Раздел 2. Земля как физическое тело. Внутренние оболочки Земли. Геохимические особенности Земли

Форма Земли не совпадает с известными геометрическими фигурами. Эта фигура описывается по некоторой усредняющей поверхности и носит название «геоид». Последний близок к эллипсоиду вращения с полуосями

R экват. = 6 378 км и R полярн. = 6357 км (разница в 21км).

Площадь суши составляет 29,2% поверхности планеты, а вода 70,8%. Средняя высота континентов 800м над уровнем моря, а средняя глубина океанов 4,8км.

Объём Земли - около 1000 000 000 000 (триллион) куб. км.

Пользуясь законом всемирного тяготения рассчитали массу Земли (6 х 10²¹т) и, следовательно, средняя плотность вещества планеты составляет 5,52 г/куб. см, хотя плотность вещества земной коры лишь 2, 8 г/куб. см.

Земля вращается вокруг Солнца с периодом в 1 год и вокруг своей оси вращения с периодом в 24 ч. Место пересечения оси вращения с поверхностью Земли называют её географическими полюсами. Геометрическое место точек на поверхности Земли, равноудалённых от полюсов называется экватором.

Величина силы тяжести на поверхности Земли: F= j mхm_з/R_з² зависит:

· от широты места из-за компенсирующего действия центробежной силы (и поэтому уменьшается у экватора),

· от широты места из-за увеличения R_з (и поэтому также уменьшается у экватора),

· от высоту над уровнем моря из-за увеличения R_з (и поэтому уменьшается в горах).

Аномалии силы тяжести – гравитационные аномалии – характерны для участков с менее или более плотными горными породами, например, содержащими тяжелые минералы или, напротив, залежи с относительно лёгкими углесодородами – нефтью или газом, что используется в поисковых целях.

Магнитное поле Земли имеет свои полюса, не совпадающие с географическими. Угол между направлениями на магнитный и соответствующий географический полюс называется магнитным склонением. Напряжённость магнитного поля максимальна у полюсов и минимальна на магнитном экваторе. Аномалии магнитного поля наблюдаются над породами, содержащими магнитные минералы, особенно – магнетит, что используется при поисках месторождений железа, алмазосодержащих пород – кимберлитов и т.д.

Гравитационные процессы и природная радиоактивность в недрах Земли вызывают разогрев пород на глубине. В верхней части вещество планеты на 1км глубины оказывается прогретым в среднем на 30^о (термоградиент равен 30^о). То есть на глубине 10 км – 300^оС, 100 км – 3000^оС. Однако в центре Земли температура равна 4000^оС. Термоградиент вразных регионах колеблется от 5 до 2000^оС: он меньше в стабильных зонах (на щитах) и больше в горных и вулканических зонах (на Украинском щите – 8^о, в Карпатах – 36^о, на Камчатке – 150 – 200^оС).

При изучении строения Земли выделяют ее внешние (атмосфера, гидросфера, биосфера) и внутренние (земная кора, мантия, внешнее и внутреннее ядро) оболочки. Земную кору и непосредственно к ней примыкающую часть верхней мантии объединяют в так называемую литосферу - "каменную оболочку". Выделяют также континентальную и океаническую коры, отличающиеся составом пород и толщиной. Внутреннее строение Земли изучают, исследуя прохождение и отражение искусственных или природных сейсмических (ударных) в недрах. На границах мантии, внешнего и внутреннего ядра, которые отличаются физическими свойствами и составом вещества, происходит скачкообразное изменение скоростей сейсмических волн.

Граница раздела коры и верхней мантии – граница Мохоровичича. Под ней находится, вероятно – жидкая зона – астеносфера. Вещество мантии похоже на каменные метеориты, а вещество ядра – на железные, причём вещество внешнего ядра – жидкое, а внутреннего – твёрдое вследствие чудовищного давления.

Переходя к общему обзору глобальных геологических структур, необходимо отметить, что наиболее крупными частями земной коры являются подвижные литосферные плиты, несущие на себе континенты и океаны и отделенные друг от друга рифтами - мощными и протяженными зонами глубинных разломов, уходящих в астеносферу. Границы плит являются зонами максимальной тектонической, сейсмической и вулканической активности. Литосферные плиты, двигаясь по астеносфере, расходятся в осевых зонах срединно-океанических хребтов (здесь происходит разрастание коры за счет поступления из мантии магмы) и сходятся по периферии океанов (здесь одна плита пододвигается под другую). Причиной перемещения литосферных плит считают тепловую конвекцию в мантии. В пределах литосферных плит выделяются геосинклинально-складчатые области, имеющие сложное геологическое строение, и платформы, нижняя часть которых представляет собой складчатый геосинклинальный фундамент, на котором относительно спокойно залегают породы (преимущественно осадочные) платформенного чехла.

В составе земной коры наиболее распространены химические элементы (вес. %):

1. кислород – 46, 6

2. кремний – 27,7

3. алюминий – 8,1

4. железо – 5,0

5. кальций - 3,6

6. натрий – 2,8

7. калий – 2,6

8. магний - 2,1 (в сумме – 98,5%),

входящие в состав различных породообразующих минералов, в основном силикатов и алюмосиликатов. Средние содержания элементов, рассчитанные геохимическими приёмами, именуют кларками химических элементов.

Атмосфера Земли состоит в основном из азота, кислорода и относительно небольшого количества СО₂. На других планетах её гораздо больше – на Земле она благодаря фотосинтезу в растениях и связыванию в карбонатах океанских осадков. Вероятно, атмосфера – реликт первичной газово – пылевой туманности.

Раздел 3. Общие понятия об эндогенных и экзогенных геологических процессах

Геологические процессы непрерывно протекают как на поверхности Земли, так и внутри ее, разрушая или изменяя одни породы и создавая другие, формируя рельеф поверхности Земли и структуры земной коры. Существует разница между эндогенными процессами (тектоногенез, магматизм, метаморфизм), определяемыми глубинными факторами, и экзогенными (выветривание, денудация, транспортировка, осадконакопление), действующими на поверхности Земли.

Схема.

Эндогенные процессы связаны с развитием материи в недрах Земли, а экзогенные- с взаимодействием земной коры с внешними оболочками Земли и через них с космосом. Эндогенные и экзогенные процессы тесно связаны между собой и взаимно обусловлены; о результатах геологических процессов нередко судят по образованию характерных пород и руд, по особенностям сформировавшихся геологических структур, т.е. строению того или иного участка земной коры.

Раздел 4. Основы кристаллографии и минералогии