результате этого процесса в ядре концентрировались наиболее тяжелые (железо-никелевые) компоненты, а во внешних оболочках — более легкие сили­катные (хондритовые), обогащенные в верхней мантии лету­чими веществами и водой.

Важнейшей особенностью планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) явля­ется то, что их внешняя оболочка, так называемая кора, со­стоит из двух типов вещества: «материкового» — полевошпа­тового и «океанического» — базальтового.

Материковая (континентальная) кора Земли

Материковая (континентальная) кора Земли сложена гранитами или породами, близкими им по составу, т. е. породами с большим количеством полевых шпатов. Образование «гра­нитного» слоя Земли обусловлено преобразованием более древних осадков в процессе гранитизации.

Гранитный слой надо рассматривать как специ­фическую оболочку коры Земли — единственной планеты, на которой получили широкое развитие процессы дифферен­циации вещества с участием воды и имеющей гидросферу, кислородную атмосферу и биосферу. На Луне и, вероятно, на планетах земной группы континентальная кора слагается габбро-анортозитами — породами, состоящими из большого количества полевого шпата, правда, несколько другого соста­ва, чем в гранитах.

Этими породами сложены древнейшие (4,0—4,5 млрд. лет) поверхности планет.

Океаническая (базальтовая) кора Земли

Океаническая (базальтовая) кора Земли образована в ре­зультате растяжения и связана с зонами глубинных разло­мов, обусловивших проникновение к базальтовым очагам верхней мантии. Базальтовый вулканизм накладывается на ра­нее сформировавшуюся континентальную кору и является от­носительно более молодым геологическим образованием.

Проявления базаль­тового вулканизма на всех планетах земного типа, по-видимому, аналогичны.

Широкое развитие базальтовых «морей» на Луне, Марсе, Меркурии, очевидно, связано с растяжени­ем и образованием вследствие этого процесса зон проницае­мости, по которым базальтовые расплавы мантии устрем­лялись к поверхности. Этот механизм проявления базальто­вого вулканизма является более или менее сходным для всех планет земной группы.

Спутница Земли — Луна также имеет оболочечное строе­ние, в целом повторяющее земное, хотя и имеющее разительно отличие по составу.

Тепловой поток Земли. Горячее всего в районе разломов земной коры, а холоднее — в районах древних материковых плит

Метод измерения теплового потока для изучения строения пла­нет

Еще один путь изучения глубинного строения Земли — это изучение ее теплового потока. Известно, что Земля, го­рячая изнутри, отдает свое тепло. О нагреве глубоких гори­зонтов свидетельствуют извержения вулканов, гейзеры, го­рячие источники. Тепло — главный энергетический источник Земли.

Прирост температуры с углублением от поверхно­сти Земли в среднем составляет около 15° С на 1 км.

Это значит, что на границе литосферы и астеносферы, располо­женной примерно на глубине 100 км, температура должна быть близкой к 1500° С.

Установлено, что при такой темпера­туре происходит плавление базальтов. Это означает, что астеносферная оболочка может служить источником магмы ба­зальтового состава.

С глубиной изменение температуры про­исходит по более сложному закону и находится в зависи­мости от изменения давления. Согласно расчетным данным, на глубине 400 км температура не превышает 1600° С и на границе ядра и мантии оценивается в 2500—5000° С.

Установлено, что выделение тепла происходит постоян­но по всей поверхности планеты. Тепло — важнейший физи­ческий параметр. От степени нагрева горных пород зависят некоторые их свойства: вязкость, электропроводность, магнитность, фазовое состояние. Поэтому по термическому состоянию можно судить о глубинном строении Земли.

Изме­рение температуры нашей планеты на большой глубине — задача технически сложная, так как измерениям доступны лишь первые километры земной коры. Однако внутренняя температура Земли может быть изучена косвенным путем при измерениях теплового потока.

Несмотря на то, что основным источ­ником тепла на Земле является Солнце, суммарная мощность теплового потока нашей планеты превышает в 30 раз мощность всех электростанций Земли.

Измерения показали, что средний тепловой поток на кон­тинентах и в океанах одинаков. Этот результат объясняется тем, что в океанах большая часть тепла (до 90%) поступает из мантии, где интенсивнее происходит процесс переноса вещества движущимися потоками — конвекцией.

Внутренняя температура Земли. Чем ближе к ядру, тем больше наша планета походит на Солнце!

Конвек­ция — процесс, при котором разогретая жидкость расширяет­ся, становясь легче, и поднимается, а более холодные слои опускаются. Поскольку мантийное вещество ближе по сво­ему состоянию к твердому телу, конвекция в нем протека­ет в особых условиях, при невысоких скоростях течения ма­териала.

Какова же тепловая история нашей планеты? Ее пер­воначальный разогрев, вероятно, связан с теплом, образован­ным при соударении частиц и их уплотнении в собственном поле силы тяжести. Затем тепло явилось результатом радио­активного распада. Под воздействием тепла возникла слои­стая структура Земли и планет земной группы.

Радиоактив­ное тепло в Земле выделяется и сейчас. Существует гипоте­за, согласно которой на границе расплавленного ядра Земли продолжаются и поныне процессы расщепления вещества с выделением огромного количества тепловой энергии, разо­гревающей мантию.

Источник: компиляция из интернет-источников, в том числе по книге «Геологи изучают планеты», Недра, 1984 г., Я.Г. Кац, В.В. Козлов, Н.В. Макарова, Е.Д. Сулиди-Кондратьев

Источник: http://starcatalog.ru/zemlya/stroenie-zemnoy-koryi-i-sostav-eyo-sloev.html

Толщина земной коры и состояние внутренности Земли

Толщина земной коры и состояние внутренности Земли

Несомненно, что увеличение температуры, по направлению к центру Земли, представляет явление, которое не ограничивается верхними слоями земной коры, а продолжается и на значительных глубинах. Возрастание температуры постепенно, но мы не знаем, до каких областей оно происходит и какого градуса достигает.

Во всяком случае в некотором удалении от поверхности, на глубинах, которые сравнительно с диаметром нашей планеты очень малы, господствует чрезвычайно большой жар.

Если мы допустим, что геотермический градус = 33 м, то уже на глубине 66 км,
или неполных 9 миль, должна существовать температура 2000°; ее достаточно, чтобы расплавить все горные породы, по крайней мере, при условиях, которые наблюдаются на дневной поверхности.

Должны ли мы заключить отсюда, что внутри Земли находится огненно-жидкая масса? И если это так, то на какой глубине она лежит? Эти вопросы принадлежат к числу важнейших, но и самых трудных во всей геологии. Решением их наука занимается с давних времен, но удовлетворительный ответ невозможен и в настоящую минуту.

Уже Декарт и Лейбниц допускали существование огненно-жидкого ядра внутри Земли, но только Лаплас, Фурье и Кордье научно обосновали эту гипотезу.

Повышение температуры по направлению к центру и существование горячих ключей подтверждают ее, а лавы, выливающиеся из вулканов, прямо указывают на существование внутри Земли расплавленной массы.

Сходство состава лав в разных местах Земли заставляет приписать им общее происхождение из одной большой центральной массы и делает невозможным объяснение вулканических явлений местными процессами.

Во все периоды истории Земли, до самых последних времен, наблюдаются сильные колебания материков, которые указывают, по-видимому, на существование под ними какой-то подвижной основы. Сжатие Земли у полюсов служит также доказательством первоначального огненно-жидкого состояния Земли: тело твердое никогда не могло бы приобрести форму, которая соответствует форме вращающихся жидких тел.

Приведенные факты представляют достаточно оснований, чтобы допустить существование огненно-жидкого ядра внутри Земли, и в настоящее время очень многие убеждены в справедливости этой гипотезы.

Что же касается толщины земной коры, то мнения разделяются: одни думают, что уже на глубине в 21/2 мили или, по крайней мере, на глубине в 5—6 миль начинается расплавленная масса; другие считают невероятным существование такой тонкой коры и справедливо полагают, что она должна простираться не менее чем на 14—20 миль; цифра эта принимается теперь многими и приобретает все более и более сторонников.

Однако и в последнем случае различие в размерах твердой оболочки и центрального жидкого ядра было бы слишком велико: на глобусе с диаметром в 1 м кора оказалась бы не толще 23 мм. Для наглядного представления приведенных цифр служит схематический рисунок 139.

Внешний круг представляет окружность Земли, толщина крайней линии—земную кору в 6 геогр. миль, пространство между первым и вторым кругом—кору в 55 миль, и, наконец, расстояние между внешним и внутренним кругами соответствует 250 милям.

В настоящее время сторонники огненно-жидкого ядра приписывают земной коре толщину, значительно превосходящую 20 миль. Из опыта известно, что вследствие давления точка плавления повышается.

Внутри Земли существует чрезвычайно высокое давление, и отсюда уже необходимо допустить, что огненно-жидкая масса во всяком случае располагается на очень значительной глубине.

133

ПРОЦЕСС ОСТЫВАНИЯ ЗЕМЛИ

Физики и астрономы неоднократно оспаривали возможность огненно-жидкого состояния земного ядра, но безуспешно. Гопкинс в основание своих рассуждений положил явление так называемой процессии.

Луна и в меньшей степени Солнце производят притягательное действие на экваториальные части Земли и изменяют направление земной оси. Это чрезвычайно медленное движение и известно в астрономии под именем процессии, или предварения равноденствия.

Явление должно протекать различно в зависимости от того, представляет ж Земля твердый шар, окружена ж она тонкой корой, или же состоит из толстой оболочки и относительно небольшого ядра.

Гопкинсу удалось доказать, что наблюдаемая в действительности процессия соответствует твердой коре приблизительно в 170—215 геогр. миль. Отсюда он заключил, что весь земной шар можно рассматривать, как твердое тело, в котором только местами существуют полости, заполненные огненно-жидкой массой.

Совершенно справедливо указывали, что вычисления Гопкинса стоят на ложной почве; расплавленная масса земной внутренности не может быть настоящей жидкостью, как допускает этот ученый, она настолько густа и тягуча, что частицы ее передвигаются с большим внутренним трением; кроме того, существует трение и на границе соприкосновения расплавленной массы с земной корой. Вследствие этого выводы Гопкинса не верны, даже в случае очень быстрого вращения, тем более они не применимы к такому медленному движению, как явление процессии.

Пуассон высказал предположение, что отвердевание Земж началось изнутри и что поэтому вся наша планета представляет твердую массу.

Процесс остывания он представляет в следующем виде: на поверхности Земли, находившейся в огненно-жидком состоянии, образовались вследствие охлаждения твердые глыбы; превосходя своей тяжестью окружающую ЖИДКОСТЬ, ОНИ падали ВНИЗ.              Под влиянием того сильного жара,

Рис. 139. Схематический разрез Земли

   который первоначально господствовал внутри Земли, эти глыбы должны были снова расплавиться, но мало-помалу стали остывать и внутренние массы; твердые части собрались в центре, и отсюда уже процесс постепенно стал распространяться к поверхности.

Все эти рассуждения кажутся очень простыми, но многие факты заставляют сомневаться в их справедливости. Лава часто застывает на глазах геологов; наблюдая ее потоки, мы видим, чтобы застывшие глыбы падали с поверхности в глубину; наоборот, они покрывают всю лаву корою, под которой, точно в трубе, движется жидкая масса.

При извержении Этны в 1865 году Сильвестры даже становился на глыбы шлаков лавового потока, находившегося в движении, и они не тонуж под его ногами.

Оставляя в стороне вопрос о том, будет ли остывшая лава плотнее жидкой, достаточно указать только на тягучее состояние последней, чтобы стало ясным, почему в ней не могут тонуть застывшие глыбы.

Те же явления происходили на Земле, когда она была огромным расплавленным шаром; ее магма перед началом застывания должна была сделаться густой и тягучей, и только после этого местами стали появляться застывшие
твердые участки; если даже допустить, что плотность их была более плотности окружающей жидкости, то, ввиду сказанного выше, вряд ли они могли потонуть и в этом случае. Таким образом, гипотеза Пуассона совсем не доказана, и большинство фактов говорит даже против нее. На основании опытов Маллета, Сименса и др., стекло, близкое по своим свойствам к лаве, при застывании слегка расширяется; новейшие исследования показали, что железо, а также гранит, базальт и др. горные породы, содержащие силикаты, выделились из одинаковой с ними по составу расплавленной массы; Hue (Nies) доказал, что застывшие лавовые глыбы плавают не только вследствие густоты и тягучести магмы, а главным образом вследствие меньшего удельного веса их.  

Источник: https://bookucheba.com/populyarnoe-geologii-nauchno/tolschina-zemnoy-koryi-sostoyanie-vnutrennosti-27619.html

Book for ucheba
Добавить комментарий