Походження, етапи формування, будова і склад.

Будова і склад Землі(Літосфери)

Земля, на відміну від інших планет Сонячної системи, має сильне магнітне поле, що пов'язаний з особливістю її геологічної будови. Завдяки зондуванню надр Землі сейсмічними хвилями вдалося встановити, що вона має оболонкову будову і диференційований хімічний склад.

Розрізняють три головні концентрично розташовані області:

- кора:

- мантія;

- ядро.

Кожна з оболонок Землі є відкритою системою, певною автономією, що володіє, і своїми внутрішніми законами розвитку, але при цьому вони тісно взаємодіють один з одним.

Земна кора це верхній шар твердої оболонки Землі.

Середня потужність (товщина) Земної кори 35 км:

- під океанами вона складає 5 - 12 км:

- під рівнинними масивами 30 - 40 км;

- під гірськими масивами 50 - 70 км.

Земна кора утворює 3(три) шари:

- «осадовий»;

- «гранітний»;

- «базальтовий».

«Осадовий шар» складений осадовими породами, що утворилися за рахунок продуктів розкладання інших порід, а також останки відмерлих тварин і рослин. Цей шар майже суцільно покриває поверхню Землі.

Потужність «осадового шару» коливається від 0 до декількох кілометрів, але в деяких місцях досягає 15 - 25 км.

«Гранітний шар» під океанами відсутній, на материках складений породами типу гранітів, а також гнейсів і інших метаморфічних порід, Земну кору такого типу називають континентальною. Середня потужність його:

- під рівнинами масивами близько 10 км;

- під гірськими масивами збільшується до 20 - 30 км.

«Базальтовий шар» лежить нижче «гранітного» по хімічному складу відповідає породам, званим базальтами. Середня потужність його:

- під рівнинними масивами 25 - 30 км;

- під гірськими масивами - дещо збільшується;

- у областях глибоких океанських западин під кілометровим шаром опадів залягає «базальтовий шар», потужність якого складає лише 6 км, а в деяких місцях ще менше.

Земна кора складається в основному з 8 хімічних елементів: - кисню 50%; - кремнію; - алюмінію; - залоза; - кальцію; - магнію; - натрію; - калію.

Земна кора більш ніж наполовину (50%) складається з двоокису кремнію SіО₂ і на 14 - 15% з окислу алюмінію АL₂О₃ у поєднанні з магнієм, залізом, кальцієм та ін. Це і є звичний для нас «кам'яний матеріал». Середня щільність Земної кори 5510 кг/м³ або 2,6 - 2,9 г/см³.

Склад кори і зовнішніх оболонок безперервно оновлюється.

Так, завдяки вивітрюванню і зносу речовина континентальної поверхні повністю оновлюється за 80 - 100 мільйонів років.

Земна кора і верхній твердий шар мантії утворюють так звану літосферу від грецького «літос» - камінь, «сфера» - шар.

Товщина літосфери в середньому складає 100 км, а на континентах і під океанами відрізняється і складає в середньому:

- на континентах 25 - 200 км;

- під океанами 5 - 100 км.

Частина мантії, що лежить під літосферою, називається астеносферою. Її товщина приблизно складає 100 км, полягає, ймовірно, з розплавлених порід. Температура мантії у верхній частині астеносфери 1000 ⁰С. По відношенню до розмірів усієї планети літосфера не товщі яєчної шкаралупи і складає всього 1,5 її об'єму або 0,8% маси.

Літосфера складається приблизно з 15 (п'ятнадцяти) жорстких плит з них 6 - 7 плит є великими, які можуть стикатися, занурюватися один під одного, насуватися одна на одну, тертися одна об іншу.

Разом з плитами можуть переміщатися і континенти. Ці плити іноді називаються платформами.

Літосферна плита може бути утворена:

- материковою літосферою;

- океанічною літосферою.

Плити Земної кори поступово переміщаються в різних напрямах співвідносний повільною швидкістю до 5 см в рік (приблизно з такою швидкістю ростуть наші нігті).

Краї плит називаються межами. Ученими причини руху плит доки не вивчені.

Постійна активність астеносфери приводить тектонічні плити в рух, вони: - зближуються (розходяться); - стикаються; - розходяться; - зчіплюються; - труться одна об іншу.

У разі зіткнення:

- Океанські плити

Одна з океанських плит йде, під іншу і, розплавляючись, опускаються в мантію і поглинаються їй. Магма спрямовується через літосферу вгору і біля межі на плиті, що виявилася вгорі, утворюється ланцюг вулканів.

У плити, що опустилася, утворюється западина - Маріанська западина - глибиною близько 11 км. в Тихому океані.

- Материкові плити.

Там де лоб в лоб стикаються дві плити.

На межі, між океанською і материковою плитами, океанська плита «підпірнає» під материкову, створюючи на поверхні глибоку западину або жолоб.

Занурюючись, все глибше в мантію плита починає, розплавлятися. Кора верхньої плити здавлюється, і на ній зростають гори, деякі з них представляють вулкани у разі тертя плит.

Вони труться боками, рухаючись або в протилежному, або в одному напрямі, але з різними швидкостями.

На межах цих плит літосфера не руйнується.

Підземні поштовхи можуть пройти усюди, де гірські породи переміщаються уздовж розломів Земної кори, але сильні землетруси, як правило, виникають в чітко певних зонах. Найчастіше вони трапляються у вулканічних зонах, наприклад, в «вогняному кільці» Тихого океану.

У разі розбіжності або зближення літосферних плит.

Якщо раніше Земля була єдиним континентом, який розділився на сучасні материки, то останні 40 тисяч років континенти почали об'єднуватися. Так Африка все ближче підповзає до Європи.

Цей процес викликає зростання Альп і Піренеїв, а також серйозні землетруси в Італії, Греції, Туреччині.

Середземне море зменшується.

Учені припускають, що в результаті зближення Північної і Південної Америки у бік Азії через Тихий океан, Атлантичний океан розширюватиметься.

Через декілька сотень мільйонів років може виникнути новий континент Америка - Азіатський.

Мантія

Мантія (від грецького «мантіон» - покривало, плащ) є проміжною оболонкою між Земною корою і ядром, яка розташовується на глибину від 6 - 70 до 2900 км і складає основний об'єм планети.

Маса мантії складає 31% Землі.

Мантія має складну будову і підрозділяється на:

- верхню від 6 - 70 до 100 - 300 км - в ній формуються вогнища глибокофокусних землетрусів. Її називають астеносферою;

- середню від 100 - 300 до 950 км;

- нижню 950 - 2900 км.

Мантію утворюють різні силікатні сполуки основу, яких складає кремній.

Речовини мантії можуть бути від твердого до рідко розплавленого і аморфного - пластичного стану. Це напіврідка і напівв'язка розплавлена маса.

Залежно від потужності (глибини) Землі зростає:

- тиск і щільність порід;

- підвищується їх температура.

Джерела внутрішньої теплової енергії Землі ще недостатньо вивчені. Головним з них вважають:

- радіоактивний розпад елементів;

- перерозподіл матеріалів по щільності в мантії, яке супроводжується, виділенням значної кількості тепла ядро планети найімовірніше являється, основним джерелом внутрішньої енергії Землі, що поставляє тепло в мантію.

Ядро як «велетенський котел» без стінок, в якому «вирівнюються» компоненти інших геосфер.

Щільніші речовини (в порівнянні із Земною корою) залишаються в мантії.

Її щільність змінюється від - 3,3 г/см³ у верхньої мантії на глибині 50 - 980 км до 5,5 г/см³ на глибині 950 - 2900 км.

Тиск у верхній межі мантії складає близько 900000 кПа або 9000 атм., а у нижній межі близько 140 млн. кПа або 1,4 млн. атм.

Отримавши тепло від ядра, мантія розігрівається від 800 ⁰С вгорі до 2250 ⁰С на глибині 2900 км.

Земне ядро

Ядро займає центральну область земного геоїда, складає 68% маси Землі і розділяється на дві частини:

- зовнішнє;

- внутрішнє.

Зовнішнє ядро розташовується в інтервалі 2900 - 5100 км. Між зовнішнім і внутрішнім ядром немає чіткої межі. Припускають, що зовнішнє ядро складається із заліза (52%) і рідкої суміші твердих речовин, що утворюється залізом і сіркою (48%). Температура плавлення такої суміші оцінюється приблизно рівною 3200⁰С. Речовина зовнішнього ядра знаходиться «очевидно» в рідкому стані, проте щільність його досягає 9,9 - 12,2 г/см³. Тиск у нижньої межі зовнішнього ядра досягає понад 300 млн. кПа або 3 млн. атм.

З рідким станом зовнішнього ядра зв'язують уявлення про природу, земного магнетизму, вважаючи, що магнітне поле Землі зароджується в глибинах планети. Магнітне поле мінливе. З року в рік міняється положення магнітних полюсів. Переконливі експерименти показали, що упродовж останніх 80 мільйонів років мало місце не лише зміна напруги поля, але і багатократне систематичне перемагнічування, в результаті якого північний і південний магнітні полюси Землі мінялися місцями.

Уявляють, що причиною цього явища є маса рідкого ядра, що переміщається при обертанні Землі навколо своєї осі.

Внутрішнє ядро розташовується в інтервалі 5100-6371 км. і знаходиться імовірно в твердому стані, причому щільність його досягає 13,6 г/см³, а тиск в центрі Землі досягає 350 млн. кПа або 3,5 млн. атм.

Припускають, що ядро складається із заліза (80%) і нікелю (20%), що ідентично складу залізних метеоритів. Цей сплав при тиску земних надр повинен мати температуру в інтервалі 22500 - 50000С.

Питання 3. Атмосфера Землі.