Maan evoluution ominaispiirre on aineen erilaistuminen, jonka ilmentymä on planeettamme kuorirakenne. Litosfääri, hydrosfääri, ilmakehä, biosfääri muodostavat Maan pääkuoret, jotka eroavat kemiallisesta koostumuksesta, tehosta ja olomuodosta.

Maan sisäinen rakenne

Maan kemiallinen koostumus(Kuva 1) on samanlainen kuin muiden maanpäällisten planeettojen, kuten Venuksen tai Marsin, koostumus.

Yleensä elementit, kuten rauta, happi, pii, magnesium ja nikkeli, ovat hallitsevia. Kevyiden alkuaineiden pitoisuus on alhainen. Maan aineen keskimääräinen tiheys on 5,5 g/cm 3 .

Maan sisäisestä rakenteesta on hyvin vähän luotettavaa tietoa. Harkitse fig. 2. Se kuvaa maan sisäistä rakennetta. Maa koostuu maankuoresta, vaipasta ja ytimestä.

Riisi. 1. Maan kemiallinen koostumus

Riisi. 2. Maan sisäinen rakenne

Ydin

Ydin(Kuva 3) sijaitsee maan keskustassa, sen säde on noin 3,5 tuhatta km. Ydinlämpötila saavuttaa 10 000 K, eli se on korkeampi kuin Auringon ulkokerrosten lämpötila ja sen tiheys on 13 g / cm 3 (vertaa: vesi - 1 g / cm 3). Ydin koostuu oletettavasti raudan ja nikkelin seoksista.

Maan ulkoytimen voima on suurempi kuin sisäytimen (säde 2200 km) ja se on nestemäisessä (sulassa) tilassa. Sisäytimeen kohdistuu valtava paine. Sen muodostavat aineet ovat kiinteässä tilassa.

Vaippa

Vaippa- Maan geosfääri, joka ympäröi ydintä ja muodostaa 83 % planeettamme tilavuudesta (katso kuva 3). Sen alaraja sijaitsee 2900 km:n syvyydessä. Vaippa on jaettu vähemmän tiheään ja muoviseen yläosaan (800-900 km), josta magma(Käännetty kreikasta tarkoittaa "paksua voidetta"; tämä on maan sisäpuolen sula aine - kemiallisten yhdisteiden ja alkuaineiden, mukaan lukien kaasut, seos erityisessä puolinestemäisessä tilassa); ja kiteinen alempi, noin 2000 km paksu.

Riisi. 3. Maan rakenne: ydin, vaippa ja maankuori

Maankuori

Maankuori - litosfäärin ulkokuori (katso kuva 3). Sen tiheys on noin kaksi kertaa pienempi kuin Maan keskimääräinen tiheys - 3 g/cm 3 .

Erottaa maankuoren vaipasta Mohorovicin raja(se tunnetaan usein Moho-rajaksi), jolle on ominaista seismisten aaltojen nopeuksien jyrkkä nousu. Sen asensi vuonna 1909 kroatialainen tiedemies Andrei Mohorovitš (1857- 1936).

Koska vaipan ylimmässä osassa tapahtuvat prosessit vaikuttavat aineen liikkumiseen maankuoressa, ne yhdistetään yleisnimellä litosfääri(kivikuori). Litosfäärin paksuus vaihtelee 50-200 km.

Litosfäärin alapuolella on astenosfääri- vähemmän kova ja vähemmän viskoosi, mutta enemmän muovinen kuori, jonka lämpötila on 1200 °C. Se voi ylittää Mohon rajan ja tunkeutua maankuoreen. Astenosfääri on vulkanismin lähde. Se sisältää taskuja sulaa magmaa, joka viedään maankuoreen tai kaadetaan maan pinnalle.

Maankuoren koostumus ja rakenne

Vaippaan ja ytimeen verrattuna maankuori on erittäin ohut, kova ja hauras kerros. Se koostuu kevyemmästä aineesta, joka sisältää tällä hetkellä noin 90 luonnollista kemiallista alkuainetta. Nämä alkuaineet eivät ole tasaisesti edustettuina maankuoressa. Seitsemän alkuainetta – happi, alumiini, rauta, kalsium, natrium, kalium ja magnesium – muodostavat 98 % maankuoren massasta (katso kuva 5).

Omituiset kemiallisten alkuaineiden yhdistelmät muodostavat erilaisia ​​kiviä ja mineraaleja. Vanhimmat niistä ovat vähintään 4,5 miljardia vuotta vanhoja.

Riisi. 4. Maankuoren rakenne

Riisi. 5. Maankuoren koostumus

Mineraali on koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan suhteellisen homogeeninen luonnonkappale, joka muodostuu sekä litosfäärin syvyyksissä että pinnalle. Esimerkkejä mineraaleista ovat timantti, kvartsi, kipsi, talkki jne. (Liitteestä 2 löydät kuvauksen eri mineraalien fysikaalisista ominaisuuksista.) Maapallon mineraalien koostumus on esitetty kuvassa 2. 6.

Riisi. 6. Maan yleinen mineraalikoostumus

Kivet koostuvat mineraaleista. Ne voivat koostua yhdestä tai useammasta mineraalista.

Sedimenttikivilajeja - savi, kalkkikivi, liitu, hiekkakivi jne. - muodostuvat aineiden saostumisesta vesiympäristössä ja maalla. Ne sijaitsevat kerroksittain. Geologit kutsuvat niitä Maan historian sivuiksi, koska he voivat oppia planeetallamme muinaisina aikoina vallinneista luonnollisista olosuhteista.

Sedimenttikivistä erotetaan organogeeniset ja epäorgaaniset (detritaaliset ja kemogeeniset).

Organogeeninen kivet muodostuvat eläinten ja kasvien jäänteiden kertymisen seurauksena.

Klastiset kivet muodostuu sään, aiemmin muodostuneiden kivien hajoamistuotteiden muodostumisen seurauksena veden, jään tai tuulen avulla (taulukko 1).

Taulukko 1. Klastiset kivet sirpaleiden koosta riippuen

Rodun nimi	Bummer conin koko (hiukkaset)
	Yli 50 cm
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Hiekka ja hiekkakivet	0,005 mm - 1 mm
	Alle 0,005 mm

Kemogeeninen kivet muodostuvat merien ja järvien vesistä niihin liuenneiden aineiden sedimentoitumisen seurauksena.

Maankuoren paksuudessa muodostuu magmaa tuliperäiset kivet(Kuva 7), kuten graniitti ja basaltti.

Sedimentti- ja magmaiset kivet, kun ne upotetaan suuriin syvyyksiin paineen ja korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta, käyvät läpi merkittäviä muutoksia, jotka muuttuvat metamorfisia kiviä. Joten esimerkiksi kalkkikivi muuttuu marmoriksi, kvartsihiekkakivi kvartsiitiksi.

Maankuoren rakenteessa erotetaan kolme kerrosta: sedimentti, "graniitti", "basaltti".

Sedimenttikerros(ks. kuva 8) muodostuu pääasiassa sedimenttikivistä. Täällä vallitsevat savet ja liuskeet, hiekka-, karbonaatti- ja vulkaaniset kivet ovat laajalti edustettuina. Sedimenttikerroksessa on tällaisia ​​kerrostumia mineraali, kuten hiili, kaasu, öljy. Kaikki ne ovat orgaanista alkuperää. Esimerkiksi kivihiili on muinaisten aikojen kasvien muutoksen tuote. Sedimenttikerroksen paksuus vaihtelee suuresti - joidenkin maa-alueiden täydellisestä poissaolosta 20-25 kilometriin syvissä painoissa.

Riisi. 7. Kivien luokittelu alkuperän mukaan

"Graniitti" kerros koostuu metamorfisista ja magmaisista kivistä, jotka ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia ​​kuin graniitti. Yleisimmät täällä ovat gneisset, graniitit, kiteiset liuskeet jne. Graniittikerrosta ei löydy kaikkialta, mutta mantereilla, joissa se on hyvin ilmaistu, sen maksimipaksuus voi olla useita kymmeniä kilometrejä.

"basaltti" kerros muodostuu kivistä lähellä basaltteja. Nämä ovat metamorfoituja magmaisia ​​kiviä, tiheämpiä kuin "graniittikerroksen" kivet.

Maankuoren paksuus ja pystyrakenne ovat erilaisia. Maankuorta on useita tyyppejä (kuva 8). Yksinkertaisimman luokituksen mukaan erotetaan valtamerellinen ja mannermainen kuori.

Manner- ja valtameren kuori on paksuudeltaan erilainen. Siten maankuoren suurin paksuus havaitaan vuoristojärjestelmien alla. Matkaa on noin 70 km. Tasankojen alla maankuoren paksuus on 30-40 km, ja valtamerten alla se on ohuin - vain 5-10 km.

Riisi. 8. Maankuoren tyypit: 1 - vesi; 2 - sedimenttikerros; 3 - sedimenttikivien ja basalttien välikerros; 4, basaltit ja kiteiset ultramafiset kivet; 5, graniitti-metamorfinen kerros; 6 - granuliitti-mafinen kerros; 7 - normaali vaippa; 8 - puristettu vaippa

Manner- ja valtameren kuoren välinen ero kivikoostumuksen suhteen ilmenee graniittikerroksen puuttuessa valtameren kuoressa. Kyllä, ja valtameren kuoren basalttikerros on hyvin erikoinen. Kivikoostumukseltaan se eroaa mannermaisen kuoren vastaavasta kerroksesta.

Maan ja valtameren raja (nollamerkki) ei estä mannerkuoren siirtymistä valtamereen. Mannerkuoren korvautuminen valtamerellä tapahtuu valtameressä noin 2450 metrin syvyydessä.

Riisi. 9. Manner- ja valtameren kuoren rakenne

Maankuoresta on myös siirtymätyyppejä - merenalaisia ​​ja submannerisia.

Merenalainen kuori sijaitsee mantereen rinteillä ja juurella, löytyy reuna- ja Välimereltä. Se on jopa 15-20 kilometriä paksu mannermainen kuori.

mannermainen kuori sijaitsee esimerkiksi tulivuoren saaren kaarilla.

Materiaalien perusteella seisminen luotain - seismisen aallon nopeus - saamme tietoa maankuoren syvärakenteesta. Näin ollen Kuolan supersyvä kaivo, joka mahdollisti ensimmäistä kertaa kallionäytteiden näkemisen yli 12 kilometrin syvyydestä, toi paljon odottamattomia asioita. Oletettiin, että 7 km:n syvyydessä "basaltti"-kerroksen pitäisi alkaa. Todellisuudessa sitä ei kuitenkaan löydetty, ja kivien joukossa vallitsi gneissejä.

Maankuoren lämpötilan muutos syvyyden mukaan. Maankuoren pintakerroksen lämpötila on auringon lämmön määräämä. Tämä heliometrinen kerros(kreikan sanasta Helio - aurinko), kokee vuodenaikojen lämpötilan vaihteluita. Sen keskimääräinen paksuus on noin 30 m.

Alla on vielä ohuempi kerros, jolle on ominaista havaintopaikan vuotuista keskilämpötilaa vastaava vakiolämpötila. Tämän kerroksen syvyys kasvaa mannerilmastossa.

Vielä syvemmällä maankuoressa erottuu geoterminen kerros, jonka lämpötila määräytyy maan sisäisen lämmön vaikutuksesta ja kasvaa syvyyden myötä.

Lämpötilan nousu johtuu pääasiassa kivien muodostavien radioaktiivisten alkuaineiden, pääasiassa radiumin ja uraanin, hajoamisesta.

Kivien lämpötilan nousun suuruutta syvyyden kanssa kutsutaan geoterminen gradientti. Se vaihtelee melko laajalla alueella - 0,1 - 0,01 ° C / m - ja riippuu kivien koostumuksesta, niiden esiintymisolosuhteista ja useista muista tekijöistä. Valtamerten alla lämpötila nousee nopeammin syvyyden myötä kuin mantereilla. Keskimäärin joka 100 metrin syvyydessä se lämpenee 3 °C.

Geotermisen gradientin käänteislukua kutsutaan geoterminen vaihe. Se mitataan yksikössä m/°C.

Maankuoren lämpö on tärkeä energialähde.

Maankuoren syvyyksiin ulottuva osa, joka on käytettävissä geologisia tutkimusmuotoja varten maan sisäelimet. Maan suolet vaativat erityistä suojelua ja kohtuullista käyttöä.

Nykyaikaisten geologian käsitteiden mukaan planeettamme koostuu useista kerroksista - geosfääreistä. Ne eroavat fysikaalisista ominaisuuksista, kemiallisesta koostumuksesta ja Maan keskustassa on ydin, jota seuraa vaippa, sitten - maankuori, hydrosfääri ja ilmakehä.

Tässä artikkelissa tarkastellaan maankuoren rakennetta, joka on litosfäärin yläosa. Se on ulompi kova kuori, jonka paksuus on niin pieni (1,5 %), että sitä voidaan verrata ohueen kalvoon maailmanlaajuisesti. Tästä huolimatta juuri maankuoren ylempi kerros kiinnostaa ihmiskuntaa mineraalien lähteenä.

Maankuori on ehdollisesti jaettu kolmeen kerrokseen, joista jokainen on omalla tavallaan merkittävä.

1. Yläkerros on sedimenttistä. Sen paksuus on 0-20 km. Sedimenttikiviä muodostuu aineiden laskeutumisen seurauksena maalle tai niiden laskeutumisesta hydrosfäärin pohjalle. Ne ovat osa maankuorta, ja ne sijaitsevat siinä peräkkäisissä kerroksissa.
2. Keskimmäinen kerros on graniittia. Sen paksuus voi vaihdella 10-40 km. Tämä on magmakivi, joka muodosti kiinteän kerroksen purkausten ja sitä seuranneen magman jähmettymisen seurauksena maan paksuudessa korkeassa paineessa ja lämpötilassa.
3. Alemmalla kerroksella, joka on osa maankuoren rakennetta - basalttia, on myös magmaattinen alkuperä. Se sisältää enemmän kalsiumia, rautaa ja magnesiumia, ja sen massa on suurempi kuin graniittikiven.

Maankuoren rakenne ei ole kaikkialla sama. Erityisen silmiinpistäviä eroja on valtameren ja mannermaisen kuoren välillä. Valtamerten alla maankuori on ohuempaa ja mantereiden alla paksumpaa. Sen paksuus on suurin vuoristoalueiden alueilla.

Koostumus sisältää kaksi kerrosta - sedimentti- ja basalttikerrosta. Basalttikerroksen alla on Moho-pinta ja sen takana ylempi vaippa. Merenpohjassa on monimutkaisimmat kohokuviot. Kaiken monimuotoisuuden joukossa erityisen paikan vallitsevat valtavat valtameren keskiharjat, joissa vaipasta syntyy nuori basalttinen valtamerikuori. Magma pääsee pintaan syvän vian kautta - halkeaman kautta, joka kulkee harjanteen keskustaa pitkin huippuja pitkin. Ulkopuolella magma leviää ja työntää siten rotkon seinät jatkuvasti sivuille. Tätä prosessia kutsutaan "levittämiseksi".

Maankuoren rakenne on monimutkaisempi mantereilla kuin valtamerten alla. Mannerkuoren pinta-ala on paljon pienempi kuin valtameren - jopa 40% maan pinnasta, mutta sen paksuus on paljon suurempi. Sen alla saavuttaa 60-70 km paksuuden. Mannerkuorella on kolmikerroksinen rakenne - sedimenttikerros, graniitti ja basaltti. Alueilla, joita kutsutaan kilpeiksi, graniittikerros on pinnalla. Esimerkkinä - koostuu graniittikivistä.

Mannerosan vedenalaisessa äärimmäisessä osassa - hyllyssä on myös maankuoren mannermainen rakenne. Se sisältää myös saaret Kalimantan, Uusi-Seelanti, Uusi-Guinea, Sulawesi, Grönlanti, Madagaskar, Sakhalin jne. Sekä sisä- ja reunameret: Välimeri, Azov, Musta.

Graniittikerroksen ja basalttikerroksen välille on mahdollista vetää raja vain ehdollisesti, koska niillä on samanlainen seismisen aallon etenemisnopeus, joka määrää maan kerrosten tiheyden ja koostumuksen. Basalttikerros on kosketuksessa Moho-pinnan kanssa. Sedimenttikerroksella voi olla eri paksuus, joka riippuu siinä sijaitsevasta kohokuviomuodosta. Esimerkiksi vuorilla se joko puuttuu kokonaan tai sen paksuus on erittäin pieni, koska irtonaiset hiukkaset liikkuvat alas rinteitä ulkoisten voimien vaikutuksesta. Mutta toisaalta se on erittäin voimakas juurella, painaumissa ja onteloissa. Joten se saavuttaa 22 km.

Planeettojen, mukaan lukien maamme, sisäisen rakenteen tutkiminen on erittäin vaikea tehtävä. Emme voi fyysisesti "porata" maankuorta planeetan ytimeen asti, joten kaikki tällä hetkellä saamamme tieto on "kosketuksella" saatua tietoa ja mitä kirjaimellisimmalla tavalla.

Kuinka seisminen etsintä toimii öljytutkimuksen esimerkissä. "Soitamme" maahan ja "kuuntelemme", mitä heijastunut signaali tuo meille

Tosiasia on, että yksinkertaisin ja luotettavin tapa selvittää, mikä on planeetan pinnan alla ja on osa sen kuorta, on tutkia etenemisnopeutta seismiset aallot planeetan syvyyksissä.

Tiedetään, että pitkittäisten seismisten aaltojen nopeus kasvaa tiheämmässä väliaineessa ja päinvastoin laskee löysässä maaperässä. Vastaavasti eri tyyppisten kivien parametrit tuntemalla ja laskemalla paineita jne. saatua vastausta "kuuntelemalla" voi ymmärtää, minkä maankuoren kerrosten läpi seisminen signaali kulki ja kuinka syvällä ne ovat pinnan alla. .

Maankuoren rakenteen tutkiminen seismisten aaltojen avulla

Seismiset värähtelyt voivat johtua kahdentyyppisistä lähteistä: luonnollinen Ja keinotekoinen. Maanjäristykset ovat luonnollisia värähtelyn lähteitä, joiden aallot kuljettavat tarvittavan tiedon niiden kivien tiheydestä, joiden läpi ne tunkeutuvat.

Keinotekoisten tärinälähteiden arsenaali on laajempi, mutta ennen kaikkea keinovärähtelyt aiheutuvat tavallisesta räjähdyksestä, mutta on myös "hienoisempia" toimintatapoja - suunnattujen impulssien generaattorit, seismiset täryttimet jne.

Tehdään räjäytystyötä ja tutkitaan seismisten aaltojen nopeuksia seisminen tutkimus- yksi modernin geofysiikan tärkeimmistä aloista.

Mitä maan sisäisten seismisten aaltojen tutkimus antoi? Niiden leviämisen analyysi paljasti useita hyppyjä nopeuden muutoksessa kulkiessaan planeetan suoliston läpi.

Maankuori

Ensimmäinen hyppy, jolla nopeudet kasvavat 6,7:stä 8,1 km/s:iin, geologien mukaan rekisteröidään maankuoren pohja. Tämä pinta sijaitsee eri paikoissa planeetalla eri tasoilla, 5-75 km. Maankuoren ja alla olevan kuoren - vaipan - rajaa kutsutaan "Mohorovicic pinnat", joka on nimetty sen ensimmäisenä perustaneen jugoslavian tiedemiehen A. Mohorovichichin mukaan.

Vaippa

Vaippa sijaitsee 2 900 km:n syvyydessä ja on jaettu kahteen osaan: ylä- ja alaosaan. Ylä- ja alavaipan välinen raja on myös kiinnitetty pitkittäisten seismisten aaltojen etenemisnopeuden hyppyyn (11,5 km/s) ja se sijaitsee 400-900 km:n syvyyksissä.

Ylävaipan rakenne on monimutkainen. Sen yläosassa on 100-200 km:n syvyydessä sijaitseva kerros, jossa poikittaiset seismiset aallot vaimenevat 0,2-0,3 km/s ja pitkittäisaaltojen nopeudet pohjimmiltaan eivät muutu. Tätä kerrosta kutsutaan aaltoputki. Sen paksuus on yleensä 200-300 km.

Ylemmän vaipan osaa ja aaltoputken päällä olevaa kuorta kutsutaan litosfääri, ja itse pienten nopeuksien kerros - astenosfääri.

Siten litosfääri on jäykkä kova kuori, jonka alla on muovinen astenosfääri. Oletetaan, että astenosfäärissä syntyy prosesseja, jotka aiheuttavat litosfäärin liikkeen.

Planeettamme sisäinen rakenne

Maan ydin

Vaipan juurella pitkittäisaaltojen etenemisnopeus laskee jyrkästi 13,9:stä 7,6 km/s:iin. Tällä tasolla on raja vaipan ja maan ydin, jota syvemmälle poikittaiset seismiset aallot eivät enää etene.

Ytimen säde on 3500 km, sen tilavuus: 16% planeetan tilavuudesta ja massa: 31% Maan massasta.

Monet tutkijat uskovat, että ydin on sulassa tilassa. Sen ulkoosalle on ominaista jyrkästi pienentyneet P-aallon nopeudet, kun taas sisäosassa (säteellä 1200 km) seismiset aallon nopeudet nousevat jälleen 11 km/s:iin. Ydinkivien tiheys on 11 g/cm 3 ja sen määrää raskaiden alkuaineiden läsnäolo. Tällainen raskas elementti voi olla rauta. Todennäköisimmin rauta on olennainen osa ydintä, koska puhtaasti rauta- tai rauta-nikkelikoostumuksen ytimen tiheyden tulisi olla 8-15% suurempi kuin ytimen nykyinen tiheys. Siksi happi, rikki, hiili ja vety näyttävät kiinnittyneen ytimessä olevaan rautaan.

Geokemiallinen menetelmä planeettojen rakenteen tutkimiseen

On toinenkin tapa tutkia planeettojen syvärakennetta - geokemiallinen menetelmä. Maan ja muiden maanpäällisten planeettojen eri kuorien tunnistaminen fysikaalisilla parametreilla löytää melko selkeän geokemiallisen vahvistuksen heterogeenisen akkretion teorian perusteella, jonka mukaan planeettojen ytimien ja niiden ulkokuorten koostumus sen pääosassa on alunperin. erilaisia ​​ja riippuu niiden varhaisimmasta kehitysvaiheesta.

Tämän prosessin tuloksena raskain ( rauta-nikkeli) komponentit ja ulkokuorissa kevyempi silikaatti ( kondriitti), ylempi vaippa on rikastettu haihtuvilla aineilla ja vedellä.

Maaplaneettojen ( , Maa, ) tärkein ominaisuus on, että niiden ulkokuori, ns. haukkua, koostuu kahdesta ainetyypistä: mantereelle" - maasälpä ja" valtamerellinen» - basaltti.

Maan mannermainen (mannermainen) kuori

Maan mannermainen (mannermainen) kuori koostuu graniiteista tai koostumukseltaan niitä vastaavista kivistä, eli kivistä, joissa on suuri määrä maasälpäjä. Maan "graniittikerroksen" muodostuminen johtuu vanhempien sedimenttien muuttumisesta granitisaatioprosessissa.

Graniittikerrosta tulisi pitää erityistä maankuoren kuori - ainoa planeetta, jolla on kehitetty laajasti aineen erilaistumisprosesseja veden mukana ja jossa on hydrosfääri, happiatmosfääri ja biosfääri. Kuulla ja luultavasti maanpäällisillä planeetoilla mannerkuori koostuu gabroanortosiitteista - kivistä, jotka koostuvat suuresta määrästä maasälpää, mutta joiden koostumus on hieman erilainen kuin graniiteissa.

Nämä kivet muodostavat planeettojen vanhimmat (4,0-4,5 miljardia vuotta) pinnat.

Maan valtamerellinen (basaltti)kuori

Oceanic (basaltti) kuori Maa muodostui venytyksen seurauksena ja liittyy syvien vikojen vyöhykkeisiin, jotka aiheuttivat ylemmän vaipan tunkeutumisen basalttikammioihin. Basalttivulkanismi on aiemmin muodostuneen mannerkuoren päällä ja on suhteellisen nuorempi geologinen muodostuma.

Basalttivulkanismin ilmentymät kaikilla maanpäällisillä planeetoilla ovat ilmeisesti samanlaisia. Basaltti "merien" laaja kehitys Kuussa, Marsissa ja Merkuriuksessa liittyy ilmeisesti venymiseen ja läpäisevyöhykkeiden muodostumiseen tämän prosessin seurauksena, jota pitkin vaipan basalttisulat ryntäsivät pintaan. Tämä basalttivulkanismin ilmentymismekanismi on enemmän tai vähemmän samanlainen kaikilla maanpäällisen ryhmän planeetoilla.

Maan satelliitilla - Kuulla on myös kuorirakenne, joka kaiken kaikkiaan toistaa maan, vaikka sillä on silmiinpistävä ero koostumuksessa.

Maan lämmön virtaus. Kuuminta on maankuoren murtumien alueella ja kylmempää muinaisten mannerlaattojen alueilla

Lämpövirran mittausmenetelmä planeettojen rakenteen tutkimiseen

Toinen tapa tutkia maan syvärakennetta on tutkia sen lämpövirtausta. Tiedetään, että sisältä kuumana maapallo luovuttaa lämpöään. Syvien horisonttien kuumenemisesta todistavat tulivuorenpurkaukset, geysirit ja kuumat lähteet. Lämpö on maapallon tärkein energianlähde.

Lämpötilan nousu maapallon pinnasta syventyessä on keskimäärin noin 15 °C kilometriä kohden. Tämä tarkoittaa, että litosfäärin ja astenosfäärin rajalla, joka sijaitsee noin 100 km:n syvyydessä, lämpötilan tulisi olla lähellä 1500 °C. On todettu, että tässä lämpötilassa basaltti sulaa. Tämä tarkoittaa, että astenosfäärin kuori voi toimia basalttimagman lähteenä.

Syvyyden myötä lämpötilan muutos tapahtuu monimutkaisemman lain mukaan ja riippuu paineen muutoksesta. Laskettujen tietojen mukaan 400 km:n syvyydessä lämpötila ei ylitä 1600°C ja ytimen ja vaipan rajalla sen arvioidaan olevan 2500-5000°C.

On todettu, että lämmön vapautuminen tapahtuu jatkuvasti koko planeetan pinnalla. Lämpö on tärkein fyysinen parametri. Jotkut niiden ominaisuuksista riippuvat kivien kuumenemisasteesta: viskositeetti, sähkönjohtavuus, magneettisuus, faasitila. Siksi lämpötilan mukaan voidaan arvioida maan syvärakennetta.

Planeettamme lämpötilan mittaaminen suurista syvyyksistä on teknisesti vaikea tehtävä, koska vain ensimmäiset kilometrit maankuoresta ovat käytettävissä mittauksia varten. Maan sisälämpötilaa voidaan kuitenkin tutkia epäsuorasti mittaamalla lämpövirtaa.

Huolimatta siitä, että maapallon päälämmönlähde on aurinko, planeettamme lämpövirran kokonaisteho ylittää kaikkien maan päällä olevien voimalaitosten tehon 30 kertaa.

Mittaukset osoittivat, että keskimääräinen lämmönvirtaus mantereilla ja valtamerissä on sama. Tämä tulos selittyy sillä, että valtamerissä suurin osa lämmöstä (jopa 90%) tulee vaipasta, jossa aineen siirtoprosessi liikkuvien virtojen avulla tapahtuu intensiivisemmin - konvektio.

Konvektio on prosessi, jossa kuumennettu neste laajenee, tulee kevyemmäksi ja nousee, kun taas kylmemmät kerrokset uppoavat. Koska vaippaaine on tilassaan lähempänä kiinteää kappaletta, konvektio siinä tapahtuu erityisolosuhteissa alhaisilla materiaalivirtausnopeuksilla.

Mikä on planeettamme lämpöhistoria? Sen alkukuumeneminen liittyy luultavasti hiukkasten törmäyksen ja niiden tiivistymisen omassa painovoimakentässä syntyvään lämpöön. Sitten lämpö oli seurausta radioaktiivisesta hajoamisesta. Lämmön vaikutuksesta Maan ja maanpäällisten planeettojen kerrosrakenne syntyi.

Maapallon radioaktiivista lämpöä vapautuu vielä nytkin. On olemassa hypoteesi, jonka mukaan Maan sulan ytimen rajalla aineen halkeamisprosessit jatkuvat tähän päivään saakka, jolloin vapautuu valtava määrä lämpöenergiaa, joka lämmittää vaipan.

Maan litosfäärin erottuva piirre, joka liittyy planeettamme globaalin tektoniikan ilmiöön, on kahden tyyppisen kuoren läsnäolo: mannermainen, joka muodostaa mannermassoja, ja valtameri. Ne eroavat koostumuksesta, rakenteesta, paksuudesta ja vallitsevien tektonisten prosessien luonteesta. Tärkeä rooli yhden dynaamisen järjestelmän, joka on maa, toiminnassa, kuuluu valtameren kuoreen. Tämän roolin selkeyttämiseksi on ensin otettava huomioon sen luontaiset ominaisuudet.

yleispiirteet, yleiset piirteet

Valtameren tyyppinen kuori muodostaa planeetan suurimman geologisen rakenteen - valtameren pohjan. Tällä kuorella on pieni paksuus - 5 - 10 km (vertailun vuoksi mannertyyppisen kuoren paksuus on keskimäärin 35-45 km ja voi olla 70 km). Se vie noin 70% maapallon kokonaispinta-alasta, mutta massaltaan se on lähes neljä kertaa huonompi kuin mannermainen kuori. Kivien keskitiheys on lähellä 2,9 g/cm 3 , eli suurempi kuin maanosilla (2,6-2,7 g/cm 3 ).

Toisin kuin yksittäiset mannerkuoren lohkot, valtameri on yksi planeettarakenne, joka ei kuitenkaan ole monoliittinen. Maan litosfääri on jaettu useisiin liikkuviin levyihin, jotka muodostuvat kuoren osista ja alla olevasta ylävaipasta. Valtameren tyyppinen kuori on läsnä kaikilla litosfäärilevyillä; on levyjä (esimerkiksi Tyynimeri tai Nazca), joilla ei ole mannermassoja.

Levytektoniikka ja maankuoren ikä

Valtamerilevyssä erotetaan sellaiset suuret rakenteelliset elementit kuten vakaat alustat - talassokratonit - ja aktiiviset keskimeren harjut ja syvänmeren juoksuhaudot. Harjanteet ovat alueita, joissa laattojen leviäminen tai siirtyminen erilleen ja uuden kuoren muodostuminen tapahtuu, ja kaivannot ovat subduktioalueita tai yhden laatan subduktioalueita toisen reunan alle, jossa kuori tuhoutuu. Siten sen jatkuva uusiutuminen tapahtuu, minkä seurauksena tämän tyyppisen vanhimman kuoren ikä ei ylitä 160-170 miljoonaa vuotta, eli se muodostui jurakauden aikana.

Toisaalta on pidettävä mielessä, että valtamerityyppi ilmestyi Maahan aikaisemmin kuin mannertyyppi (luultavasti katarkealaisten - arkealaisten vaihteessa, noin 4 miljardia vuotta sitten), ja sille on ominaista paljon primitiivisempi rakenne. ja koostumus.

Mitä ja miten on maankuori valtamerten alla

Tällä hetkellä valtamerenkuoressa on yleensä kolme pääkerrosta:

1. Kerrostunut. Sen muodostavat pääasiassa karbonaattikivet, osittain syvänmeren savet. Mannerten rinteiden lähellä, erityisesti suurten jokien suistoalueiden lähellä, on myös terrigeenisiä sedimenttejä, jotka tulevat valtamereen maasta. Näillä alueilla sateen paksuus voi olla useita kilometrejä, mutta keskimäärin se on pieni - noin 0,5 km. Meren keskiharjanteiden lähellä ei sadeta käytännössä.
2. Basaltinen. Nämä ovat tyynytyyppisiä laavaa, jotka purkautuvat yleensä veden alla. Lisäksi tämä kerros sisältää monimutkaisen patojen kompleksin, joka sijaitsee alla - erityisiä tunkeutumisia - doleriitti (eli myös basaltti) koostumuksesta. Sen keskimääräinen paksuus on 2-2,5 km.
3. Gabbro-serpentiniitti. Se koostuu tunkeutuvasta basaltin analogista - gabbrosta ja alaosassa - serpentiniiteistä (metamorfoituneet ultraemäksiset kivet). Tämän kerroksen paksuus seismisten tietojen mukaan on 5 km ja joskus enemmän. Sen pohja on erotettu kuoren alla olevasta ylävaipasta erityisellä rajapinnalla - Mohorovichic-rajalla.

Valtamerenkuoren rakenne osoittaa, että itse asiassa tätä muodostumaa voidaan tietyssä mielessä pitää erilaistuneena maan vaipan ylempänä kerroksena, joka koostuu sen kiteytyneistä kiviaineksista ja jonka päällä ylhäältä on ohut merisedimenttikerros. .

Merenpohjan "kuljetin".

On selvää, miksi tässä kuoressa on vähän sedimenttikiviä: niillä ei yksinkertaisesti ole aikaa kertyä merkittäviä määriä. Litosfäärilevyt, jotka kasvavat leviämisvyöhykkeiltä valtameren keskiharjanteilla johtuen kuuman vaippa-aineen sisäänvirtauksesta konvektioprosessin aikana, ikään kuin kuljettavat valtameren kuorta yhä kauemmaksi muodostumispaikasta. Saman hitaan mutta voimakkaan konvektiivisen virran vaakasuora osa kuljettaa ne pois. Subduktiovyöhykkeellä levy (ja sen koostumuksessa oleva kuori) syöksyy takaisin vaippaan kylmänä osana tätä virtausta. Samaan aikaan merkittävä osa sedimenteistä repeytyy, murskataan ja lopulta menee lisäämään mannertyyppistä kuorta eli vähentämään valtamerten pinta-alaa.

Valtameren tyyppiselle kuorelle on ominaista sellainen mielenkiintoinen ominaisuus kuin nauhamagneettiset poikkeamat. Nämä vuorottelevat basaltin suoran ja käänteisen magnetoinnin alueet ovat samansuuntaisia ​​levitysvyöhykkeen kanssa ja sijaitsevat symmetrisesti sen molemmilla puolilla. Ne syntyvät basalttilaavan kiteytymisen aikana, kun se saavuttaa pysyvän magnetisoitumisen tietyn aikakauden geomagneettisen kentän suunnan mukaisesti. Koska se koki toistuvasti inversioita, magnetoinnin suunta muuttui ajoittain päinvastaiseksi. Tätä ilmiötä käytetään paleomagneettisessa geokronologisessa ajoituksessa, ja puoli vuosisataa sitten se oli yksi vahvimmista argumenteista levytektoniikan teorian oikeellisuuden puolesta.

Oceanic-tyyppinen kuori aineen kierrossa ja maapallon lämpötasapainossa

Litosfäärilevytektoniikan prosesseihin osallistuva valtameren kuori on tärkeä osa pitkän aikavälin geologisia kiertokulkuja. Tällainen on esimerkiksi hidas vaippa-valtameren veden kiertokulku. Vaippa sisältää paljon vettä, ja huomattava määrä sitä pääsee valtamereen nuoren kuoren basalttikerroksen muodostumisen aikana. Mutta olemassaolon aikana kuori puolestaan ​​​​rikastuu sedimenttikerroksen muodostumisen vuoksi valtamerivedellä, josta merkittävä osa, osittain sidottuna, menee vaippaan subduktion aikana. Samanlaiset syklit toimivat muille aineille, esimerkiksi hiilelle.

Levytektonikalla on keskeinen rooli maapallon energiatasapainossa, mikä mahdollistaa lämmön siirtymisen hitaasti kuumilta sisäalueilta ja lämmön pinnasta. Lisäksi tiedetään, että planeetan koko geologisen historian aikana jopa 90% lämmöstä luovutti valtamerten alla olevan ohuen kuoren läpi. Jos tämä mekanismi ei toimisi, maapallo pääsisi eroon ylimääräisestä lämmöstä eri tavalla - ehkä, kuten Venus, jossa, kuten monet tutkijat ehdottavat, kuori tuhoutui maailmanlaajuisesti, kun ylikuumentunut vaippaaine murtautui pintaan. . Näin ollen myös valtameren kuoren merkitys planeettamme toiminnalle elämän olemassaololle sopivassa tilassa on poikkeuksellisen suuri.

Tällainen kysymys, kuten Maan rakenne, kiinnostaa monia tutkijoita, tutkijoita ja jopa uskovia. Tieteen ja tekniikan nopean kehityksen myötä 1700-luvun alusta lähtien monet arvokkaat tieteen työntekijät ovat tehneet paljon vaivaa ymmärtääkseen planeettamme. Rohkeat laskeutuivat valtameren pohjalle, lensivät ilmakehän korkeimpiin kerroksiin, porasivat syviä kaivoja tutkiakseen maaperää.

Nykyään on olemassa melko täydellinen kuva siitä, mistä maapallo koostuu. Totta, planeetan ja sen kaikkien alueiden rakennetta ei vieläkään tunneta 100%:sti, mutta tutkijat laajentavat vähitellen tiedon rajoja ja saavat tästä enemmän ja objektiivisempia tietoja.

Maaplaneetan muoto ja koko

Maan muoto ja geometriset mitat ovat peruskäsitteitä, joilla sitä kuvataan taivaankappaleena. Keskiajalla uskottiin, että planeetalla on litteä muoto, se sijaitsee universumin keskellä ja aurinko ja muut planeetat pyörivät sen ympärillä.

Mutta sellaiset rohkeat luonnontieteilijät, kuten Giordano Bruno, Nicolaus Copernicus, Isaac Newton, kiistivät tällaiset tuomiot ja osoittivat matemaattisesti, että maapallolla on litistetyt navat ja se pyörii Auringon ympäri, eikä päinvastoin.

Planeetan rakenne on hyvin monipuolinen huolimatta siitä, että sen mitat ovat melko pienet jopa aurinkokunnan standardien mukaan - päiväntasaajan säteen pituus on 6378 kilometriä, napasäde on 6356 km.

Yhden meridiaanin pituus on 40 008 km ja päiväntasaaja 40 007 km. Tämä osoittaa myös, että planeetta on jonkin verran "litistynyt" napojen väliin, sen paino on 5,9742 × 10 24 kg.

Maan kuoret

Maa koostuu monista kuorista, jotka muodostavat omituisia kerroksia. Jokainen kerros on keskeisesti symmetrinen pohjan keskipisteen suhteen. Jos leikkaat maaperän visuaalisesti koko sen syvyydeltä, avautuu kerroksia, joilla on erilainen koostumus, aggregaatiotila, tiheys jne.

Kaikki kuoret on jaettu kahteen suureen ryhmään:

1. Sisäinen rakenne kuvataan vastaavasti sisäisillä kuorilla. Ne ovat maankuori ja vaippa.
2. Ulkokuoret, jotka sisältävät hydrosfäärin ja ilmakehän.

Jokaisen kuoren rakenne on yksittäisten tieteiden tutkimuskohde. Tiedemiehet eivät vieläkään nopean teknologisen kehityksen aikakaudella ole selvittäneet kaikkia kysymyksiä loppuun asti.

Maankuori ja sen tyypit

Maankuori on yksi planeetan kuorista, ja sen massa on vain noin 0,473 %. Kuoren syvyys on 5-12 kilometriä.

On mielenkiintoista huomata, että tutkijat eivät käytännössä tunkeutuneet syvemmälle, ja jos vedämme analogian, niin kuori on kuin omenan kuori suhteessa sen koko tilavuuteen. Jatkuva ja tarkempi opiskelu vaatii täysin erilaista teknologian kehitystasoa.

Jos katsot planeettaa osassa, sen rakenteeseen tunkeutumisen eri syvyyksien mukaan voidaan erottaa seuraavat maankuoren tyypit järjestyksessä:

1. valtameren kuori- koostuu pääasiassa basalteista, sijaitsee valtamerten pohjalla valtavien vesikerrosten alla.
2. Manner- tai mannermainen kuori- kattaa maan, koostuu erittäin rikkaasta kemiallisesta koostumuksesta, mukaan lukien 25 % piitä, 50 % happea ja 18 % muita jaksollisen järjestelmän pääelementtejä. Tämän kuoren kätevää tutkimista varten se jaetaan myös alempaan ja ylempään. Vanhimmat kuuluvat alaosaan.

Kuoren lämpötila nousee sen syveneessä.

Vaippa

Planeettamme päätilavuus on vaippa. Se vie koko tilan kuoren ja edellä käsitellyn ytimen välillä ja koostuu useista kerroksista. Pienin vaipan paksuus on noin 5-7 km.

Tieteen ja tekniikan nykyinen kehitystaso ei salli tämän osan suoraa tutkimista, joten sitä koskevien tietojen saamiseksi käytetään epäsuoria menetelmiä.

Hyvin usein uuden maankuoren syntymiseen liittyy sen kosketus vaipan kanssa, joka on erityisen aktiivinen paikoissa valtamerien alla.

Nykyään uskotaan, että siellä on ylä- ja alavaippa, jotka erottaa Mohorovicin raja. Tämän jakauman prosenttiosuudet on laskettu melko tarkasti, mutta vaativat selvennystä tulevaisuudessa.

ulkoinen ydin

Myöskään planeetan ydin ei ole homogeeninen. Valtavat lämpötilat ja paineet saavat aikaan monia kemiallisia prosesseja, massojen ja aineiden jakautumista. Ydin on jaettu sisäiseen ja ulkoiseen.

Ulkoytimen paksuus on noin 3000 kilometriä. Tämän kerroksen kemiallinen koostumus on rautaa ja nikkeliä, jotka ovat nestefaasissa. Ympäristön lämpötila vaihtelee täällä 4400 - 6100 celsiusastetta, kun lähestyt keskustaa.

sisempi ydin

Maan keskiosa, jonka säde on noin 1200 kilometriä. Alin kerros, joka koostuu myös raudasta ja nikkelistä sekä joistakin kevyiden elementtien epäpuhtauksista. Tämän ytimen aggregaattitila on samanlainen kuin amorfisen ytimen. Paine saavuttaa täällä uskomattomat 3,8 miljoonaa baaria.

Tiedätkö kuinka monta kilometriä on maan ytimeen? Etäisyys on noin 6371 km, joka on helppo laskea, jos tietää pallon halkaisijan ja muut parametrit.

Maan sisäkerrosten paksuuden vertailu

Geologista rakennetta arvioidaan joskus sellaisella parametrilla kuin sisäkerrosten paksuus. Uskotaan, että vaippa on tehokkain, koska sillä on suurin paksuus.

Maapallon ulkopallot

Planeetta Maa eroaa muista tutkijoiden tuntemista avaruusobjekteista siinä, että sillä on myös ulkopalloja, joihin ne kuuluvat:

• hydrosfääri;
• ilmapiiri;
• biosfääri.

Näiden alojen tutkimusmenetelmät ovat merkittävästi erilaisia, koska ne kaikki eroavat suuresti koostumukseltaan ja tutkimuskohteltaan.

Hydrosfääri

Hydrosfääri ymmärretään maan koko vesikuoreksi, mukaan lukien sekä valtavat valtameret, jotka kattavat noin 74 % pinnasta, että meret, joet, järvet ja jopa pienet purot ja altaat.

Hydrosfäärin suurin paksuus on noin 11 km ja se havaitaan Mariana-haudon alueella. Vettä pidetään elämän lähteenä ja se erottaa pallomme kaikista muista universumissa olevista.

Hydrosfäärin tilavuus on noin 1,4 miljardia km 3 . Elämä on täällä täydessä vauhdissa ja olosuhteet ilmakehän toiminnalle on luotu.

Tunnelma

Planeettamme kaasumainen kuori, joka sulkee suolistonsa luotettavasti avaruusobjekteista (meteoriiteista), kosmisesta kylmästä ja muista elämän kanssa yhteensopimattomista ilmiöistä.

Ilmakehän paksuus on eri arvioiden mukaan noin 1000 km. Maanpinnan lähellä ilmakehän tiheys on 1,225 kg/m 3 .

Kaasuvaipasta 78 % koostuu typestä, 21 % hapesta, loput muodostavat alkuaineet, kuten argon, hiilidioksidi, helium, metaani ja muut.

Biosfääri

Riippumatta siitä, kuinka tutkijat tutkivat käsiteltävää asiaa, biosfääri on tärkein osa Maan rakennetta - tämä on kuori, jossa elävät olennot, mukaan lukien ihmiset itse, asuvat.

Biosfäärissä ei ole vain eläviä olentoja, vaan se myös muuttuu jatkuvasti niiden vaikutuksen alaisena, erityisesti ihmisen ja hänen toiminnan vaikutuksen alaisena. Suuri tiedemies V. I. Vernadsky kehitti tämän alueen kokonaisvaltaisen opin. Tämän määritelmän esitti itävaltalainen geologi Suess.

Johtopäätös

Maan pinta, samoin kuin kaikki sen ulkoisen ja sisäisen rakenteen kuoret, ovat erittäin mielenkiintoinen tutkimuskohde kokonaisille tiedemiessukupolville.

Vaikka ensi silmäyksellä näyttää siltä, ​​​​että tarkasteltavat sfäärit ovat melko erilaisia, itse asiassa niitä yhdistää tuhoutumattomat siteet. Esimerkiksi elämä ja koko biosfääri ovat yksinkertaisesti mahdottomia ilman hydrosfääriä ja ilmakehää, samat puolestaan ​​ovat peräisin syvyyksistä.