Строение и состав Земли (литосферы).

Земля, в отличие от других планет Солнечной системы, имеет сильное магнитное поле, что связанно с особенностью её геологического строения. Благодаря зондированию недр Земли сейсмическими волнами удалось установить, что она имеет оболочное строение и дифференцированный химический состав.

Различают три главные концентрически расположеннее области:

- кора:

- мантия;

- ядро.

Каждая из оболочек Земли представляет собой открытую систему, обладающей определённой автономией и своими внутренними законами развития, но при этом они тесно взаимодействуют друг с другом.

Земная кора это верхний слой твёрдой оболочки Земли.

Средняя мощность (толщина) Земной коры 35 км:

- под океанами она составляет 5 – 12 км:

- под равнинными массивами 30 – 40 км;

- под горными массивами 50 – 70 км.

Земная кора образует 3 (три) слоя:

- «осадочный»;

- «гранитный»;

- «базальтовый».

«Осадочный слой» сложен осадочными породами, образовавшимися за счёт продуктов разложения других пород, а также остатков отмерших животных и растений. Этот слой почти сплошь покрывает поверхность Земли.

Мощность «осадочного слоя» колеблется от 0 до нескольких километров, но в некоторых местах достигает 15 – 25 км.

«Гранитный слой» под океанами отсутствует, на материках сложенный породами типа гранитов, а также гнейсов и других метаморфических пород, Земную кору такого типа называют континентальной. Средняя мощность его:

- под равнинами массивами около 10 км;

- под горными массивами увеличивается до 20 – 30 км.

«Базальтовый слой» лежит ниже «гранитного» по химическому составу соответствует породам, называемым базальтами. Средняя мощность его:

- под равнинными массивами 25 – 30 км;

- под горными массивами – несколько увеличивается;

- в областях глубоких океанских впадин под километровым слоем осадков залегает «базальтовый слой», мощность которого составляет лишь 6 км, а в некоторых местах ещё меньше.

Земная кора слагается в основном из 8 (восьми) химических элементов: - кислорода – 50%; - кремния; - алюминия; - железа; - кальция; - магния; - натрия; - калия.

Земная кора более чем наполовину (50%) состоит из двуокиси кремния Sі О₂ и на 14 – 15% из окиси алюминия АL₂О₃ в сочетании с магнием, железом, кальцием и др. Это и есть привычный для нас «каменный материал». Средняя плотность Земной коры 5510 кг/м³ или 2,6 – 2,9 г/см³.

Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется.

Так, благодаря выветриванию и сносу вещество континентальной поверхности полностью обновляется за 80 – 100 миллионов лет.

Земная кора и верхний твёрдый слой мантии образуют так называемую литосферу от греческого «литос» - камень, «сфера» - слой.

Толщина литосферы в среднем составляет 100 км, а на континентах и под океанами отличается и составляет в среднем:

- на континентах 25 – 200 км;

- под океанами 5 – 100 км.

Часть мантии, лежащей под литосферой, называется астеносферой. Её толщина примерно составляет 100 км, состоит, вероятно, из расплавленных пород. Температура мантии в верхней части астеносферы 1000⁰С. По отношению к размерам всей планеты литосфера не толще яичной скорлупы и составляет всего 1,5 её объёма или 0,8% массы.

Литосфера состоит примерно из 15 (пятнадцати) жестких плит из них 6 – 7 плит являются крупными, которые могут сталкиваться, погружаться друг под друга, надвигаться одна на другую, тереться одна об другую.

Вместе с плитами могут перемещаться и континенты. Эти плиты иногда называются платформами.

Литосферная плита может быть образована:

- материковой литосферой;

- океанической литосферой.

Плиты Земной коры постепенно перемещаются в различных направлениях соотносительно медленной скоростью до 5 см в год (примерно с такой скоростью растут наши ногти).

Края плит называются границами. Учёными причины движения плит пока не изучены.

Постоянная активность астеносферы приводит тектонические плиты в движение, они:

- сближаются (расходятся); - сталкиваются; - расходятся; - сцепляются; - трутся одна о другую.

В случае столкновения.

Океанские плиты

Одна из океанских плит уходит, под другую и расплавляясь, опускаются в мантию и поглощаются ей. Магма устремляется через литосферу вверх и возле границы на оказавшейся вверху плите образуется цепь вулканов.

У опустившейся плиты образуется впадина – Марианская впадина – глубиной около 11км в Тихом океане.

Материковые плиты.

Там где лоб в лоб сталкиваются две плиты.

На границе между океанской и материковой плитами океанская плита «подныривает» под материковую, создавая на поверхности глубокую впадину или желоб.

Погружаясь, всё глубже в мантию плита начинает, расплавляться. Кора верхней плиты сдавливается и на ней вырастают, горы некоторые из них представляют, вулканы в случае трения плит.

Они трутся боками, двигаясь либо в противоположном, либо в одном направлении, но с различными скоростями.

На границах этих плит литосфера не разрушается.

Подземные толчки могут пройти всюду, где горные породы перемещаются вдоль разломов Земной коры, но сильные землетрясения, как правило, возникают в чётко определённых зонах. Наиболее часто они случаются в

вулканических зонах, например, в «огненном кольце» Тихого океана.

В случае расхождения или сближения литосферных плит.

Если раньше Земля была единым континентом, который разделился на современные материки, то последние 40 тысяч лет континенты начали объединяться. Так Африка всё ближе подползает к Европе.

Этот процесс вызывает рост Альп и Пиренеев, а также серьёзные землетрясения в Италии, Греции, Турции.

Средиземное море уменьшается.

Учёные предполагают, что в результате сближения Северной и Южной Америки в сторону Азии через Тихий океан, Атлантический океан будет расширяться.

Через несколько сот миллионов лет может возникнуть

новый континент Америко – Азиатский.

 

Мантия

Мантия (от греческого «мантион» - покрывало, плащ) представляет собой промежуточную оболочку между Земной корой и ядром, которая располагается на глубину от 6 – 70 до 2900 км и составляет основной объём планеты.

Масса мантии составляет 31% Земли.

Мантия имеет сложное строение и подразделяется на:

- верхнюю от 6 – 70 до 100 – 300 км – в ней формируются очаги глубокофокусных землетрясений. Её называют астеносферой;

- среднюю от 100 – 300 до 950 км;

- нижнюю 950 – 2900 км.

Мантию образуют различные силикатные соединения основу, которых составляет кремний.

Вещества мантии могут быть от твёрдого до жидко расплавленного и аморфного – пластического состояния. Это полужидкая – полувязкая расплавленная масса.

В зависимости от мощности (глубины) Земли возрастает:

- давление и плотность пород;

- повышается их температура.

Источники внутренней тепловой энергии Земли ещё недостаточно изучены. Главным из них считают:

- радиоактивный распад элементов;

- перераспределение материалов по плотности в мантии, которое сопровождается, выделением значительного количества тепла ядро планеты вероятнее всего является, основным источником внутренней энергии Земли, поставляющим тепло в мантию.

Ядро как «гигантский котёл» без стенок, в котором «выравниваются» компоненты других геосфер.

Более плотные вещества (по сравнению с Земной корой) остаются в мантии.

Её плотность изменяется от – 3,3 г\см³ у верхней мантии на глубине 50 – 980 км до 5,5 г/см³ на глубине 950 – 2900 км.

Давление у верхней границе мантии составляет около 900000 кПа или 9000 атм, а у нижней границе около 140 млн. кПа или 1,4 млн. атм.

Получив тепло от ядра, мантия разогревается от 800⁰С наверху до 2250⁰С на глубине 2900 км.

Земное ядро

Ядро занимает центральную область земного геоида, составляет 68% массы Земли и разделяется на две части:

- внешнее;

- внутреннее.

Внешнее ядро располагается в интервале 2900 – 5100 км. Между внешним и внутренним ядром нет чёткой границы. Предполагают, что внешнее ядро состоит из железа (52%) и жидкой смеси твёрдых веществ, образуемую железом и серой (48%). Температура плавления такой смеси оценивается примерно равной 3200⁰С. Вещество внешнего ядра находится «по-видимому» в жидком состоянии, однако плотность его достигает 9,9 – 12,2 г/см³. Давление у нижней граници внешнего ядра достигает свыше 300 млн. кПа или 3 млн. атм.

С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе, земного магнетизма, полагая, что магнитное поле Земли зарождается в глубинах планеты. Магнитное поле изменчиво. Из года в год меняется положение магнитных полюсов. Убедительные эксперименты показали, что на протяжении последних 80 миллионов лет имело место не только изменение напряжения поля, но и многократное систематическое перемагничивание, в результате которого северный и южный магнитные полюса Земли менялись местами.

Представляют, что причиной этого явления является масса жидкого ядра, перемещающаяся при вращении Земли вокруг своей оси.

Внутреннее ядро располагается в интервале 5100 – 6371 км. и находится предположительно в твёрдом состоянии, причём плотность его достигает 13,6 г/см³, а давление в центре Земли достигает 350 млн. кПа или 3,5 млн. атм.

Предполагают, что ядро состоит из железа (80%) и никеля (20%), что идентично составу железных метеоритов. Этот сплав при давлении земных недр должен иметь температуру в интервале 2250⁰ – 5000⁰С.