یکی از ویژگی های بارز تکامل زمین، تمایز ماده است که بیان آن ساختار پوسته سیاره ما است. لیتوسفر، هیدروسفر، جو، بیوسفر پوسته های اصلی زمین را تشکیل می دهند که از نظر ترکیب شیمیایی، قدرت و حالت ماده متفاوت هستند.

ساختار درونی زمین

ترکیب شیمیایی زمین(شکل 1) شبیه ترکیب سایر سیارات زمینی مانند زهره یا مریخ است.

به طور کلی عناصری مانند آهن، اکسیژن، سیلیکون، منیزیم و نیکل غالب هستند. محتوای عناصر سبک کم است. چگالی متوسط ​​ماده زمین 5.5 گرم بر سانتی متر مکعب است.

اطلاعات قابل اعتماد بسیار کمی در مورد ساختار داخلی زمین وجود دارد. شکل را در نظر بگیرید. 2. ساختار داخلی زمین را به تصویر می کشد. زمین از پوسته، گوشته و هسته زمین تشکیل شده است.

برنج. 1. ترکیب شیمیایی زمین

برنج. 2. ساختار درونی زمین

هسته

هسته(شکل 3) در مرکز زمین قرار دارد، شعاع آن حدود 3.5 هزار کیلومتر است. دمای هسته به 10000 کلوین می رسد، یعنی بالاتر از دمای لایه های بیرونی خورشید است و چگالی آن 13 گرم در سانتی متر مکعب است (مقایسه کنید: آب - 1 گرم در سانتی متر مکعب). احتمالاً هسته از آلیاژهای آهن و نیکل تشکیل شده است.

هسته بیرونی زمین قدرت بیشتری نسبت به هسته داخلی (شعاع 2200 کیلومتر) دارد و در حالت مایع (مذاب) قرار دارد. هسته داخلی تحت فشار زیادی قرار دارد. مواد تشکیل دهنده آن در حالت جامد هستند.

مانتو

مانتو- ژئوسفر زمین که هسته را احاطه کرده و 83 درصد حجم سیاره ما را تشکیل می دهد (شکل 3 را ببینید). مرز زیرین آن در عمق 2900 کیلومتری قرار دارد. گوشته به قسمت بالایی کم تراکم و پلاستیکی (800-900 کیلومتر) تقسیم می شود که از آن قسمت ماگما(ترجمه شده از یونانی به معنای "پماد ضخیم" است؛ این ماده مذاب داخل زمین است - مخلوطی از ترکیبات و عناصر شیمیایی، از جمله گازها، در حالت نیمه مایع خاص). و کریستالی پایین تر، حدود 2000 کیلومتر ضخامت.

برنج. 3. ساختار زمین: هسته، گوشته و پوسته زمین

پوسته زمین

پوسته زمین -پوسته بیرونی لیتوسفر (شکل 3 را ببینید). چگالی آن تقریباً دو برابر کمتر از چگالی متوسط ​​زمین است - 3 گرم بر سانتی متر مکعب.

پوسته زمین را از گوشته جدا می کند مرز موهورویچیک(اغلب به آن مرز موهو می گویند) که با افزایش شدید سرعت امواج لرزه ای مشخص می شود. در سال 1909 توسط یک دانشمند کروات نصب شد آندری موهورویچ (1857- 1936).

از آنجایی که فرآیندهایی که در بالاترین قسمت گوشته روی می دهند بر حرکت ماده در پوسته زمین تأثیر می گذارد، آنها تحت نام عمومی ترکیب می شوند. لیتوسفر(پوسته سنگ). ضخامت لیتوسفر از 50 تا 200 کیلومتر متغیر است.

زیر لیتوسفر است استنوسفر- پوسته سخت و چسبناک کمتر، اما بیشتر پلاستیک با دمای 1200 درجه سانتیگراد. می تواند از مرز موهو عبور کند و به پوسته زمین نفوذ کند. استنوسفر منبع آتشفشان است. حاوی حفره هایی از ماگمای مذاب است که به پوسته زمین وارد شده یا روی سطح زمین ریخته می شود.

ترکیب و ساختار پوسته زمین

در مقایسه با گوشته و هسته، پوسته زمین یک لایه بسیار نازک، سخت و شکننده است. این ماده از ماده سبک تری تشکیل شده است که در حال حاضر حاوی حدود 90 عنصر شیمیایی طبیعی است. این عناصر به طور مساوی در پوسته زمین وجود ندارند. هفت عنصر - اکسیژن، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم- 98 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند (شکل 5 را ببینید).

ترکیبات عجیب و غریب از عناصر شیمیایی سنگ ها و کانی های مختلف را تشکیل می دهند. قدیمی ترین آنها حداقل 4.5 میلیارد سال قدمت دارند.

برنج. 4. ساختار پوسته زمین

برنج. 5. ترکیب پوسته زمین

معدنیاز نظر ترکیب و خواص نسبتاً همگن یک جسم طبیعی است که هم در اعماق و هم در سطح لیتوسفر تشکیل شده است. نمونه‌هایی از کانی‌ها الماس، کوارتز، گچ، تالک و غیره هستند. 6.

برنج. 6. ترکیب معدنی عمومی زمین

سنگ هااز مواد معدنی تشکیل شده اند. آنها می توانند از یک یا چند ماده معدنی تشکیل شده باشند.

سنگ های رسوبی -خاک رس، سنگ آهک، گچ، ماسه سنگ، و غیره - تشکیل شده توسط بارش مواد در محیط آبی و در خشکی. آنها به صورت لایه ای دراز می کشند. زمین شناسان آنها را صفحاتی از تاریخ زمین می نامند، زیرا آنها می توانند در مورد شرایط طبیعی که در دوران باستان در سیاره ما وجود داشته است یاد بگیرند.

در بین سنگهای رسوبی، آلی و معدنی (آواری و کموژنیک) متمایز می شوند.

ارگانوژنسنگ ها در نتیجه تجمع بقایای جانوران و گیاهان به وجود می آیند.

سنگهای آواریدر نتیجه هوازدگی، تشکیل محصولات تخریبی سنگ های تشکیل شده قبلی با کمک آب، یخ یا باد شکل می گیرند (جدول 1).

جدول 1. سنگهای آواری بسته به اندازه قطعات

نام نژاد	اندازه بامر con (ذرات)
	بیش از 50 سانتی متر
	5 میلی متر - 1 سانتی متر
	1 میلی متر - 5 میلی متر
ماسه و ماسه سنگ	0.005 میلی متر - 1 میلی متر
	کمتر از 0.005 میلی متر

شیمیاییسنگ ها در نتیجه رسوب گیری از آب دریاها و دریاچه ها مواد محلول در آنها به وجود می آیند.

در ضخامت پوسته زمین، ماگما تشکیل می شود سنگ های آذرین(شکل 7) مانند گرانیت و بازالت.

سنگ های رسوبی و آذرین وقتی در اعماق زیاد تحت تاثیر فشار و دمای بالا غوطه ور می شوند، دچار تغییرات قابل توجهی شده و به سنگ های دگرگونیبنابراین، برای مثال، سنگ آهک به مرمر، ماسه سنگ کوارتز به کوارتزیت تبدیل می شود.

سه لایه در ساختار پوسته زمین متمایز است: رسوبی، "گرانیت"، "بازالت".

لایه رسوبی(نگاه کنید به شکل 8) عمدتا توسط سنگ های رسوبی تشکیل شده است. رس ها و شیل ها در اینجا غالب هستند، سنگ های شنی، کربناته و آتشفشانی به طور گسترده نشان داده می شوند. در لایه رسوبی رسوباتی از این قبیل وجود دارد معدنی،مانند زغال سنگ، گاز، نفت. همه آنها منشا آلی دارند. برای مثال زغال سنگ محصول دگرگونی گیاهان دوران باستان است. ضخامت لایه رسوبی به طور گسترده ای متفاوت است - از عدم وجود کامل در برخی از مناطق خشکی تا 20-25 کیلومتر در فرورفتگی های عمیق.

برنج. 7. طبقه بندی سنگ ها بر اساس منشاء

لایه "گرانیت".متشکل از سنگهای دگرگونی و آذرین شبیه به گرانیت است. رایج ترین آنها در اینجا گنیس ها، گرانیت ها، شیست های کریستالی و غیره هستند. لایه گرانیت در همه جا یافت نمی شود، اما در قاره ها، جایی که به خوبی بیان شده است، حداکثر ضخامت آن می تواند به چند ده کیلومتر برسد.

لایه "بازالت".توسط سنگ های نزدیک به بازالت ها تشکیل شده است. اینها سنگهای آذرین دگرگونی هستند که چگالتر از سنگهای لایه "گرانیت" هستند.

ضخامت و ساختار عمودی پوسته زمین متفاوت است. انواع مختلفی از پوسته زمین وجود دارد (شکل 8). طبق ساده ترین طبقه بندی، پوسته اقیانوسی و قاره ای متمایز می شوند.

ضخامت پوسته قاره ای و اقیانوسی متفاوت است. بنابراین، حداکثر ضخامت پوسته زمین در زیر سیستم های کوهستانی مشاهده می شود. حدود 70 کیلومتر است. در زیر دشت ها، ضخامت پوسته زمین 30-40 کیلومتر است و در زیر اقیانوس ها نازک ترین است - فقط 5-10 کیلومتر.

برنج. 8. انواع پوسته زمین: 1 - آب; 2 - لایه رسوبی; 3 - بسترسازی سنگهای رسوبی و بازالتها; 4، بازالت ها و سنگ های اولترامافیک کریستالی. 5، لایه گرانیت دگرگونی. 6 - لایه گرانولیت مافیک; 7 - مانتو معمولی; 8 - مانتو از حالت فشرده خارج شده

تفاوت بین پوسته قاره ای و اقیانوسی از نظر ترکیب سنگ در عدم وجود لایه گرانیتی در پوسته اقیانوسی آشکار می شود. بله، و لایه بازالت پوسته اقیانوسی بسیار عجیب است. از نظر ترکیب سنگ، با لایه مشابه پوسته قاره تفاوت دارد.

مرز خشکی و اقیانوس (نشان صفر) انتقال پوسته قاره ای به اقیانوسی را ثابت نمی کند. جایگزینی پوسته قاره ای با اقیانوسی در اقیانوس تقریباً در عمق 2450 متری رخ می دهد.

برنج. 9. ساختار پوسته قاره ای و اقیانوسی

انواع انتقالی پوسته زمین نیز وجود دارد - زیر اقیانوسی و شبه قاره ای.

پوسته زیر اقیانوسیواقع در امتداد دامنه های قاره و کوهپایه ها، می تواند در دریاهای حاشیه و مدیترانه یافت شود. این یک پوسته قاره ای به ضخامت 15-20 کیلومتر است.

پوسته شبه قاره ایبرای مثال در قوس های جزیره آتشفشانی واقع شده است.

بر اساس مواد صداگذاری لرزه ای -سرعت موج لرزه ای - ما اطلاعاتی در مورد ساختار عمیق پوسته زمین دریافت می کنیم. بنابراین چاه فوق عمیق کولا که برای اولین بار امکان مشاهده نمونه های سنگی از عمق بیش از 12 کیلومتری را فراهم کرد، اتفاقات غیرمنتظره زیادی را به همراه داشت. فرض بر این بود که در عمق 7 کیلومتری، یک لایه "بازالت" باید آغاز شود. اما در واقعیت کشف نشد و گنیس در میان صخره ها غالب بود.

تغییر دمای پوسته زمین با عمق.لایه سطحی پوسته زمین دارای دمایی است که توسط گرمای خورشیدی تعیین می شود. این لایه هلیومتری(از هلیو یونانی - خورشید)، نوسانات دمایی فصلی را تجربه می کند. ضخامت متوسط ​​آن حدود 30 متر است.

در زیر یک لایه حتی نازکتر وجود دارد که ویژگی بارز آن دمای ثابت مطابق با میانگین دمای سالانه محل مشاهده است. عمق این لایه در آب و هوای قاره ای افزایش می یابد.

حتی در عمق بیشتر پوسته زمین، یک لایه زمین گرمایی متمایز می شود که دمای آن توسط گرمای داخلی زمین تعیین می شود و با عمق افزایش می یابد.

افزایش دما عمدتاً به دلیل فروپاشی عناصر رادیواکتیو تشکیل دهنده سنگ ها، عمدتاً رادیوم و اورانیوم، رخ می دهد.

بزرگی افزایش دمای سنگ ها با عمق نامیده می شود گرادیان زمین گرماییاین در محدوده نسبتاً گسترده ای متفاوت است - از 0.1 تا 0.01 درجه سانتی گراد / متر - و به ترکیب سنگ ها، شرایط وقوع آنها و تعدادی از عوامل دیگر بستگی دارد. در زیر اقیانوس ها، دما با عمق سریعتر از قاره ها افزایش می یابد. به طور متوسط، با هر 100 متر عمق، 3 درجه سانتیگراد گرمتر می شود.

متقابل گرادیان زمین گرمایی نامیده می شود گام زمین گرماییبر حسب m/°C اندازه گیری می شود.

گرمای پوسته زمین منبع انرژی مهمی است.

بخشی از پوسته زمین که تا اعماق موجود برای اشکال مطالعات زمین شناسی گسترش می یابد روده های زمینروده های زمین نیاز به حفاظت ویژه و استفاده معقول دارند.

طبق مفاهیم مدرن زمین شناسی، سیاره ما از چندین لایه - ژئوسفر تشکیل شده است. آنها در خواص فیزیکی، ترکیب شیمیایی و در مرکز زمین، هسته، گوشته و سپس - پوسته زمین، هیدروسفر و جو متفاوت هستند.

در این مقاله به بررسی ساختار پوسته زمین که قسمت بالایی لیتوسفر است می پردازیم. این یک پوسته سخت بیرونی است که ضخامت آن به قدری کوچک (1.5٪) است که می توان آن را با یک لایه نازک در مقیاس جهانی مقایسه کرد. با این حال، با وجود این، این لایه بالایی پوسته زمین است که به عنوان منبع مواد معدنی مورد توجه بشر است.

پوسته زمین به طور مشروط به سه لایه تقسیم می شود که هر یک به روش خود قابل توجه است.

1. لایه بالایی رسوبی است. ضخامت آن به 0 تا 20 کیلومتر می رسد. سنگ های رسوبی در نتیجه رسوب مواد در خشکی یا ته نشین شدن آنها در کف هیدروسفر به وجود می آیند. آنها بخشی از پوسته زمین هستند که در لایه های متوالی در آن قرار دارند.
2. لایه میانی گرانیت است. ضخامت آن می تواند از 10 تا 40 کیلومتر متغیر باشد. این یک سنگ آذرین است که در نتیجه فوران ها و متعاقب آن انجماد ماگما در ضخامت زمین در فشار و دمای بالا یک لایه جامد تشکیل داده است.
3. لایه زیرین که بخشی از ساختار پوسته زمین - بازالت است نیز منشأ ماگمایی دارد. حاوی کلسیم، آهن و منیزیم بیشتری است و جرم آن بیشتر از سنگ گرانیت است.

ساختار پوسته زمین در همه جا یکسان نیست. به خصوص تفاوت های چشمگیر بین پوسته های اقیانوسی و قاره ای است. در زیر اقیانوس‌ها، پوسته زمین نازک‌تر و در زیر قاره‌ها ضخیم‌تر است. در نواحی رشته کوه بیشترین ضخامت را دارد.

ترکیب شامل دو لایه - رسوبی و بازالت است. در زیر لایه بازالتی سطح موهو و در پشت آن گوشته بالایی قرار دارد. کف اقیانوس پیچیده ترین اشکال برجسته را دارد. در میان همه تنوع آنها، جایگاه ویژه ای توسط پشته های عظیم میانی اقیانوسی اشغال شده است که در آنها پوسته اقیانوسی بازالتی جوان از گوشته متولد می شود. ماگما از طریق یک گسل عمیق به سطح دسترسی دارد - شکافی که در امتداد مرکز خط الراس در امتداد قله ها قرار دارد. در خارج، ماگما پخش می شود و در نتیجه دائماً دیواره های تنگه را به طرفین فشار می دهد. به این فرآیند «گسترش» می گویند.

ساختار پوسته زمین در قاره ها پیچیده تر از زیر اقیانوس ها است. پوسته قاره ای مساحت بسیار کمتری از اقیانوسی را اشغال می کند - تا 40٪ از سطح زمین، اما ضخامت بسیار بیشتری دارد. زیر آن به ضخامت 60-70 کیلومتر می رسد. پوسته قاره ای دارای ساختار سه لایه است - یک لایه رسوبی، گرانیت و بازالت. در مناطقی به نام سپر، لایه گرانیتی روی سطح قرار دارد. به عنوان مثال - از سنگ های گرانیتی تشکیل شده است.

بخش انتهایی زیر آب از سرزمین اصلی - قفسه، همچنین دارای ساختار قاره ای از پوسته زمین است. همچنین شامل جزایر کالیمانتان، نیوزیلند، گینه نو، سولاوسی، گرینلند، ماداگاسکار، ساخالین و غیره و همچنین دریاهای داخلی و حاشیه ای: مدیترانه، آزوف، سیاه است.

ترسیم مرز بین لایه گرانیت و لایه بازالت فقط به صورت مشروط امکان پذیر است، زیرا آنها دارای سرعت انتشار موج لرزه ای مشابهی هستند که چگالی لایه های زمین و ترکیب آنها را تعیین می کند. لایه بازالت با سطح موهو در تماس است. لایه رسوبی می تواند ضخامت متفاوتی داشته باشد که بستگی به فرم برجسته واقع روی آن دارد. به عنوان مثال در کوهستان یا به طور کامل وجود ندارد یا ضخامت بسیار کمی دارد، به این دلیل که ذرات سست تحت تأثیر نیروهای خارجی به سمت پایین شیب ها حرکت می کنند. اما از طرفی در مناطق کوهپایه ای، فرورفتگی ها و گودال ها بسیار قدرتمند است. بنابراین، در آن به 22 کیلومتر می رسد.

مطالعه ساختار درونی سیارات، از جمله زمین ما، کار بسیار دشواری است. ما نمی توانیم از نظر فیزیکی پوسته زمین را تا هسته سیاره "متحرک" کنیم، بنابراین تمام دانشی که در حال حاضر دریافت کرده ایم دانشی است که "از طریق لمس" و به معنای واقعی کلمه به دست آمده است.

نحوه عملکرد اکتشاف لرزه ای در نمونه اکتشاف نفت. ما زمین را صدا می کنیم و به آنچه سیگنال منعکس شده برای ما به ارمغان می آورد، گوش می دهیم

واقعیت این است که ساده ترین و مطمئن ترین راه برای کشف آنچه در زیر سطح سیاره قرار دارد و بخشی از پوسته آن است، مطالعه سرعت انتشار است. امواج لرزه ایدر اعماق سیاره

مشخص شده است که سرعت امواج لرزه ای طولی در محیط های متراکم تر افزایش می یابد و برعکس، در خاک های سست کاهش می یابد. بر این اساس، با دانستن پارامترهای انواع سنگ ها و داشتن داده های محاسبه شده در مورد فشار و غیره، "گوش دادن" به پاسخ دریافتی، می توان فهمید که سیگنال لرزه ای از کدام لایه های پوسته زمین عبور کرده و عمق آنها در زیر سطح چقدر است. .

بررسی ساختار پوسته زمین با استفاده از امواج لرزه ای

ارتعاشات لرزه ای می تواند توسط دو نوع منبع ایجاد شود: طبیعیو ساختگی. زمین لرزه ها منابع طبیعی ارتعاشات هستند که امواج آن اطلاعات لازم را در مورد چگالی سنگ هایی که از طریق آنها نفوذ می کنند را به همراه دارند.

زرادخانه منابع ارتعاش مصنوعی گسترده تر است، اما اول از همه، ارتعاشات مصنوعی ناشی از یک انفجار معمولی است، اما روش های "لطیف" تری نیز برای کار وجود دارد - مولدهای تکانه های هدایت شده، ارتعاشات لرزه ای و غیره.

انجام انفجار و بررسی سرعت امواج لرزه ای انجام می شود اکتشاف لرزه ای- یکی از مهمترین شاخه های ژئوفیزیک مدرن.

مطالعه امواج لرزه ای در داخل زمین چه به دست آورد؟ تجزیه و تحلیل انتشار آنها چندین جهش را در تغییر سرعت هنگام عبور از روده های سیاره نشان داد.

پوسته زمین

طبق گفته زمین شناسان، اولین پرش، که در آن سرعت از 6.7 به 8.1 کیلومتر در ثانیه افزایش می یابد، ثبت می شود. پایین پوسته زمین. این سطح در نقاط مختلف کره زمین در سطوح مختلف از 5 تا 75 کیلومتر قرار دارد. مرز پوسته زمین و پوسته زیرین - گوشته، نامیده می شود "سطوح موهورویچیک"، به نام دانشمند یوگسلاوی A. Mohorovichich که اولین بار آن را تأسیس کرد.

مانتو

مانتودر عمق 2900 کیلومتری قرار دارد و به دو بخش بالا و پایین تقسیم می شود. مرز بین گوشته بالایی و پایینی نیز با پرش در سرعت انتشار امواج لرزه ای طولی (11.5 کیلومتر بر ثانیه) ثابت شده و در اعماق 400 تا 900 کیلومتری قرار دارد.

گوشته بالایی ساختار پیچیده ای دارد. در قسمت بالایی آن لایه ای وجود دارد که در عمق 100-200 کیلومتری قرار دارد که در آن امواج لرزه ای عرضی 0.2-0.3 کیلومتر در ثانیه کاهش می یابد و سرعت امواج طولی در اصل تغییر نمی کند. این لایه نامیده می شود موجبر. ضخامت آن معمولاً 200-300 کیلومتر است.

بخشی از گوشته بالایی و پوسته پوشاننده موجبر نامیده می شود لیتوسفرو خود لایه سرعت کم - استنوسفر.

بنابراین، لیتوسفر یک پوسته سخت سفت و سخت است که زیر آن یک استنوسفر پلاستیکی قرار گرفته است. فرض بر این است که فرآیندهایی در استنوسفر به وجود می آیند که باعث حرکت لیتوسفر می شوند.

ساختار درونی سیاره ما

هسته زمین

در پایه گوشته، کاهش شدید سرعت انتشار امواج طولی از 13.9 به 7.6 کیلومتر بر ثانیه وجود دارد. در این سطح مرز بین گوشته و هسته زمین، عمیق تر از آن که امواج لرزه ای عرضی دیگر منتشر نمی شوند.

شعاع هسته به 3500 کیلومتر، حجم آن: 16 درصد حجم سیاره و جرم: 31 درصد جرم زمین می رسد.

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که هسته در حالت مذاب است. قسمت بیرونی آن با کاهش شدید سرعت موج P مشخص می شود، در حالی که در قسمت داخلی (با شعاع 1200 کیلومتر)، سرعت موج لرزه ای دوباره به 11 کیلومتر بر ثانیه افزایش می یابد. چگالی سنگ های هسته 11 گرم بر سانتی متر مکعب است و با وجود عناصر سنگین تعیین می شود. چنین عنصر سنگینی می تواند آهن باشد. به احتمال زیاد، آهن بخشی جدایی ناپذیر از هسته است، زیرا هسته یک ترکیب آهن خالص یا آهن نیکل باید دارای چگالی 8-15٪ بیشتر از چگالی موجود هسته باشد. بنابراین به نظر می رسد که اکسیژن، گوگرد، کربن و هیدروژن به آهن موجود در هسته متصل هستند.

روش ژئوشیمیایی برای مطالعه ساختار سیارات

راه دیگری برای مطالعه ساختار عمیق سیارات وجود دارد - روش ژئوشیمیایی. شناسایی پوسته‌های مختلف زمین و سایر سیارات زمینی توسط پارامترهای فیزیکی تأیید ژئوشیمیایی نسبتاً واضحی بر اساس نظریه برافزایش ناهمگن می‌یابد که بر اساس آن ترکیب هسته‌های سیارات و پوسته‌های بیرونی آن‌ها در قسمت اصلی آن در ابتدا است. متفاوت است و به مراحل اولیه رشد آنها بستگی دارد.

در نتیجه این فرآیند، سنگین ترین ( آهن نیکل) اجزاء، و در پوسته های بیرونی - سیلیکات سبک تر ( کندریت)، در گوشته بالایی با مواد فرار و آب غنی شده است.

مهمترین ویژگی سیارات زمینی ( , Earth , ) این است که پوسته بیرونی آنها به اصطلاح پارس سگ، از دو نوع ماده تشکیل شده است: سرزمین اصلی" - فلدسپات و " اقیانوسی» - بازالت.

قاره ای (قاره ای) پوسته زمین

پوسته قاره ای (قاره ای) زمین از گرانیت ها یا سنگ هایی شبیه به آنها تشکیل شده است، یعنی سنگ هایی با مقدار زیادی فلدسپات. تشکیل لایه "گرانیت" زمین به دلیل تبدیل رسوبات قدیمی تر در فرآیند گرانیت شدن است.

لایه گرانیت باید به عنوان در نظر گرفته شود خاصپوسته پوسته زمین - تنها سیاره ای است که در آن فرآیندهای تمایز ماده با مشارکت آب و داشتن هیدروسفر، اتمسفر اکسیژن و بیوسفر به طور گسترده توسعه یافته است. در ماه و احتمالاً در سیارات زمینی، پوسته قاره ای از گابرو-آنورتوزیت ها تشکیل شده است - سنگ هایی که از مقدار زیادی فلدسپات تشکیل شده اند، اما با ترکیب کمی متفاوت از گرانیت ها.

این سنگ ها کهن ترین (4.0-4.5 میلیارد سال) سطوح سیارات را تشکیل می دهند.

پوسته اقیانوسی (بازالت) زمین

پوسته اقیانوسی (بازالت).زمین در نتیجه کشش تشکیل شده و با مناطقی از گسل های عمیق همراه است که باعث نفوذ گوشته بالایی به اتاقک های بازالتی شده است. آتشفشان بازالتی بر روی پوسته قاره ای تشکیل شده قبلی قرار گرفته است و یک سازند زمین شناسی نسبتا جوانتر است.

تظاهرات آتشفشان بازالت در تمام سیارات زمینی ظاهرا مشابه است. توسعه گسترده "دریاهای" بازالت در ماه، مریخ و عطارد بدیهی است که با کشش و تشکیل مناطق نفوذپذیری در نتیجه این فرآیند همراه است، که در طول آن ذوب بازالت گوشته به سطح می‌آید. این مکانیسم تجلی آتشفشان بازالتی برای تمام سیارات گروه زمینی کم و بیش مشابه است.

ماهواره زمین - ماه نیز دارای ساختار پوسته ای است که در کل ساختار زمین را تکرار می کند ، اگرچه تفاوت قابل توجهی در ترکیب دارد.

جریان گرمای زمین. گرم ترین هوا در ناحیه گسل های پوسته زمین و سردتر در مناطق صفحات قاره ای باستانی است.

روش اندازه گیری جریان گرما برای مطالعه ساختار سیارات

روش دیگر برای مطالعه ساختار عمیق زمین، مطالعه جریان گرمای آن است. معلوم است که زمین، گرم از درون، گرمای خود را می دهد. گرم شدن افق های عمیق بوسیله فوران های آتشفشانی، آبفشان ها و چشمه های آب گرم مشهود است. گرما منبع اصلی انرژی زمین است.

افزایش دما با عمق یافتن از سطح زمین به طور متوسط ​​حدود 15 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر است. این بدان معنی است که در مرز لیتوسفر و استنوسفر، که تقریباً در عمق 100 کیلومتری قرار دارد، دما باید نزدیک به 1500 درجه سانتیگراد باشد. مشخص شده است که در این دما بازالت ذوب می شود. این بدان معنی است که پوسته استنوسفر می تواند به عنوان منبع ماگمای بازالتی عمل کند.

با عمق، تغییر دما طبق قانون پیچیده تری رخ می دهد و به تغییر فشار بستگی دارد. بر اساس داده های محاسبه شده، در عمق 400 کیلومتری دما از 1600 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند و در مرز هسته و گوشته بین 2500-5000 درجه سانتیگراد تخمین زده می شود.

ثابت شده است که انتشار گرما به طور مداوم در کل سطح سیاره اتفاق می افتد. گرما مهمترین پارامتر فیزیکی است. برخی از خواص آنها به درجه حرارت سنگها بستگی دارد: ویسکوزیته، هدایت الکتریکی، مغناطیسی، حالت فاز. بنابراین، با توجه به حالت حرارتی، می توان ساختار عمیق زمین را قضاوت کرد.

اندازه گیری دمای سیاره ما در اعماق زیاد از نظر فنی یک کار دشوار است، زیرا تنها کیلومترهای اولیه پوسته زمین برای اندازه گیری در دسترس است. با این حال، دمای داخلی زمین را می توان به طور غیر مستقیم با اندازه گیری شار گرما بررسی کرد.

با وجود این واقعیت که منبع اصلی گرما در زمین خورشید است، کل قدرت جریان گرمای سیاره ما 30 برابر از قدرت تمام نیروگاه های روی زمین بیشتر است.

اندازه گیری ها نشان داد که میانگین جریان گرما در قاره ها و اقیانوس ها یکسان است. این نتیجه با این واقعیت توضیح داده می شود که در اقیانوس ها، بیشتر گرما (تا 90٪) از گوشته می آید، جایی که فرآیند انتقال ماده توسط جریان های متحرک با شدت بیشتری انجام می شود - همرفت.

همرفت فرآیندی است که در آن یک مایع گرم شده منبسط می‌شود، سبک‌تر می‌شود و بالا می‌آید، در حالی که لایه‌های سردتر فرو می‌روند. از آنجایی که ماده گوشته در حالت خود به جسم جامد نزدیکتر است، جابجایی در آن تحت شرایط خاص و با سرعت جریان مواد کم انجام می شود.

تاریخچه حرارتی سیاره ما چیست؟ گرمایش اولیه آن احتمالاً با گرمای تولید شده از برخورد ذرات و فشرده شدن آنها در میدان گرانش خود مرتبط است. سپس گرما نتیجه تجزیه رادیواکتیو بود. تحت تأثیر گرما، ساختار لایه ای از زمین و سیارات زمینی به وجود آمد.

گرمای رادیواکتیو در زمین حتی در حال حاضر منتشر می شود. فرضیه ای وجود دارد که بر اساس آن، در مرز هسته مذاب زمین، فرآیندهای شکافتن ماده تا به امروز با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی حرارتی که گوشته را گرم می کند ادامه دارد.

یکی از ویژگی های متمایز لیتوسفر زمین که با پدیده زمین ساخت جهانی سیاره ما مرتبط است، وجود دو نوع پوسته است: قاره ای که توده های قاره ای را تشکیل می دهد و اقیانوسی. آنها در ترکیب، ساختار، ضخامت و ماهیت فرآیندهای تکتونیکی غالب متفاوت هستند. نقش مهمی در عملکرد یک سیستم دینامیکی واحد، که زمین است، به پوسته اقیانوسی تعلق دارد. برای روشن شدن این نقش، ابتدا باید به بررسی ویژگی های ذاتی آن پرداخت.

خصوصیات عمومی

نوع اقیانوسی پوسته بزرگترین ساختار زمین شناسی سیاره را تشکیل می دهد - بستر اقیانوس. این پوسته ضخامت کمی دارد - از 5 تا 10 کیلومتر (برای مقایسه، ضخامت پوسته قاره ای به طور متوسط ​​35-45 کیلومتر است و می تواند به 70 کیلومتر برسد). حدود 70 درصد از مساحت کل زمین را اشغال می کند، اما از نظر جرم تقریباً چهار برابر کمتر از پوسته قاره ای است. چگالی متوسط ​​سنگ ها نزدیک به 2.9 گرم بر سانتی متر مکعب است، یعنی بیشتر از تراکم قاره ها (2.6-2.7 گرم بر سانتی متر مکعب).

بر خلاف بلوک های جدا شده از پوسته قاره ای، اقیانوسی یک ساختار سیاره ای منفرد است که با این حال، یکپارچه نیست. لیتوسفر زمین به تعدادی صفحه متحرک تقسیم می شود که توسط بخش هایی از پوسته و گوشته بالایی زیرین تشکیل شده اند. نوع اقیانوسی پوسته در تمام صفحات لیتوسفر وجود دارد. صفحاتی (به عنوان مثال، اقیانوس آرام یا نازکا) وجود دارد که توده قاره ای ندارند.

تکتونیک صفحه و سن پوسته

در صفحه اقیانوسی، عناصر ساختاری بزرگی مانند سکوهای پایدار - تالاسوکراتون ها - و برآمدگی های فعال میانی اقیانوس و ترانشه های اعماق دریا متمایز می شوند. برآمدگی ها مناطقی هستند که در آن صفحات پخش می شوند یا از هم جدا می شوند و پوسته جدید تشکیل می شوند و ترانشه ها مناطق فرورانش یا فرورانش یک صفحه در زیر لبه صفحه دیگر هستند که در آن پوسته از بین می رود. بنابراین، تجدید مداوم آن رخ می دهد، در نتیجه سن باستانی ترین پوسته از این نوع از 160-170 میلیون سال تجاوز نمی کند، یعنی در دوره ژوراسیک تشکیل شده است.

از سوی دیگر، باید در نظر داشت که نوع اقیانوسی زودتر از نوع قاره ای روی زمین ظاهر شد (احتمالاً در نوبت کاتارکی ها - آرکئن ها، حدود 4 میلیارد سال پیش) و با ساختار بسیار ابتدایی تری مشخص می شود. و ترکیب.

پوسته زمین در زیر اقیانوس ها چیست و چگونه است

در حال حاضر، معمولاً سه لایه اصلی پوسته اقیانوسی وجود دارد:

1. رسوبی. این عمدتا توسط سنگ های کربناته، تا حدی توسط رس های عمیق آب تشکیل شده است. در نزدیکی دامنه‌های قاره‌ها، به‌ویژه در نزدیکی دلتاهای رودخانه‌های بزرگ، رسوبات خاک‌زایی نیز وجود دارد که از خشکی وارد اقیانوس می‌شوند. در این مناطق، ضخامت بارندگی می تواند چندین کیلومتر باشد، اما به طور متوسط ​​کوچک است - حدود 0.5 کیلومتر. بارش در نزدیکی پشته های میانی اقیانوسی وجود ندارد.
2. بازالتی. اینها گدازه های بالشی هستند که معمولاً در زیر آب فوران می کنند. علاوه بر این، این لایه شامل مجموعه پیچیده ای از دایک های واقع در زیر - نفوذهای ویژه - ترکیب دولریت (یعنی بازالت) است. ضخامت متوسط ​​آن 2-2.5 کیلومتر است.
3. گابرو سرپانتینیت. این از یک آنالوگ نفوذی بازالت - گابرو و در قسمت پایین - سرپانتینیت ها (سنگ های اولترابازیک دگرگون شده) تشکیل شده است. ضخامت این لایه طبق داده های لرزه نگاری به 5 کیلومتر و گاهی بیشتر می رسد. کف آن با یک رابط ویژه - مرز موهورویچیک - از گوشته بالایی زیر پوسته جدا شده است.

ساختار پوسته اقیانوسی نشان می دهد که در واقع می توان این سازند را به نوعی می توان به عنوان یک لایه فوقانی متمایز از گوشته زمین در نظر گرفت که از سنگ های متبلور آن تشکیل شده است که از بالا توسط لایه نازکی از رسوبات دریایی پوشانده شده است. .

"نقاله" کف اقیانوس

واضح است که چرا سنگ های رسوبی کمی در این پوسته وجود دارد: آنها به سادگی زمان زیادی برای تجمع در مقادیر قابل توجهی ندارند. صفحات لیتوسفری که از نواحی پراکنده در نواحی پشته های میانی اقیانوسی به دلیل هجوم ماده گرم گوشته در طول فرآیند همرفت رشد می کنند، پوسته اقیانوسی را دورتر و دورتر از محل شکل گیری می برند. آنها توسط بخش افقی همان جریان همرفتی کند اما قدرتمند منتقل می شوند. در منطقه فرورانش، صفحه (و پوسته در ترکیب آن) به عنوان بخش سرد این جریان به گوشته فرو می رود. در عین حال بخش قابل توجهی از رسوبات کنده شده، خرد شده و در نهایت به سمت افزایش پوسته نوع قاره ای یعنی کاهش وسعت اقیانوس ها می رود.

نوع اقیانوسی پوسته با ویژگی جالبی مانند ناهنجاری های مغناطیسی نواری مشخص می شود. این نواحی متناوب مغناطش مستقیم و معکوس بازالت موازی با ناحیه پخش شده و به صورت متقارن در دو طرف آن قرار دارند. آنها در طی تبلور گدازه بازالتی به وجود می آیند، زمانی که مغناطیسی باقیمانده مطابق با جهت میدان ژئومغناطیسی در یک دوره خاص بدست می آید. از آنجایی که بارها وارونگی را تجربه کرد، جهت مغناطیسی به طور دوره ای به عکس تغییر کرد. این پدیده در تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی دیرینه مغناطیسی استفاده می‌شود و نیم قرن پیش به عنوان یکی از قوی‌ترین استدلال‌ها به نفع صحت تئوری تکتونیک صفحه‌ای بود.

نوع اقیانوسی پوسته در چرخه ماده و در تعادل حرارتی زمین

پوسته اقیانوسی با مشارکت در فرآیندهای تکتونیک صفحات لیتوسفر، عنصر مهم چرخه های زمین شناسی طولانی مدت است. برای مثال، چرخه آب گوشته-اقیانوسی آهسته است. گوشته حاوی مقدار زیادی آب است و مقدار قابل توجهی از آن در هنگام تشکیل لایه بازالتی پوسته جوان وارد اقیانوس می شود. اما در طول وجود خود، پوسته نیز به نوبه خود به دلیل تشکیل لایه رسوبی با آب اقیانوس غنی می شود، که بخش قابل توجهی از آن، تا حدی به صورت محدود، در طول فرورانش به گوشته می رود. چرخه های مشابه برای سایر مواد، به عنوان مثال، برای کربن عمل می کنند.

تکتونیک صفحه نقش کلیدی در تعادل انرژی زمین دارد و به گرما اجازه می دهد به آرامی از مناطق گرم داخلی و گرما از سطح حرکت کند. علاوه بر این، مشخص است که در کل تاریخ زمین شناسی سیاره تا 90٪ گرما را از طریق پوسته نازک زیر اقیانوس ها داده است. اگر این مکانیسم کار نمی کرد، زمین به روشی دیگر از شر گرمای اضافی خلاص می شد - شاید مانند زهره، جایی که، همانطور که بسیاری از دانشمندان پیشنهاد می کنند، زمانی که ماده فوق گرم گوشته به سطح نفوذ کرد، یک تخریب جهانی پوسته رخ داد. . بنابراین، اهمیت پوسته اقیانوسی برای عملکرد سیاره ما در حالت مناسب برای وجود حیات نیز فوق العاده زیاد است.

سؤالی مانند ساختار زمین مورد توجه بسیاری از دانشمندان، محققان و حتی معتقدان است. با پیشرفت سریع علم و فناوری از آغاز قرن هجدهم، بسیاری از کارگران شایسته علم تلاش زیادی برای شناخت سیاره ما به خرج داده اند. جسوران تا ته اقیانوس فرود آمدند، به بالاترین لایه های جو پرواز کردند، چاه های عمیق حفر کردند تا خاک را کشف کنند.

امروزه تصویر نسبتاً کاملی از آنچه که زمین تشکیل شده است وجود دارد. درست است، ساختار سیاره و تمام مناطق آن هنوز 100٪ شناخته شده نیست، اما دانشمندان به تدریج مرزهای دانش را گسترش می دهند و اطلاعات عینی بیشتری در مورد این به دست می آورند.

شکل و اندازه سیاره زمین

شکل و ابعاد هندسی زمین از مفاهیم اساسی است که با آن به عنوان یک جرم آسمانی توصیف می شود. در قرون وسطی اعتقاد بر این بود که این سیاره دارای شکل تخت است، در مرکز کیهان قرار دارد و خورشید و سیارات دیگر به دور آن می چرخند.

اما طبیعت گرایان جسور مانند جووردانو برونو، نیکلاوس کوپرنیک، آیزاک نیوتن چنین قضاوت هایی را رد کردند و از نظر ریاضی ثابت کردند که زمین به شکل یک توپ با قطب های مسطح است و به دور خورشید می چرخد ​​و نه برعکس.

ساختار سیاره بسیار متنوع است، با وجود این واقعیت که ابعاد آن با استانداردهای حتی منظومه شمسی بسیار کوچک است - طول شعاع استوایی 6378 کیلومتر، شعاع قطبی 6356 کیلومتر است.

طول یکی از نصف النهارها 40008 کیلومتر و خط استوا 40007 کیلومتر است. این همچنین نشان می دهد که این سیاره تا حدودی بین قطب ها "مسطح" است، وزن آن 5.9742 × 10 24 کیلوگرم است.

پوسته های زمین

زمین از پوسته های زیادی تشکیل شده است که لایه های عجیب و غریبی را تشکیل می دهند. هر لایه به طور مرکزی با توجه به نقطه مرکزی پایه متقارن است. اگر خاک را به صورت بصری در تمام عمق آن برش دهید، لایه هایی با ترکیب، حالت تجمع، تراکم و غیره باز می شوند.

تمام پوسته ها به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

1. ساختار داخلی به ترتیب توسط پوسته های داخلی توصیف می شود. آنها پوسته و گوشته زمین هستند.
2. پوسته های بیرونی که شامل هیدروسفر و جو می شود.

ساختار هر پوسته موضوع مطالعه علوم فردی است. دانشمندان هنوز، در عصر پیشرفت سریع فناوری، همه سؤالات تا انتها روشن نشده اند.

پوسته زمین و انواع آن

پوسته زمین یکی از پوسته های این سیاره است که تنها حدود 0.473 درصد از جرم آن را اشغال می کند. عمق پوسته 5 تا 12 کیلومتر است.

جالب است بدانید که دانشمندان عملاً به عمق بیشتری نفوذ نکرده اند و اگر قیاسی داشته باشیم، پوست درخت نسبت به کل حجم آن مانند پوست سیب است. مطالعه بیشتر و دقیق تر به سطح کاملاً متفاوتی از توسعه فناوری نیاز دارد.

اگر به یک بخش به سیاره نگاه کنید، با توجه به اعماق نفوذ مختلف در ساختار آن، می توان انواع زیر پوسته زمین را به ترتیب تشخیص داد:

1. پوسته اقیانوسی- عمدتاً از بازالت ها تشکیل شده است ، در پایین اقیانوس ها در زیر لایه های عظیم آب قرار دارد.
2. پوسته قاره ای یا خشکی- زمین را پوشش می دهد، از ترکیب شیمیایی بسیار غنی شامل 25% سیلیکون، 50% اکسیژن و 18% سایر عناصر اصلی جدول تناوبی تشکیل شده است. به منظور مطالعه راحت این پوست، آن را نیز به پایین و بالایی تقسیم می کنند. قدیمی ترین متعلق به قسمت پایین است.

دمای پوسته با عمیق شدن بیشتر می شود.

مانتو

حجم اصلی سیاره ما گوشته است. کل فضای بین پوسته و هسته مورد بحث در بالا را اشغال می کند و از لایه های زیادی تشکیل شده است. کمترین ضخامت گوشته حدود 5-7 کیلومتر است.

سطح فعلی توسعه علم و فناوری اجازه مطالعه مستقیم این قسمت از زمین را نمی دهد، بنابراین از روش های غیر مستقیم برای به دست آوردن اطلاعات در مورد آن استفاده می شود.

اغلب اوقات، تولد یک پوسته زمین جدید با تماس آن با گوشته همراه است، که به ویژه در مکان های زیر آب های اقیانوس فعال است.

امروزه اعتقاد بر این است که گوشته بالایی و پایینی وجود دارد که توسط مرز موهورویچیک از هم جدا شده اند. درصدهای این توزیع کاملاً دقیق محاسبه شده است، اما در آینده نیاز به توضیح دارد.

هسته بیرونی

هسته سیاره نیز همگن نیست. دما و فشار زیاد باعث می شود که بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در اینجا انجام شود، توزیع جرم ها و مواد انجام می شود. هسته به داخلی و خارجی تقسیم می شود.

هسته بیرونی حدود 3000 کیلومتر ضخامت دارد.ترکیب شیمیایی این لایه آهن و نیکل است که در فاز مایع هستند. دمای محیط در اینجا با نزدیک شدن به مرکز از 4400 تا 6100 درجه سانتیگراد متغیر است.

هسته داخلی

بخش مرکزی زمین که شعاع آن تقریباً 1200 کیلومتر است. پایین ترین لایه، که همچنین از آهن و نیکل و همچنین برخی ناخالصی های عناصر سبک تشکیل شده است. حالت مجموع این هسته مشابه حالت آمورف است. فشار در اینجا به 3.8 میلیون بار باورنکردنی می رسد.

آیا می دانید تا هسته زمین چند کیلومتر است؟ مسافت تقریباً 6371 کیلومتر است که اگر قطر و سایر پارامترهای توپ را بدانید به راحتی محاسبه می شود.

مقایسه ضخامت لایه های داخلی زمین

ساختار زمین شناسی گاهی با پارامتری مانند ضخامت لایه های داخلی تخمین زده می شود. اعتقاد بر این است که گوشته قوی ترین است، زیرا بیشترین ضخامت را دارد.

کره های بیرونی کره زمین

سیاره زمین با هر جسم فضایی دیگری که دانشمندان شناخته شده اند از این جهت متفاوت است که کره های بیرونی نیز دارد که به آن تعلق دارند:

• هیدروسفر؛
• جو
• زیست کره

روش های تحقیق این حوزه ها به طور قابل توجهی متفاوت است، زیرا همه آنها از نظر ترکیب و موضوع مطالعه تفاوت زیادی دارند.

هیدروکره

هیدروسفر به عنوان کل پوسته آب زمین، شامل اقیانوس های عظیم، که تقریباً 74 درصد از سطح را اشغال می کنند، و دریاها، رودخانه ها، دریاچه ها، و حتی نهرها و مخازن کوچک، درک می شود.

بیشترین ضخامت هیدروسفر حدود 11 کیلومتر است و در منطقه ماریانا ترانچ مشاهده می شود.این آب است که سرچشمه حیات در نظر گرفته می شود و آنچه توپ ما را از سایر توپ های موجود در جهان متمایز می کند.

هیدروسفر تقریباً 1.4 میلیارد کیلومتر مکعب از حجم را اشغال می کند. زندگی در اینجا در جریان است و شرایط برای عملکرد جو فراهم شده است.

جو

پوسته گازی سیاره ما، روده های خود را به طور قابل اعتماد از اجرام فضایی (شهاب سنگ ها)، سرمای کیهانی و سایر پدیده های ناسازگار با حیات می بندد.

ضخامت جو طبق برآوردهای مختلف حدود 1000 کیلومتر است.در نزدیکی سطح زمین، چگالی جو 1.225 کیلوگرم بر متر مکعب است.

78٪ از پوشش گاز از نیتروژن، 21٪ از اکسیژن، بقیه توسط عناصری مانند آرگون، دی اکسید کربن، هلیوم، متان و غیره تشکیل شده است.

زیست کره

صرف نظر از اینکه دانشمندان چگونه موضوع مورد بررسی را مطالعه می کنند، بیوسفر مهمترین بخش ساختار زمین است - این پوسته ای است که موجودات زنده از جمله خود مردم در آن زندگی می کنند.

زیست کره نه تنها توسط موجودات زنده ساکن است، بلکه دائماً تحت تأثیر آنها، به ویژه تحت تأثیر انسان و فعالیت های او، تغییر می کند. دکترین کل نگر این منطقه توسط دانشمند بزرگ V.I. Vernadsky توسعه داده شد. این تعریف توسط زمین شناس اتریشی Suess ارائه شد.

نتیجه

سطح زمین و همچنین تمام پوسته‌های ساختار خارجی و داخلی آن، موضوع بسیار جالبی برای مطالعه نسل‌های کامل دانشمندان است.

اگرچه در نگاه اول به نظر می رسد که کره های در نظر گرفته شده نسبتاً ناهمگون هستند، اما در واقع آنها با پیوندهای ناگسستنی به هم متصل شده اند. به عنوان مثال، زندگی و کل بیوسفر بدون هیدروسفر و جو غیرممکن است، همان ها نیز به نوبه خود از اعماق سرچشمه می گیرند.