Ang mga ideya tungkol sa panloob na heterogeneity ng istraktura ng Earth at ang concentric-zonal na istraktura nito ay batay sa mga resulta ng mga kumplikadong geophysical na pag-aaral. Ang direktang katibayan ng malalim na istraktura ng loob ng daigdig ay tumutukoy sa mababaw na kalaliman. Nakuha ang mga ito sa proseso ng pag-aaral ng mga natural na seksyon ( outcrops) bato, hiwa ng quarry, minahan at boreholes. Ang pinakamalalim na balon sa mundo sa Kola Peninsula ay napunta sa kaibuturan ng 12 kilometro. Ito ay 0.2% lamang ng radius ng Earth (ang radius ng Earth ay halos 6 na libong km.) (Larawan 3.5.). Ang mga produkto ng pagsabog ng bulkan ay ginagawang posible upang hatulan ang mga temperatura at komposisyon ng bagay sa lalim na 50-100 km.
kanin. 3.5. Inner shell ng lupa
alon. Ang pangunahing paraan ng pananaliksik sa ilalim ng lupa ay ang seismic method. Ito ay batay sa pagsukat ng bilis ng pagpasa ng mga mekanikal na panginginig ng boses ng iba't ibang uri sa pamamagitan ng sangkap ng Earth. Ang prosesong ito ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya at ang paglitaw ng mga mekanikal na panginginig ng boses na nagpapalaganap sa anyo ng mga seismic wave sa lahat ng direksyon mula sa lugar ng pinagmulan. Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga seismic wave ay napakataas at sa mga siksik na katawan, halimbawa, sa bato (sa mga bato), umabot ito ng ilang kilometro bawat segundo. Mayroong dalawang grupo ng mga seismic wave - napakalaki at mababaw(Larawan 3.6. at 3.7.). Ang mga bato na bumubuo sa Earth ay nababanat at samakatuwid ay maaaring ma-deform at mag-oscillate kapag ang pressure (load) ay inilapat nang husto. Ang mga alon ng katawan ay nagpapalaganap sa loob ng dami ng mga bato. Nahahati sila sa dalawang uri: longitudinal (P) at transverse (S) . Ang mga longitudinal wave sa katawan ng Earth (tulad ng sa anumang iba pang pisikal na katawan) ay lumitaw bilang isang reaksyon sa isang pagbabago sa volume. Tulad ng mga sound wave sa hangin, salit-salit nilang pinipiga at iniuunat ang materyal ng mga bato sa direksyon ng kanilang paggalaw. Ang mga alon ng isa pang uri - ang mga nakahalang ay lumitaw bilang isang reaksyon sa isang pagbabago sa hugis ng katawan. Ni-vibrate nila ang medium na dinadaanan nila sa kanilang landas.
Sa hangganan ng dalawang media na may magkaibang pisikal na katangian, ang mga seismic wave ay nakakaranas ng repraksyon o pagmuni-muni (P, S, PcP, PkP, atbp.). Ang mga geophysical na pag-aaral ay dinagdagan ng mga thermodynamic na kalkulasyon at ang mga resulta ng pisikal na pagmomodelo at data mula sa pag-aaral ng mga meteorite.
Ang data na nakuha ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng maraming subhorizontal interface sa loob ng Earth. Sa mga hangganang ito, may pagbabago sa mga bilis at direksyon ng pagpapalaganap ng mga pisikal na alon (seismic, electromagnetic, atbp.) habang lumalaganap ang mga ito nang malalim sa planeta.
kanin. 3.6. Pagpapalaganap ng mga seismic wave (O - pinagmulan ng lindol).
Ang mga hangganan na ito ay naghihiwalay ng mga hiwalay na shell mula sa bawat isa - "geospheres", na naiiba sa bawat isa sa komposisyon ng kemikal at sa estado ng pagsasama-sama ng bagay sa kanila. Ang mga hangganang ito, sa anumang paraan, ay kumakatawan sa karaniwang geometriko na regular na walang katapusan na manipis na mga eroplano. Anuman sa mga hangganang ito ay isang tiyak na dami ng subsoil, medyo maliit kumpara sa dami ng mga geosphere na paghihiwalayin. Sa loob ng bawat naturang volume, mayroong mabilis ngunit unti-unting pagbabago sa komposisyon ng kemikal at estado ng pagsasama-sama ng sangkap.
Mga bituka ng lupa. Ayon sa umiiral na mga ideya, ang globo ay nahahati sa isang bilang ng mga concentric shell (geospheres), na parang nested sa bawat isa (Fig. 3.7., Table 3.5.). Ang mga "panlabas na" shell at "panloob" na mga shell (kung minsan ang huli ay tinatawag na simpleng "subsoil") ay pinaghihiwalay sa bawat isa ng ibabaw ng lupa. Ang mga panloob na shell ay kinakatawan, ayon sa pagkakabanggit, ng core, ang mantle at ang crust ng lupa. Ang bawat isa sa mga geosphere na ito, sa turn, ay may isang kumplikadong istraktura. Ginagamit ng modelong Gutenberg-Bullen ang pag-index ng mga geosphere, na sikat pa rin ngayon. Itinampok ng mga may-akda: ang crust ng lupa(layer A) - mga granite, metamorphic na bato, gabbro; itaas na mantle(layer B); zone ng paglipat(layer C); mababang mantle(layer D), na binubuo ng oxygen, silica, magnesium at iron. Sa lalim na 2900 km, ang isang hangganan ay iguguhit sa pagitan ng mantle at ng core. Sa ibaba ay panlabas na core(layer E), at mula sa lalim na 5120 m - panloob na core(layer G) na nakatiklop na may bakal:
-
Ang crust ng lupa
- manipis na panlabas na shell ng bato ng Earth. Ito ay umaabot mula sa ibabaw ng Earth hanggang sa 35-75 km, layer A: Cf. kapal 6-7 km - sa ilalim ng mga karagatan; 35-49 km - sa ilalim ng patag na mga teritoryo ng platform ng mga kontinente; 50-75 km - sa ilalim ng mga batang istruktura ng bundok. Ito ang pinakalabas ng mga panloob na shell ng Earth.
mantle - intermediate shell (35-75 km. hanggang 2900 km) (layers B, C, D) (Greek "mantion" - cover): layer B (75-400 km) at C (400-1000 km) ay tumutugma sa itaas na mantle; transitional layer D (1000-2900 km) - mas mababang mantle.
-ubod - (2900 km. - 6371 km.) mga layer E, F, G kung saan: E (2900-4980 km) - panlabas na core; F (4980-5120 km) - transitional shell; Ang G (5120-6371 km) ay ang panloob na core.
Ubod ng daigdig . Ang core ay bumubuo ng 16.2% ng dami nito at 1/3 ng masa nito. Ito ay tila na-compress sa mga poste ng 10 km. Sa hangganan sa pagitan ng mantle at ng core (2900 km), mayroong isang biglaang pagbaba sa bilis ng mga longitudinal wave mula 13.6 hanggang 8.1 km/s. Ang mga shear wave sa ibaba ng interface na ito ay hindi tumagos. Ang core ay hindi pumasa sa kanila sa pamamagitan ng sarili nito. Nagbigay ito ng dahilan upang tapusin na sa panlabas na bahagi ng nucleus ang sangkap ay nasa isang likido (natunaw) na estado. Sa ilalim ng hangganan sa pagitan ng mantle at core, ang bilis ng mga longitudinal wave ay tumataas muli - hanggang 10.4 km/s. Sa hangganan ng panlabas at panloob na core (5120 km), ang bilis ng mga longitudinal wave ay umaabot sa 11.1 km/s. At pagkatapos ay sa gitna ng Earth halos hindi nagbabago. Sa batayan na ito, ipinapalagay na mula sa lalim na 5080 km, ang sangkap ng core ay muling nakakakuha ng mga katangian ng isang napaka siksik na katawan, at isang solidong panloob " nucleolus"na may radius na 1290 km. Ayon sa ilang mga siyentipiko, ang core ng lupa ay binubuo ng nickel iron. Ang iba ay nagtaltalan na ang bakal, bilang karagdagan sa nickel, ay naglalaman ng isang admixture ng mga light elements - silikon, oxygen, posibleng asupre, atbp. Sa anumang kaso , ang bakal, bilang isang mahusay na konduktor ng kuryente, ay maaaring magsilbi bilang isang mapagkukunan ng dynamo effect at ang pagbuo ng magnetic field ng Earth.
Sa katunayan, mula sa punto ng view ng pisika, ang Earth, sa ilang pagtataya, ay isang magnetic dipole, i.e. isang uri ng magnet na may dalawang poste: timog at hilaga.
Pinatunayan ng mga Japanese scientist na ang core ng Earth ay unti-unting tumataas dahil sa pagkakaiba-iba ng mantle substance 12 . bumubuo ng 82.3% ng dami ng Earth. Mga hypothetical na pagpapalagay lamang ang maaaring gawin tungkol sa istraktura at materyal na komposisyon nito. Ang mga ito ay batay sa seismological data at mga materyales ng eksperimentong pagmomodelo ng mga prosesong pisikal at kemikal na nagaganap sa kalaliman sa matataas na presyon at temperatura. Ang bilis ng mga longitudinal seismic wave sa mantle ay tumataas hanggang 13.6 km/s, transverse - hanggang 7.2-7.3 km/s.
Mantle of the Earth (itaas at mas mababa). Sa ibaba ng seksyong Mohorovich sa pagitan ng crust ng Earth at ng core ng Earth ay mantle(pababa sa lalim na humigit-kumulang 2900 km). Ito ang pinakamalaki sa mga shell ng Earth - bumubuo ito ng 83% ng volume ng Earth at humigit-kumulang 67% ng masa nito. Sa mantle ng Earth, ayon sa istraktura, komposisyon at mga katangian, tatlong mga layer ay nakikilala: Gutenberg layer - B sa lalim na 200–400 km, Galicin layer - C hanggang sa 700-900 km at layer D hanggang 2900 km. Bilang unang pagtataya, ang mga layer B at C ay karaniwang pinagsama sa itaas na mantle, at ang layer D itinuturing na mas mababang mantle. Sa pangkalahatan, sa loob ng mantle, ang density ng bagay at ang bilis ng mga seismic wave ay mabilis na tumataas.
itaas mantle. Ito ay pinaniniwalaan na ang itaas na mantle ay binubuo ng mga igneous na bato, malakas na naubos sa silica, ngunit pinayaman sa iron at magnesium (ang tinatawag na ultramafic rocks), pangunahin ang peridotite. Ang peridotite ay binubuo ng 80% ng mineral na olivine (Mg,Fe) 2 at 20% ng pyroxene (Mg,Fe) 2 .
Ang crust ng lupa naiiba sa pinagbabatayan na mga shell sa istraktura at kemikal na komposisyon nito. Ang talampakan ng crust ng lupa ay na-delineate ng seismic Mohorovichic boundary, kung saan ang propagation velocities ng seismic waves ay tumataas nang husto at umabot sa 8 - 8.2 km/s.
Talahanayan 3.5. Ang paglaganap ng mga bato sa crust ng lupa
(ayon kay A.B. Ronov, A.A. Yaroshevsky, 1976. at ayon kay V.V. Dobrovolsky, 2001)
|
Mga pangkat ng lahi |
Prevalence, % ng dami ng crust ng lupa |
Timbang, 10 18 t |
|
|
Mga buhangin at buhangin na bato | |||
|
Mga clay, shales, siliceous na bato | |||
|
Carbonates | |||
|
Mga deposito ng asin (sulphate at halide na bato) | |||
|
Granitoids, granite gneisses, felsic effusive at ang kanilang metamorphic equivalents | |||
|
Gabbro, basalts at ang kanilang metamorphic equivalents | |||
|
Dunites, peridotite, serpentinites | |||
|
Metasandstones | |||
|
Paragneisses at schists | |||
|
Metamorphosed carbonate na mga bato | |||
|
mga ferruginous na bato | |||
Ang ibabaw ng lupa at humigit-kumulang 25 km ng crust ng lupa ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng:
1)mga endogenous na proseso(tectonic o mekanikal at magmatic na mga proseso), dahil sa kung saan ang kaluwagan ng ibabaw ng lupa ay nalikha at ang mga strata ng igneous at metamorphic na mga bato ay nabuo;
2) mga exogenous na proseso, na nagiging sanhi ng deudation (pagkasira) at leveling ng relief, weathering at paglipat ng mga fragment ng bato at ang kanilang muling pagdeposisyon sa ibabang bahagi ng relief. Bilang resulta ng daloy ng napaka-magkakaibang mga prosesong exogenous, nabuo ang mga sedimentary na bato na bumubuo sa pinakamataas na layer ng crust ng lupa.
Mayroong dalawang pangunahing uri ng crust ng lupa: kontinental(granite-gneiss) at karagatan(basalt) na may hindi tuluy-tuloy na sedimentary layer. Ang paglipat mula sa continental-type na crust hanggang sa oceanic-type na crust ay ipinapakita sa fig. 3.8.
May tatlong layer sa continental crust: itaas- sedimentary at dalawa mas mababa binubuo ng mga mala-kristal na bato. Ang kapal ng itaas na sedimentary layer ay nag-iiba sa isang malawak na hanay: mula sa halos kumpletong kawalan sa mga sinaunang kalasag hanggang 10 - 15 km sa mga istante ng passive margin ng mga kontinente at sa marginal troughs ng mga platform. Ang average na kapal ng pag-ulan sa mga matatag na platform ay halos 3 km.
Sa ilalim ng sedimentary layer ay mga strata na pinangungunahan ng igneous at metamorphic na mga bato ng granitoid series, medyo mayaman sa silica. Sa mga lugar sa mga lugar kung saan matatagpuan ang mga sinaunang kalasag, dumarating sila sa ibabaw ng lupa (Canadian, Baltic, Aldan, Brazilian, African, atbp.). Ang mga bato ng "granite" na layer ay karaniwang nababago ng mga proseso ng rehiyonal na metamorphism at napakatanda na (80% ng continental crust ay mas matanda sa 2.5 bilyong taon).
P 
Sa ilalim ng "granite" na layer ay ang "basalt" na layer. Ang materyal na komposisyon nito ay hindi pa pinag-aralan, ngunit sa paghusga sa pamamagitan ng data ng geophysical studies, ipinapalagay na ito ay malapit sa mga bato ng oceanic crust.
Parehong ang continental at oceanic crust ay pinagbabatayan ng mga bato sa itaas na mantle, kung saan sila ay pinaghihiwalay ng Mohorovichic boundary (Moho boundary).
Sa pangkalahatan, ang crust ng Earth ay pangunahing binubuo ng silicates at aluminosilicates. Ito ay pinangungunahan ng oxygen (43.13%), silikon (26%) at aluminyo (7.45%), pangunahin sa anyo ng mga oxide, silicates at aluminosilicates. Ang karaniwang komposisyon ng kemikal ng crust ng lupa ay ibinibigay sa Talahanayan. 3.6.
Sa crust ng lupa ng uri ng kontinental, mayroong isang medyo mataas na nilalaman ng mahabang buhay na radioactive isotopes ng uranium 238 U, thorium 232 Th at potassium 40 K. Ang kanilang pinakamataas na konsentrasyon ay katangian ng "granite" layer.
|
Talahanayan 3.6. Average na kemikal na komposisyon ng continental at oceanic crust |
||
|
Mga Oksido at Dioxide | ||
|
kontinental |
karagatan |
|
Ang pinakamataas na layer - sedimentary - ay kinakatawan ng sandy-argillaceous at carbonate sediments na idineposito sa mababaw na lalim. Ang mga siliceous silt at deep-water red clay ay idineposito sa napakalalim.
Ang average na kapal ng pag-ulan ng karagatan ay hindi hihigit sa 500 m, at sa paanan lamang ng mga dalisdis ng kontinental, lalo na sa mga lugar ng malalaking deltas ng ilog, tumataas ito sa 12-15 km. Ito ay sanhi ng isang uri ng mabilis na pag-agos ng "avalanche" na sedimentation, kapag halos lahat ng napakalaking materyal na dinadala ng mga sistema ng ilog mula sa kontinente ay idineposito sa mga baybaying bahagi ng mga karagatan, sa dalisdis ng kontinental at sa paanan nito.
Ang pangalawang layer ng oceanic crust sa itaas na bahagi ay binubuo ng pillow lavas ng basalts. Nasa ibaba ang mga dolerite na dike ng parehong komposisyon. Ang kabuuang kapal ng pangalawang layer ng oceanic crust ay 1.5 km at bihirang umabot sa 2 km. Sa ilalim ng dike complex ay ang gabbro at serpentenites, na kumakatawan sa itaas na bahagi ng ikatlong layer. Ang kapal ng gabbro-serpentinite layer ay umabot sa 5 km. Kaya, ang kabuuang kapal ng oceanic crust na walang sedimentary cover ay 6.5 - 7 km. Sa ilalim ng axial na bahagi ng mid-ocean ridges, ang kapal ng oceanic crust ay nabawasan sa 3-4, at kung minsan kahit sa 2-2.5 km.
Sa ilalim ng crests ng mid-ocean ridges, ang oceanic crust ay nasa ibabaw ng foci ng basalt melts na inilabas mula sa asthenosphere. Ang average na density ng oceanic crust na walang sedimentary layer ay 2.9 g/cm3. Mula dito, ang kabuuang masa ng oceanic crust ay 6.4 10 24 g. Ang oceanic crust ay nabuo sa mga rift areas ng mid-ocean ridges dahil sa pag-agos ng basalt melts mula sa astenospheric layer ng Earth at ang pagbubuhos ng tholeiitic basalts papunta sa sahig ng karagatan.
Lithosphere. Ang matigas na siksik na shell na nakahiga sa itaas ng asthenosphere (kabilang ang crust ng lupa) ay tinatawag na lithosphere (Greek "lithos" - bato). Ang isang katangian ng lithosphere ay ang katigasan at pagkasira nito. Ang brittleness na nagpapaliwanag sa naobserbahang block structure ng lithosphere. Ito ay nabasag ng malalaking bitak - malalalim na mga sira sa malalaking bloke - mga lithospheric plate.
Dahil sa pandaigdigang sistema ng mga mekanikal na stress, na ang paglitaw ay nauugnay sa pag-ikot ng Earth, ang lithosphere ay nahahati sa mga fragment - mga bloke sa pamamagitan ng mga pagkakamali ng submeridial, sublatitudinal at diagonal na direksyon. Tinitiyak ng mga fault na ito ang kamag-anak na kalayaan ng paggalaw ng mga bloke ng lithospheric na nauugnay sa bawat isa, na nagpapaliwanag ng pagkakaiba sa istraktura at kasaysayan ng geological ng mga indibidwal na bloke ng lithospheric at ang kanilang mga asosasyon. Ang mga fault na naghihiwalay sa mga bloke ay humihinang mga zone kung saan natutunaw ang magmatic at tumataas ang daloy ng mga singaw at gas.
Hindi tulad ng lithosphere, ang substance ng asthenosphere ay walang tensile strength at maaaring mag-deform (daloy) sa ilalim ng pagkilos ng kahit napakaliit na load.
Ang kemikal na komposisyon ng crust ng lupa . Ang kasaganaan ng mga elemento sa crust ng lupa ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking kaibahan, na umaabot sa 10 10. Ang pinakakaraniwang mga elemento ng kemikal (Fig. 3.10) sa buong Earth ay:
oxygen(O 2) - bumubuo ng 47 mass% ng crust ng mundo. Ito ay bahagi ng humigit-kumulang 2 libong mineral;
silikon(Si) - bumubuo ng 29.5% at kasama sa higit sa isang libong mineral;
aluminyo(Al) - 8.05%;
bakal(Fe) kaltsyum(Sa) potasa(TO), sosa(Na) titan(Ti), magnesium (Mg) - bumubuo sa unang% ng masa ng crust ng lupa;
Ang natitirang mga elemento ay nagkakahalaga ng halos 1%.
A.E. Iminungkahi ni Fersman na ipahayag ang mga numero ng clarke hindi sa timbang, ngunit sa mga porsyento ng atom, na mas mahusay na sumasalamin sa ratio ng bilang ng mga atomo, at hindi ang kanilang mga masa, at bumuo ng tatlong pangunahing mga pattern:
1. Ang kasaganaan ng mga elemento sa crust ng lupa ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking kaibahan, na umaabot sa 10 10 .
2. Siyam na elemento lamang ang O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H ang pangunahing tagabuo ng lithosphere, na bumubuo ng 99.18% ng timbang nito. Sa mga ito, ang unang tatlong account para sa 84.55%. Ang natitirang 83 account ay mas mababa sa 1% (Figure 3.9.).
3. Ang nangungunang elemento ay oxygen. Ang mass clarke nito ay tinatantya sa hanay na 44.6 - 49%, atomic - 53.3 (ayon kay A.E. Fersman), at volumetric (ayon kay V.M. Goldschmidt) - 92%.
Kaya, ang crust ng lupa, kapwa sa dami at masa, ay pangunahing binubuo ng oxygen.
Kung ang average na nilalaman ng mga elemento sa crust sa unang pagtatantya ay maaaring ituring na hindi nagbabago sa buong kasaysayan nito, kung gayon ang mga pana-panahong pagbabago ay nangyayari sa mga indibidwal na seksyon nito. Bagaman ang crust ng Earth ay hindi isang saradong sistema, ang pagpapalitan nito ng mga masa ng bagay sa espasyo at mas malalim na mga zone ng planeta ay hindi pa maaaring isaalang-alang sa dami, lumampas sa katumpakan ng ating mga sukat, at malinaw na hindi makakaapekto sa mga numero ng clarke.
Upang 
lark
. Noong 1889, unang tinukoy ng Amerikanong geochemist na si Frank Clark ang karaniwang nilalaman ng mga elemento ng kemikal sa crust ng lupa. Bilang parangal sa kanya, iminungkahi ng akademikong Ruso na si A.E. Fersman na pangalanan ang " Clarks"- ang karaniwang nilalaman ng mga elemento ng kemikal sa anumang natural na sistema - sa crust ng lupa, sa isang bato, sa isang mineral 13. Kung mas mataas ang natural na clarke ng isang elemento ng kemikal, mas maraming mineral na kinabibilangan ng elementong ito. Kaya, matatagpuan ang oxygen sa halos kalahati ng lahat ng kilalang mineral. Anumang lugar na naglalaman ng higit sa isang clarke ng isang partikular na substansiya ay potensyal na kawili-wili, dahil maaaring may mga pang-industriyang reserba ng sangkap na ito. Ang mga nasabing lugar ay ginalugad ng mga geologist upang matukoy ang mga deposito ng mineral.
Ang ilang elemento ng kemikal (tulad ng mga radioactive na elemento) ay nagbabago sa paglipas ng panahon. Kaya, ang uranium at thorium, nabubulok, nagiging mga matatag na elemento - lead at helium. Nagbibigay ito ng mga batayan upang ipagpalagay na sa mga nakaraang panahon ng geological ang mga clark ng uranium at thorium ay malinaw na mas mataas, at ang mga clark ng lead ay mas mababa kaysa ngayon. Tila, nalalapat din ito sa lahat ng iba pang elementong napapailalim sa radioactive transformations. Ang isotopic na komposisyon ng ilang elemento ng kemikal ay nagbabago sa paglipas ng panahon (halimbawa, ang uranium isotope 238 U). Ito ay pinaniniwalaan na dalawang bilyong taon na ang nakalilipas ay may halos anim na beses na mas maraming atom ng 235 U isotope sa Earth kaysa ngayon.