Внутреннее строение Земли

Внутреннее строение Земли. Мир удивительных тайн в одной статье

Планета Земля состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра. Можно сравнить земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет представлять собой земную кору, яичный белок — мантию, а желток — ядро.

Верхняя часть Земли носит название литосфера (в переводе с греческого «каменный шар») . Это твердая оболочка земного шара, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии.

Метод исследования недр

Однако определенные знания о глубинах нашей планеты все-таки установлены. Ученые изучили ее внутреннее строение с помощью сейсмического метода. Основой данного метода, является измерение колебаний во время землетрясения или искусственных взрывов производимых в недрах Земли. Вещества с разной плотностью и составом, пропускали через себя колебания с определенной скоростью. Что позволило с помощью специальных приборов измерить эту скорость и проанализировать полученные результаты.

Внутреннее строение Земли; кора, мантия и ядро

Литосфера. Земная кора. 4,5 млрд. лет назад, Земля представляла собой шар, состоящий из одних газов. Постепенно тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру и уплотнялись. Легкие породы и минералы всплывали на поверхность, охлаждались и отвердевали.

Внутреннее строение Земли.

Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро — центр Земли, средний радиус которого около 3500 км (16,2 % объема Земли). Как предполагают, состоит из железа с примесью кремния и никеля. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии (5000 °С), внутренняя, по-видимому, твердая (субъядро). Перемещение вещества в ядре создает на Земле магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.

Ядро сменяется мантией , которая простирается почти на 3000 км (83 % объема Земли). Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная. Мантия состоит из трех слоев: слоя Голицына, слоя Гуттенберга и субстрата. Верхняя часть мантии, называемая магмой, содержит слой с пониженной вязкостью, плотностью и твердостью — астеносферу, на которой уравновешиваются участки земной поверхности. Граница между мантией и ядром называется слоем Гуттенберга.

Литосфера

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Состав земной коры: кислород (49 %), кремний (26 %), алюминий (7 %), железо (5 %), кальций (4 %); самые распространенные минералы — полевой шпат и кварц. Граница между земной корой и мантией называется поверхностью Мохо .

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной (материковой) отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км). Толщина континентальной коры на равнинах 35—45 км, в горах 70—80 км. На границе материков и океанов, в районах островов толщина земной коры составляет 15—30 км, гранитный слой выклинивается.

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования . Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Литосферные плиты

Земная кора находится в постоянном движении. Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер. На ее основе создана теория литосферных плит . Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из семи крупных и нескольких более мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые и подвижные участки.

Устойчивые участки земной коры — платформы — образуются на месте геосинклиналей, потерявших подвижность. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В зависимости от возраста фундамента выделяют древние (докембрийские) и молодые (палеозойские, мезозойские) платформы. В основании всех материков лежат древние платформы.

Подвижные, сильно расчлененные участки земной поверхности называются геосинклиналями (складчатыми областями). В их развитии выделяют два этапа: на первом этапе земная кора испытывает опускания, происходит накопление осадочных горных пород и их метаморфизация. Затем начинается поднятие земной коры, горные породы сминаются в складки. На Земле было несколько эпох интенсивных горообразований: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская. В соответствии с этим выделяют различные области складчатости.

Распространение и возраст платформ и геосинклиналей показывается на тектонической карте (карте строения земной коры).

Конспект урока «Литосфера. Земная кора». Следующая тема «Горные породы».

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Внутреннее строение Земли”

Очень загадочными и практически недоступными являются недра Земли. К сожалению, ещё не существует такого аппарата, с помощью которого можно проникнуть и изучить внутреннее строение Земли. Однако определённые знания о глубинах нашей планеты все-таки установлены. Учёные изучили её строение с помощью сейсмического метода. Основой данного метода, является измерение колебаний во время землетрясения или искусственных взрывов, производимых в недрах Земли. Вещества с разной плотностью и составом, пропускали через себя колебания с определённой скоростью. Что позволило с помощью специальных приборов измерить эту скорость и проанализировать полученные результаты.

Внутреннее строение Земли достаточно сложное. Планета состоит из трёх основных слоёв. Центральную часть занимает ядро, затем идёт мантия и земная кора.

Внутреннее строение Земли

Примерно 4,6 млрд. лет назад началось расслоение недр Земли и оно продолжается по сей день. По мнению учёных, все тяжёлые вещества спускаются к центру Земли, присоединяясь к ядру планеты, а более лёгкие вещества поднимаются вверх и становятся земной корой. Когда внутреннее расслоение закончится, наша планета превратиться в холодную и мёртвую.

Рассмотрим более детально каждую из оболочек Земли.

Ядро имеет неоднородную структуру и состоит из 2 оболочек: внутреннее ядро и внешнее. В самом центре Земли находится внутреннее ядро. Агрегатное состояние – твёрдое. Обрамляет его внешнее ядро. Оно находится в расплавленном (жидком) состоянии. Температура ядра от 3000 до 5000 °С. Его радиус около 3500 км. Оно составляет приблизительно 30% от общей массы планеты. О химическом составе ядра до сих пор спорят учёные. По одним гипотезам оно железо-никелевое, а по другим – водородное (под высоким давлением и водород может перейти в металлическое состояние).

Именно с ядром связывают происхождение земного магнитного поля, которое создают электрические токи, текущие в жидком ядре. Тем самым оно является защитником жизни на планете, оберегая её от космических лучей.

Ядро окружено мантией. Мантия (от греческого «мантион» – покрывало) занимает 83% от объёма Земли. Её мощность почти 3 000 км. С глубиной увеличивается и её температура, и давление. Максимальная температура в слое достигает 2500 °С, но вещество мантии из-за большого давления находится в твёрдом агрегатном состоянии. Однако, в верхней части мантии есть слой, который частично размягчён и пластичен. Он похож на пластилин или воск. Слой этот называется – астеносфера. Это вещество мантии способна медленно течь и таким способом перемещаться. Скорость перемещения очень невелика – несколько сантиметров в год. Над астеносферой мантия снова твёрдая.

Выше мантии располагается слой земной коры, отделённый от неё загадочной границей Мохо. Граница названа так в честь хорвацкого сейсмолога Мохоровичича, открывшего её в 1909 году. Скорость распространения сейсмических волн в границе Мохо скачкообразно увеличивается.

По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жёсткий и хрупкий слой. Она сложена более лёгким веществом, в составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На восемь элементов – кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний – приходится 98 % её состава.

Доля земной коры составляет 1% от общей массы Земли. Толщина её колеблется от 5 до 75 км. Строение земной коры неоднородно. Верхний слой – осадочный, в котором преобладают рыхлые осадочные породы (песок, глина, известняк). Это наименее плотный слой толщиной: от 2-3 км на платформах до 20-30 км в подвижных областях. Второй, наиболее толстый слой материковой земной коры, называется гранитным слоем. Сложен породами, плотность которых соответствует плотности гранита.

Ещё ниже расположен слой, в котором сейсмические волны распространяются со скоростью, характерной для базальтов. Поэтому-то, несмотря на то что слой сложен разными породами, его называют базальтовым. Его толщина составляет 15-25 км.

В зависимости от строения и мощности выделяют два вида коры – материковую и океаническую. Под материками кора содержит все три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый. Мощность её 35-45 км – под равнинами и до 70 км в областях молодых гор. Океаническая земная кора имеет меньшую мощность – всего 10-15 км. В пределах океанической земной коры отсутствует гранитный слой.

Земная кора и верхняя часть мантии образуют оболочку, которая называется литосферой (от греч. «литос» – камень). Учёные установили, что литосфера не монолитна, а состоит из крупных блоков – литосферных плит. Они отделены друг от друга глубокими разломами. Выделяют семь очень крупных и несколько более мелких литосферных плит, которые постоянно, но медленно перемещаются по пластичному слою мантии. Средняя скорость их движения около 5 сантиметров в год. Результат этого – перемещение материков по поверхности Земли. Конечно, нам это незаметно, но расположение материков за миллионы лет значительно изменилось. В местах сочленения плит образуются сейсмически активные области Земли. Там часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

Земная кора состоит из различных горных пород, которые залегают в ней послойно. Из них-то и слагаются равнины и образованы горы.

Горные породы – это природные тела, имеющие постоянный состав. Они отличаются друг от друга своими свойствами и происхождением.

Составные части горных пород называются минералами.

Вы видели серые или розоватые валуны, разбросанные по поверхности вашей местности? Все это, как правило, гранит. Рассмотрите кусочек гранита. Он состоит из зёрнышек разного цвета. Не случайно слово «гранит» означает «зернистый».

Большинство минералов – это твёрдые кристаллические тела. Они отличаются друг от друга цветом, твёрдостью, блеском, прозрачностью. Самый твёрдый минерал – алмаз, а самый мягкий – тальк.

Размер, форма и строение минералов определяют, какой является горная порода. Песок, как известно, сыпучий, глина – мягкая, а кварц – прочный.

Кроме твёрдых минералов, есть жидкие и газообразные, например, вода и природный газ. Вода – самый распространённый минерал на Земле.

Насчитывается почти 3000 разных минералов. Правда, наиболее часто встречаемых намного меньше – около 300.

Причина разнообразия горных пород кроется в неодинаковых условиях их образования. Те породы, которые мы видим сегодня, образовывались на протяжении миллионов лет. Как и все тела, горные породы «рождаются», «живут» и разрушаются, изменяя лик и строение земной коры.

Люди используют горные породы при строительстве и для получения энергии. Из них извлекают различные металлы, сырье для производства удобрений и др. Горные породы и минералы, которые использует человек, называют полезными ископаемыми. Земная кора – источник разнообразных полезных ископаемых.

При добыче в шахтах полезных ископаемых было замечено, что температура с глубиной повышается. Учёные установили, что температура возрастает в среднем на 1 °C каждые 33 м в глубь Земли. Увеличение температуры происходит, главным образом, в результате распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород.

Рассмотрим классификацию горных пород по их происхождению. Все горные породы делятся на 3 группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы составляют до 60% объёма земной коры. Это гранит, базальт, вулканический туф. Магматические горные породы сформировались из магмы – расплавленной каменной массы, возникающей во время извержения вулканов. Магма может застыть как на поверхности земли, так и в толще земной коры. Магматические горные породы очень прочные и твёрдые.

Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков живых организмов на поверхности суши или на дне океана. По сравнению с другими типами осадочные породы более мягкие и легче поддаются разрушению. К ним относят нефть, природный газ, уголь, поваренную соль, песок, глину, мел.

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Магматические и осадочные горные породы под действием высокой температуры и давления видоизменяются и превращаются в метаморфические. Например, мрамор, сланец, гранат.

Как мы уже сказали, для изучения недр Земли или добычи полезных ископаемых бурят скважины и шахты.

На данный момент самая глубокая шахта в мире – Тау-Тона, которая имеет глубину 5 км. Находится в 50 километрах от Йоханнесбурга (ЮАР) и добывают там золотоносную руду. Численность рабочих составляет 35 000 человек (из них 6000 шахтёров). Здесь ужасные и опасные условия для работы. Ведь район, в котором находится шахта, сейсмически опасен. А температура внутри достигает 60 градусов. И лишь с помощью специальных выбоин воздух удаётся охладить до 30 градусов.

Самая глубокая скважина, которая использовалась исключительно в научных целях, находится на Кольском полуострове (территория России). Глубина её составляет 12 226 м.

Изучение недр Земли

Геология — наука, которая занимается изучением внутреннего строения Земли, её происхождения и развития.

Тектоника — раздел геологии, изучающий строение земной коры и её изменения.

Внутреннее строение Земли изучено намного меньше, чем космическое пространство. Размеры планеты настолько огромны, что увидеть воочию и отобрать образцы пород на большой глубине крайне сложно. Состав самой верхней твёрдой оболочки планеты, на которой живут люди, изучен намного лучше. Земная кора состоит из разнообразных минералов и горных пород.

Исследования недр Земли с помощью бурения скважин

Геологи стремятся проникнуть как можно дальше вглубь Земли для того, чтобы изучить состав и строение горных пород. В этом им помогает метод бурения скважин. Бурение чаще всего производят для добычи из недр нефти, природного газа и воды, для инженерных работ, а также для поиска и разведки полезных ископаемых.
Первая программа бурения скважин в научных целях была осуществлена в СССР. В 1970 году недалеко от города Заполярный (Мурманская область) было начато бурение Кольской сверхглубокой скважины. Планировалось пробурить скважину глубиной 15 км. Но в 1991 г., достигнув максимально возможной на то время глубины в 12261 м, бурение прекратили. Дальше бурить не позволяли возможности используемой техники. Кольская скважина до сих пор остаётся самой глубокой в мире.

Сейсмический метод исследования недр

Сейсмические (от греч. «сейсмос» — колебание, землетрясение) волны, которые возникают во время землетрясений и при искусственных взрывах, вызывают колебания горных пород. Продольные волны вызывают колебания частиц горных пород вперёд-назад, поперечные — вправо-влево и вверх-вниз.

Такие колебания измеряются специальными приборами — сейсмографами. Сейсмограф — прибор для записи колебаний горных пород, вызванных землетрясениями, взрывами, вибрацией или др. причинами. Сейсмографы чертят кривые линии, которые показывают колебания частиц Земли — сейсмограммы. Сейсмограммы изучаются специалистами — сейсмологами.

Плотность горных пород влияет на скорость волн: в плотных горных породах скорость волн увеличивается, в менее плотных — уменьшается. В жидких средах распространяются только продольные волны. В результате сейсмических исследований было доказано, что Земля состоит из трёх основных оболочек: земной коры, мантии, ядра.

Как образовалась столь сложная структура Земли?

Предполагается, что Земля образовалась из множества протопланет, которые из-за силы тяжести постепенно притягивались друг к другу. Сначала она была полностью жидкой. При этом в ней проходили характерные для жидкости процессы – более тяжелые элементы погружались глубже, а более легкие поднимались на поверхность. Так за примерно 10 млн лет образовалось железное ядро Земли. Существует версия, что раньше там находилось значительно больше радиоактивных металлов, но они распались со временем. После окончания активной фазы планетообразования Земля начала медленно остывать, в результате чего верхний слой отвердел, и образовалась земная кора.