<<
>>

«ТВЕРДАЯ» ЗЕМЛЯ

Внутренне строение «твердой» Земли характеризуется наличием трех геосфер — земная кора, мантия, ядро. Каждая из геосфер подразделяется на внутри геосферные слои, данные о которых представлены в таблице 1.7.

Схема строения «твердой» Земли представлено на рис. 1.4. Верхняя сфера (А) носит название земной коры и представляет собой самую неоднородную в сравнении с остальными сферами. Неоднородность земной коры отображается в ее типах, из которых самыми распространенными являются материковая и океаническая.

Таблиц 1. 7

Основные данные о геосферах «твердой» Земли

Гео

сферы

Внутреннее строение геосфер

Буквенное

обозначе

ние

Глубина нижней границы *, км

Объем 1018 м-'

Масса 1021 кг **

Земная

Осадочный слой

до 20

1.0

2,5

кора

«гранитный» слой

А

до 40

3,6

10

«базальтовый» слой

до 70

5,6

16

В

50-100

180,1

610

Мантия

верхняя мантия

С

окл. 400

205,7

856

окт. 900

нижняя мантия

D

2900

510,8

2547

Ядро

внешнее ядро

Е

окл.

4800

166,6

1826

F

окл. 5100

субъддро

G

6371

8,6

106

* Разность между средним радиусом Земли и средним радиусом границы (кроме коры).

** Кора по А. Б. Ронову и А. А. Ярошевскому (1969), остальные но Ф. Бергу (1964).

Материковая кора включает в себя три слоя: верхний — осадочный от О до 20 км, средний называется условно «гранитный» — от 10 до 40 км и нижний слой носит название «базальтовый» от 10 до 70 км.

Под Мировым океаном осадочный слой имеет незначительную толщину в сравнении с осадочными материковыми слоями земной коры. Так, осадочный слой имеет толщину в несколько сотен метров, «гранитный» слой практически отсутствует или заменяется слоем толщиной до 2,5 км неясной природы происхождения, «базальтовый» слой имеет толщину около 5 км.

Мантия «твердой» Земли состоит из трех слоев (В, С, Д) и простирается в глубины до 2900 км, где граничит с ядром рис. 1.4. Слои В и С образуют верхнюю мантию толщиной 850—900 км. Слой Д представляет собой нижнюю мантию, в которой сосредоточена основная масса «твердой» Земли.

Земное ядро имеет средний радиус около 3,5 тыс. км и делится на внешнее ядро (слой Е) и субъядро (слой G) с радиусом около 1,3 тыс. км, между которыми расположена переходная зона (слой F) толщиной около 300 км.

Физические характеристики, такие как плотность, давление, сила тяжести, упругие свойства вещества, вязкость и температура, с увеличением глубины в Земле изменяются. Средняя плотность земной коры в целом равна 2,8 т/м3. Средняя плотность осадочного слоя коры со- ставляет 2,4-2,5 m/м3, «гранитного» — 2,7 m/м3, «базальтового» 2,9 т/м3. На границе земной коры (слой А рис. 1.4) и мантии (поверхность Ми- хоровича между слоями А и В (рис.

1.4) плотность увеличивается (скачками) до значений 3,5 m/м3. Далее (слои С, D) плотность постепенно увеличивается в ядре (слой Ерис. 1.4), достигает до 10,0 m/м3, а в центре ядра до 12,5 т/м3.


Ускорение силы тяжести в Земле с увеличением глубины плавно изменяется в пределах 2 % и на границе ядра равно 10,7 м/с, а далее к центру ядра убывает до нулевого значения.

Давление в «твердой» Земле с увеличением глубины непрерывно растет. У подошвы материковой коры давление составляет 109 Па (10' Н/см2), У подошвы слоя В (рис. 1.4) — 1,4—1010 Па (1,4— 106 Н/см2), слоя С (рис. 1.4) — 3,5*1010Па (3,5-106 Н/см2), на границе ядра — 1,36-Ю11 Па (1,36-107), а в центре ядра Земли давление равно 3,61 -10й Па или ЗбЮатм.

Температура в земной коре (слой А рис. 1.4) и верхних слоях мантии с глубиной повышается. Из мантии к поверхности «твердой» Земли идет постоянный тепловой поток, который значительно меньше (несколько тысяч раз), чем тепловой поток, поступающий от Солнца и составляет величину около 0,006 Вт/м2 или около 2,5* 1013 Вт на всю поверхность Земли. В мантии под материковой корой температура составляет 600—700 °С, что ниже температуры расплавления слагающих ее материалов. В ядре температура предположительно достигает значений 4000—5000 °С.

Химический состав материалов, слагающих «твердую» Землю, по современным космогоническим гипотезам должен быть близок к составу Солнца. Результаты химического анализа земных и лунных по род, метеоритов, спектральный анализ Солнца и физические их характеристики (плотность, давление, упругие свойства вещества, вязкость, температура и др.) позволяют на современном этапе знаний охарактеризовать состав Земли (рис. 1.4.). Химический состав Земли представлен в таблице 1.8.

Таблица 1.8

Химический состав Земли (по данным Б. Мейсона)

Химический

элемент

Содержание в весовых процентах

Химический

элемент

Содержание в весовых процентах

Железо (Ре)

34,63

Натрий (Na)

0,57

Кислород (О)

29,53

Хром (Сг)

0,26

Кремний (Si)

15,20

Марганец (Мп)

0,22

Магний (Mg)

12,70

Кобальт (Со)

0,13

Никель (Ni)

2,39

Фосфор (Р)

0,10

Сера(S)

1,93

Калий (К)

0,07

Кальций (Са)

1,93

Титан (Ti)

0,05

Алюминий (А1)

1,09

Из этой таблицы видно, что в составе Земли преобладают такие эле - менты, какжелезо, кислород, кремний и магний. В суммарном количестве они составляют 90 % массы Земли.

Земная кора (табл. 1.8 и рис. 1.3) практически на 50 % состоит из кислорода и более чем на 25 % из кремния. Значительная доля принадлежит алюминию, магнию, кальцию, натрию и калию. В химических соединениях кислород, кремний, алюминий чаще всего встречаются в земной коре в виде кремнезема (SiOi) и глинозема (А03).

Мантия Земли преимущественно состоит из тяжелых минералов, которые обогащены магнием и железом. Они образуют соединения Si02 (силикаты). Предполагают, что в ее основе больше всего форстерита (Mg2SiO;), а в более глубоких слоях мантии возрастает доля фаялита (Fe2Si04). В нижней мантии под влиянием высокого давления (1,36* 10й Па или 1360 ам) форстерит и фаялит разлагаются на окислы Si02, MgO, FeO.

По существующим предположениям ядро состоит из железо-никелевого сплава. Субъядро может быть железным или силикатным.

Агрегатное состояние вещества земных недр в основном обусловлено высокими температурами и давлением. Материалы мантии были бы расплавлены, если бы не высокое давление (от 1,4-1010до 3,5—1010 Па), вследствие которого вся мантия находится в твердом кристаллическом состоянии. Внешнее ядро предположительно находится в жидком состоянии. С существованием жидкого (расплавленного) внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Субъядро, по-видимому, находится в твердом состоянии, так как продольные волны, подходя к границе субъядра, возбуждают в нем поперечные волны.

На протяжении всей эволюционной истории развития Земли (4,5 млрд лет) процессы, протекающие в геосферах, были подчинены базисному принципу — движения вещества и энергии. Вещество геосфер Земли под воздействием потоков энергии находится в непрерывном движении и изменении. Когда вещество находится в жидком или газообразном состоянии, движение веществ и соответственно их изменение происходит быстрее, чем в тех случаях, когда вещество находится в твердом состоянии.

Среди процессов, которые протекают в недрах и на поверхности Земли, различают две главные группы: эндогенные (внутренние) и экзогенные (внешние).

Первая группа, связанная с внутренними процессами, протекающими в недрах, обусловливается внутренней энергией, главным образом энергией радиоактивного распада Земли.

Вторая группа, связанная с внешними процессами, протекающими на поверхности Земли, обусловливается воздействиями потоков солнечной энергии, поступающей на земную поверхность (167 ккал/см2 в год).

Эндогенные процессы свойственны главным образом глубинным геосферам, начиная от нижних слоев земной коры и заканчивая верх ними слоями ядра Земли. В нижних зонах земной коры (глубина до 70 км) и верхних слоях мантии (глубина до 900 км) происходят перемещения огромных масс вещества, его расширение, сжатие и фазовые превращения, миграция химических элементов, циркуляция тепловых и электрических токов, которые в совокупности обусловливают глубинные процессы дифференциации вещества, приводящие к концентрации более легких его компонентов в верхних, а более тяжелых — в глубинных геосферах.

Глубинные эндогенные процессы воздействуют на земную кору, вызывая при этом горизонтальные и вертикальные перемещения отдельных ее участков как на суше , так и на дне Мирового океана. Такие процессы получили название тектонические, а область их проявления, охватывающая кроме земной коры — тектоносферой.

Наряду с тектоническими процессами в глубинных слоях геосфер протекают магматические процессы, в результате которых расплавленная магма по трещинам изливается на поверхность Земли в виде вулканической лавы. Под воздействием тектонических и магматических процессов происходят метаморфические процессы горных пород, в результате которых изменяются их физические и химические свойства.

В верхних слоях земной коры и на земной поверхности непрерывно протекают экзогенные процессы , которые подразделяются на разруши тельные и созидательные. Разрушение горных пород происходит под воздействием микроорганизмов, перепада температур, механической и химической суффозии, ветра, движущихся ледников, деятельности человека и дальнейшей транспортировки продуктов разрушения поверхностными, подземными водами и ветром на достаточно большие расстояния с отложением этих продуктов в прибрежных зонах океанов и морей.

Накопление продуктов разрушения в прибрежсных зонах Мирового океана приводит к образованию осадочных пород, носит созидательный характер экзогенных процессов.

Воздействие экзогенных и эндогенных процессов на земную поверхность взаимно противоположно. Эндогенные процессы, обусловливаемые главным образом тектоническими перемещениями и движени - ями, создают на земной поверхности значительные и небольшие неровности, от которых зависит распределение суши и моря и возможность перемещения (транспортировки) вещества под действием сил тяжести. Эти процессы расчленяют и разрушают поднятые участки земной поверхности и заполняют пониженные места продуктами разрушения или, образно говоря, выравнивают (нивелируют) поверхность Земли.

Совокупность внутренних и внешних процессов формируют рельеф земной поверхности. В зависимости от сочетания внутренних и внешних процессов формируется горный или равнинный рельеф местности.

Под воздействием эндогенных и экзогенных процессов происходит достаточно медленный, протекающий миллионы и миллиарды лет, круговорот вещества в природе, в результате которого происходит обновление структуры земной коры. Эндогенные процессы выводят на земную поверхность глубинное вещество, которое на поверхности Земли вовлекается в процессы денудации (разрушения и переноса) и аккумуляции в осадочные породы. В ходе тектонических процессов (опускания) в земной коре осадочные породы вовлекаются в глубинные геосферы, где претерпевают значительные изменения под воздействием высоких температур и давлений, и в виде магмы вновь изливаются на земную поверхность, давая начало новому циклу кругооборота вещества Земли.

Из всех внутренних геосфер «твердой» Земли земная кора, занимающая самый верхний слой глубиной до 70 км, считается наиболее изученной на современном этапе развития знаний о Земле. 

<< | >>
Источник: под общ. ред. И. С. Румянцева. Природообустройство: территории бассейновых геосистем : Учебное пособие. 2010

Еще по теме «ТВЕРДАЯ» ЗЕМЛЯ:

  1. Глава 6 Саморегулирующийся рынок и фиктивные товары: труд, земля и деньги
  2. II Стихия православия: Церковь и быт. Демократизм в понимании Церкви. Важное значение обряда. Консерватизм. Монашеский идеал. Приходское православие. Взгляд на духовенство. Быт; церковность в быту. Языческие воспоминания. Дисциплина в домашней жизни. Православная культура. Отношение к земле и хлебу. Двоеверие. Колдуны.
  3. Глава VIII О РАЗНОГО РОДА ЗЕМЛЯХ, КАМНЯХ, МЕТАЛЛАХ, МИНЕРАЛАХ И ДРУГИХ ИСКОПАЕМЫХ
  4. ВТОРОЙ РАЗДЕЛ.ИСТОРИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕПОСТЕПЕННОГО ОСНОВАНИЯ ГОСПОДСТВАДОБРОГО ПРИНЦИПА НА ЗЕМЛЕ
  5. 1. Строение Земли и литосфера1
  6. РЕЧЬ О ЗНАТНЕЙШИХ ПЕРЕМЕНАХ ЗЕМЛИ, ГОВОРЕННАЯ В ПУБЛИЧНОМ СОБРАНИИ АКАДЕМИИ НАУК ПРОФЕССОРОМ ФИЛОЗОФИИ ИОСИФОМ АДАМОМ БРАУНОМ ИЮЛЯ 1 ДНЯ 1756 ГОДА[320]
  7. Если бы Земля была квадратной
  8. Земли Руси под властью Золотой Орды
  9. СОВРЕМЕННАЯ ЗЕМЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
  10. Строение Земли