Глубинное строение земли кратко

Обновлено: 02.07.2024

Учёные выделяют во внутреннем строении Земли три основные оболочки: земную кору , мантию и ядро . Они отличаются по своей мощности, твёрдости и плотности, давлению и температуре.

Внутреннее строение Земли можно сравнить с яблоком (земная кора — кожура, мантия — мякоть, ядро — сердцевина).

Ядро — самая внутренняя оболочка Земли. Здесь вещество находится под высоким давлением и температурой около \(+5000\) °С. Масса ядра составляет \(30\) % массы нашей планеты, объём — \(15\) % объёма Земли. Это связано с тем, что ядро состоит из плотного и тяжёлого вещества (возможно железа).

Ядро располагается на глубине более \(2900\) км и имеет радиус около \(3550\) км (внутреннее ядро — \(1300\) км, внешнее — \(2250\) км).

Движение внутреннего твёрдого ядра во внешнем жидком создаёт магнитное поле Земли. Оно спасает нашу планету от вредных для жизни космических лучей. С помощью магнитного поля можно определить стороны горизонта, так как стрелка компаса на него реагирует.

Давление и температура мантии (в среднем \(+2000\) °С — \(+2500\) °С) увеличивается с глубиной. Вещество мантии в основном находится в твёрдом состоянии. Но его плотность ниже плотности ядра.

Астеносфера — слой мантии, где вещество находится в расплавленном и пластичном состоянии. По этому слою движутся литосферные плиты.

Земная кора — твёрдая и самая тонкая наружная оболочка Земли: её наибольшая мощность (\(8\)–\(40\) км) в \(90\) раз меньше радиуса Земли. На долю земной коры приходится менее \(1\) % массы земного шара и около \(5\) % объёма.

Температура в земной коре, начиная с глубины \(20\)–\(30\) км, постепенно возрастает в среднем на \(3\) ° С на каждые \(100\) м.

Мы часто смотрим в небо и размышляем о том, как устроен космос. Мы читаем о космонавтах и спутниках. И кажется, что все загадки, неразгаданные человеком, находятся там — за пределами земного шара. На самом деле, мы живем на планете, полной удивительных тайн. И мечтаем о космосе, не задумываясь, как сложно и интересно устроена наша Земля.

Внутреннее строение Земли

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.

Земная кора

Земная кора — это каменная оболочка, которая покрывает всю поверхность нашей планеты. Под океанами ее толщина не превышает 15-ти километров, а на материках — 75-ти. Если вернуться к аналогии с яйцом, то земная кора по отношению ко всей планете тоньше, чем яичная скорлупа. На долю этого слоя Земли приходится всего 5% объема и менее 1% массы всей планеты.

В составе земной коры ученые обнаружили оксиды кремния, щелочных металлов, алюминия и железа. Кора под океанами состоит из осадочного и базальтового слоев, она тяжелее континентальной (материковой). В то время как оболочка, покрывающая континентальную часть планеты, имеет более сложное строение.

Выделяют три слоя континентальной земной коры:

осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);

гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);

базальтовый (10-35 км магматических пород).

Мантия

Под мантией, словно под покрывалом, располагается земное ядро. Оно находится в 2900 км от поверхности планеты. Ядро имеет форму шара радиусом около 3500 км. Поскольку людям еще не удалось добраться до ядра Земли, о его составе ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы.

Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса). Ядро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля.

Методические рекомендации

Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса (см. рисунок 1).

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см3.

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

Рис. 1. Химический состав Земли

Ядро

Ядро расположено в центре Земли (см.рис 3), его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (сравните: вода — 1 г/см3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля.

Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии.

Рис. 3. Строение Земли: ядро, мантия и земная кора

Мантия

Земная кора

Земная кора - внешняя оболочка литосферы (см. рис. 3). Ее плотность примерно в два раза меньше, чем средняя плотность Земли, — 3 г/см3.

От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936).

Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка). Мощность литосферы колеблется от 50 до 200 км.

Ниже литосферы располагается астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °С. Она может пересекать границу Мохо, внедряясь в земную кору. Астеносфера — это источник вулканизма. В ней находятся очаги расплавленной магмы, которая внедряется в земную кору или изливается на земную поверхность.

Состав и строение земной коры

По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жесткий и хрупкий слой. Она сложена более легким веществом, в составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — приходится 98 % массы земной коры (см. рис. 5).

Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Возраст самых древних из них насчитывает не менее 4,5 млрд лет.

Рис. 4. Строение земной коры

" alt="" width="311" height="300" />

Рис. 5. Состав земной коры

Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов служат алмаз, кварц, гипс, тальк и др. (Характеристику физических свойств различных минералов вы найдете в приложении 2.) Состав минералов Земли приведен на рис. 6.

" alt="" width="456" height="261" />

Рис. 6. Общий минеральный состав Земли

Горные породы состоят из минералов. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов.

Осадочные горные породы - глина, известняк, мел, песчаник и др. — образовались путем осаждения веществ в водной среде и на суше. Они лежат пластами. Геологи называют их страницами истории Земли, так как но ним можно узнать о природных условиях, существовавших на нашей планете в давние времена.

Среди осадочных горных пород выделяют органогенные и неорганогенные (обломочные и хемогенные).

Органогенные горные породы образуются в результате накопления останков животных и растений.

Обломочные горные породы образуются в результате выветривания, псрсотложсния с помощью воды, льда или ветра продуктов разрушения ранее возникших горных пород (табл. 1).

Таблица 1. Обломочные горные породы в зависимости от размеров обломков

Размер облом кон (частиц)

Песок и песчаники

Хемогенные горные породы формируются в результате осаждения из вод морей и озер растворенных в них веществ.

В толще земной коры из магмы образуются магматические горные породы (рис. 7), например гранит и базальт.

Осадочные и магматические породы при погружении на большие глубины под влиянием давления и высоких температур подвергаются значительным изменениям, превращаясь в метаморфические горные породы. Так, например, известняк превращается в мрамор, кварцевый песчаник — в кварцит.

Осадочный слой (см. рис. 8) образован в основном осадочными горными породами. Здесь преобладают глины и глинистые сланцы, широко представлены песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. В осадочном слое встречаются залежи таких полезных ископаемых, как каменный уголь, газ, нефть. Все они органического происхождения. Например, каменный уголь -это продукт преобразования растений древних времен. Мощность осадочного слоя колеблется в широких пределах — от полного отсутствия в некоторых районах суши до 20-25 км в глубоких впадинах.

" alt="" width="480" height="316.9111969112" />

Рис. 7. Классификация горных пород по происхождению

Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры (рис. 8). Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору.

Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км.

" alt="" width="480" height="441.41176470588" />

Рис. 8. Типы земной коры: 1 — вода; 2- осадочный слой; 3 — переслаивание осадочных пород и базальтов; 4 — базальты и кристаллические ультраосновные породы; 5 — гранитно-метаморфический слой; 6 — гранулитово-базитовый слой; 7 — нормальная мантия; 8 — разуплотненная мантия

Различие континентальной и океанической земной коры по составу пород проявляется в том, что гранитный слой в океанической коре отсутствует. Да и базальтовый слой океанической коры весьма своеобразен. По составу пород он отличен от аналогичного слоя континентальной коры.

Граница суши и океана (нулевая отметка) не фиксирует перехода континентальной земной коры в океаническую. Замещение континентальной коры океанической происходит в океане примерно на глубине 2450 м.

" alt="" width="312" height="213" />

Рис. 9. Строение материковой и океанической земной коры

Выделяют и переходные типы земной коры — субокеаническую и субконтинентальную.

Субокеаническая кора расположена вдоль континентальных склонов и подножий, может встречаться в окраинных и средиземных морях. Она представляет собой континентальную кору мощностью до 15-20 км.

Субконтинентальная кора расположена, например, на вулканических островных дугах.

По материалам сейсмического зондирования - скорости прохождения сейсмических волн — мы получаем данные о глубинном строении земной коры. Так, Кольская сверхглубокая скважина, впервые позволившая увидеть образцы пород с глубины более 12 км, принесла много неожиданного.

Изменение температуры земной коры с глубиной. Приповерхностный слой земной коры имеет температуру, определяемую солнечным теплом. Это гелиометрический слой (от греч. гелио — Солнце), испытывающий сезонные колебания температуры. Средняя его мощность — около 30 м.

Ниже расположен еще более тонкий слой, характерной чертой которого является постоянная температура, соответствующая среднегодовой температуре места наблюдений. Глубина этого слоя увеличивается в условиях континентального климата.

Еще глубже в земной коре выделяется геотермический слой, температура которого определяется внутренним теплом Земли и с глубиной возрастает.

Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород, прежде всего радия и урана.

Величину нарастания температуры горных пород с глубиной называют геотермическим градиентом. Он колеблется в довольно широких пределах — от 0,1 до 0,01 °С/м — и зависит от состава горных пород, условий их залегания и ряда других факторов. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. В среднем с каждыми 100 м глубины становится теплее на 3 °С.

Величина, обратная геотермическому градиенту, называется геотермической ступенью. Она измеряется в м/°С.

Тепло земной коры — важный энергетический источник.

Часть земной коры, простирающаяся глубин, доступных для геологического изучения, образует недра Земли. Недра Земли требуют особой охраны и разумного использования.

Без Земли - не было бы и жизни. Она является местом обитания для миллионов видов существ. Наша планета защищает нас от опаснейшего излучения солнца , мы гуляем в её лесах и купаемся в реках, отдыхаем на морях и наслаждаемся завораживающими видами гор. На ней мы выращиваем себе пищу и ловим рыбу в огромных, голубых океанах. Но мало кто знает, или задумывается о том, как она устроена внутри , а это очень интересная тема. Давайте разбираться вместе.

Начнем издалека, но коротко и по делу. Земля образовалась около 4,5 млрд. лет назад из газа и пыли , оставшихся от образования Солнца. В результате сложных и длительных процессов возникли и развились различные по химическому составу, состоянию и свойствам оболочки – геосферы .

Геосферы делятся на внешние и внутренние , но мы будем рассматривать только внутренние , а именно: земную кору, мантию и ядро . Вот картинка чтобы было понятно и наглядно, что это такое:

Как исследуются недра Земли?

Рассказываю как исследуются глубины планеты , благодаря этому будет понятно как вообще определили - что же находится у нас под ногами. О глубоких недрах ученые судят по сейсмическим волнам , которые порождают землетрясения . Существуют продольные и поперечные волны. На границах слоев с разной плотностью скорость волн значительно изменяется, не переживайте , вот картинка для наглядности:

Плотность растет, скорость распространения падает. Поперечные волны не могут распространяться в жидкости

Во время перехода от твердой земной коры к верхней мантии , которая более пластична , скорость сейсмических волн увеличивается . Эту границу называют границей Мохоровича , и она находится приблизительно на глубине 33 км.

Еще одна картинка с скоростью волн, для наглядности. Видно, что на глубинах 33 км и 2900 км - происходит резкое изменение скорости

Скорость волн продолжает увеличиваться , так как растет плотность мантии . Но, на глубине в 2900 км , мы имеем еще один скачок в изменении скорости. Это - граница Гутенберга. Тут у нас начинается внешнее ядро , оно жидкое , потому поперечные сейсмические волны в нем не распространяются . Ну и последнее - внутреннее ядро, самый плотный слой из всех.

Стоит отметить, что границы между оболочками - это не идеальные сферы . Они имеют сложную поверхность с рельефом, подъемами и впадинами. Например, перепады границы Мохоровича , которая разделяет земную кору и верхнюю мантию, достигают 40 км. Похожий, сложный рельеф, находится на границе между верхней и нижней мантией .

Читайте также: