Dünya'nın yapısının iç heterojenliği ve eşmerkezli-bölgesel yapısı hakkındaki fikirler, karmaşık jeofizik araştırmaların sonuçlarına dayanmaktadır. Dünyanın iç yapısının derin yapısının doğrudan kanıtı, sığ derinliklere işaret eder. Doğal bölümleri inceleme sürecinde elde edildiler ( mostralar) kayalar, taş ocakları, madenler ve sondajlar. Kola Yarımadası'ndaki dünyanın en derin kuyusu, 12 kilometrelik bağırsakların derinliklerine indi. Bu, Dünya yarıçapının sadece% 0,2'sidir (Dünya'nın yarıçapı yaklaşık 6 bin km'dir.) (Şekil 3.5.). Volkanik patlamaların ürünleri, 50-100 km derinliklerde maddenin sıcaklıklarını ve bileşimini yargılamayı mümkün kılar.
Pirinç. 3.5. Dünyanın iç kabukları
sismik dalgalar. Yeraltı araştırmalarının ana yöntemi sismik yöntemdir. Çeşitli türlerdeki mekanik titreşimlerin Dünya'nın maddesinden geçiş hızının ölçülmesine dayanır. Bu sürece, büyük miktarda enerjinin serbest bırakılması ve menşe yerinden her yöne sismik dalgalar şeklinde yayılan mekanik titreşimlerin ortaya çıkması eşlik eder. Sismik dalgaların yayılma hızı çok yüksektir ve yoğun gövdelerde, örneğin taşta (kayalarda), saniyede birkaç kilometreye ulaşır. İki grup sismik dalga vardır - hacimli ve yüzeysel(Şekil 3.6. ve 3.7.). Dünyayı oluşturan kayaçlar elastiktir ve bu nedenle basınç (yükler) keskin bir şekilde uygulandığında deforme olabilir ve salınım yapabilir. Vücut dalgaları kayaların hacmi içinde yayılır. İki türe ayrılırlar: boyuna (P) ve enine (S) . Dünyanın gövdesindeki boyuna dalgalar (diğer herhangi bir fiziksel bedende olduğu gibi), hacimdeki bir değişikliğe tepki olarak ortaya çıkar. Havadaki ses dalgaları gibi, kayaların malzemesini hareketlerinin yönünde sırayla sıkıştırır ve gererler. Başka türden dalgalar - enine olanlar, vücudun şeklindeki bir değişikliğe tepki olarak ortaya çıkar. Yolları boyunca geçtikleri ortamı titreştirirler.
Farklı fiziksel özelliklere sahip iki ortamın sınırında sismik dalgalar kırılma veya yansıma yaşar (P, S, PcP, PkP, vb.). Jeofizik çalışmalar, termodinamik hesaplamalar ve fiziksel modelleme sonuçları ve meteorların çalışmasından elde edilen verilerle desteklenmiştir.
Elde edilen veriler, Dünya'nın iç kısmında çok sayıda yataya yakın ara yüzün varlığına işaret etmektedir. Bu sınırlarda, fiziksel dalgaların (sismik, elektromanyetik vb.) gezegenin derinliklerine yayılırken yayılma hızlarında ve yönlerinde bir değişiklik olur.
Pirinç. 3.6. Sismik dalgaların yayılması (O - deprem kaynağı).
Bu sınırlar, kabukları birbirinden ayırır - kimyasal bileşimde ve içlerindeki maddenin toplanma durumunda birbirinden farklı olan "jeosferler". Bu sınırlar, hiçbir şekilde, olağan geometrik olarak düzenli sonsuz ince düzlemleri temsil etmez. Bu sınırlardan herhangi biri, ayrılacak jeosferlerin hacmine kıyasla nispeten küçük olan belirli bir alt toprak hacmidir. Bu tür her bir hacim içinde, maddenin kimyasal bileşiminde ve kümelenme durumunda hızlı fakat kademeli bir değişim vardır.
Dünyanın bağırsakları. Mevcut fikirlere göre, küre, iç içe geçmiş gibi bir dizi eşmerkezli kabuğa (geospheres) bölünmüştür (Şekil 3.7., Tablo 3.5.). "Dış" kabuklar ve "iç" kabuklar (bazen ikincisine basitçe "toprak altı" denir) yeryüzünün yüzeyi ile birbirinden ayrılır. İç kabuklar sırasıyla çekirdek, manto ve yer kabuğu ile temsil edilir. Bu jeosferlerin her biri sırayla karmaşık bir yapıya sahiptir. Gutenberg-Bullen modeli, bugün hala popüler olan jeosferlerin indekslenmesini kullanır. Yazarlar şunları vurgulamaktadır: yer kabuğu(katman A) - granitler, metamorfik kayaçlar, gabro; üst manto(katman B); geçiş bölgesi(katman C); Alt manto(D tabakası), oksijen, silika, magnezyum ve demirden oluşur. 2900 km derinlikte, manto ile çekirdek arasında bir sınır çizilir. Aşağıda dış çekirdek(kat E) ve 5120 m derinlikten - İç çekirdek(kat G) demirle katlanmış:
-
yerkabuğu
- Dünyanın ince dış taş kabuğu. Dünya yüzeyinden 35-75 km'ye kadar uzanır, A tabakası: Cf. kalınlık 6-7 km - okyanusların altında; 35-49 km - kıtaların düz platform bölgelerinin altında; 50-75 km - genç dağ yapılarının altında. Dünyanın iç kabuklarının en dış kısmıdır.
örtü - ara kabuk (35-75 km. 2900 km'ye kadar) (B, C, D katmanları) (Yunanca “mantion” - örtü): B katmanları (75-400 km) ve C (400-1000 km) üst manto ; geçiş katmanı D (1000-2900 km) - alt manto.
-çekirdek - (2900 km. - 6371 km.) E, F, G katmanları burada: E (2900-4980 km) - dış çekirdek; F (4980-5120 km) - geçiş kabuğu; G (5120-6371 km) iç çekirdektir.
dünyanın çekirdeği . Çekirdek hacminin %16,2'sini ve kütlesinin 1/3'ünü oluşturur. Görünüşe göre kutuplarda 10 km sıkıştırılmış. Manto ve çekirdek arasındaki sınırda (2900 km), boyuna dalgaların hızında 13.6'dan 8.1 km/s'ye ani bir düşüş var. Bu arayüzün altındaki kesme dalgaları nüfuz etmez. Çekirdek onları kendi içinden geçirmez. Bu, çekirdeğin dış kısmında maddenin sıvı (erimiş) halde olduğu sonucuna varmak için sebep verdi. Manto ve çekirdek arasındaki sınırın altında, boyuna dalgaların hızı tekrar artar - 10,4 km/s'ye kadar. Dış ve iç çekirdeğin (5120 km) sınırında, boyuna dalgaların hızı 11,1 km/s'ye ulaşır. Ve sonra Dünya'nın merkezine neredeyse değişmez. Bu temelde, 5080 km derinlikten, çekirdeğin maddesinin tekrar çok yoğun bir cismin ve katı bir iç yapının özelliklerini kazandığı varsayılmaktadır. çekirdekçik"1290 km yarıçaplı. Bazı bilim adamlarına göre, dünyanın çekirdeği nikel demirden oluşuyor. Diğerleri, nikele ek olarak demirin hafif elementlerin bir karışımını içerdiğini iddia ediyor - silikon, oksijen, muhtemelen kükürt, vb. Her durumda , demir, iyi bir elektrik iletkeni olarak, dinamo etkisinin ve Dünya'nın manyetik alanının oluşumunun bir kaynağı olarak hizmet edebilir.
Gerçekten de, fizik açısından, Dünya, bazı yaklaşımlarda, bir manyetik dipoldür, yani. iki kutuplu bir tür mıknatıs: güney ve kuzey.
Japon bilim adamları, manto maddesinin 12 farklılaşması nedeniyle Dünya'nın çekirdeğinin giderek arttığını kanıtlıyorlar. Dünya hacminin %82,3'ünü oluşturur. Yapısı ve malzeme bileşimi hakkında yalnızca varsayımsal varsayımlar yapılabilir. Derinlerde yüksek basınç ve sıcaklıklarda meydana gelen fiziksel ve kimyasal süreçlerin deneysel modellemesinin sismolojik verilerine ve malzemelerine dayanırlar. Mantodaki boyuna sismik dalgaların hızı 13,6 km/s'ye, enine - 7,2-7,3 km/s'ye kadar yükselir.
Dünya'nın Mantosu (üst ve daha düşük). Yerkabuğu ile Yer'in çekirdeği arasındaki Mohorovichik bölümün altında örtü(yaklaşık 2900 km derinliğe kadar). Bu, Dünya'nın en büyük kabuklarıdır - Dünya'nın hacminin %83'ünü ve kütlesinin yaklaşık %67'sini oluşturur. Dünyanın mantosunda, yapıya, bileşime ve özelliklere göre üç katman ayırt edilir: Gutenberg katmanı - B 200-400 km derinliğe kadar, Galisin tabakası - C 700-900 km'ye kadar ve katman D 2900 km'ye kadar. İlk yaklaşım olarak, B ve C katmanları genellikle üst mantoda birleştirilir ve katman D alt manto olarak kabul edilir. Genel olarak manto içinde maddenin yoğunluğu ve sismik dalgaların hızı hızla artar.
Üst örtü.Üst mantonun, silikada güçlü bir şekilde tükenmiş, ancak esas olarak peridotit olmak üzere demir ve magnezyum (sözde ultramafik kayalar) bakımından zenginleştirilmiş magmatik kayalardan oluştuğuna inanılmaktadır. Peridotit, olivin (Mg,Fe)2 mineralinin %80'inden ve piroksen (Mg,Fe)2'nin %20'sinden oluşur.
yerkabuğu yapısında ve kimyasal bileşiminde alttaki kabuklardan farklıdır. Yerkabuğunun tabanı, sismik dalgaların yayılma hızlarının keskin bir şekilde arttığı ve 8'e ulaştığı sismik Mohorovichic sınırı ile belirlenir. - 8,2 km/sn.
Tablo 3.5. Yerkabuğundaki kayaların yaygınlığı
(A.B. Ronov, A.A. Yaroshevsky, 1976'ya göre. ve V.V. Dobrovolsky, 2001'e göre)
|
Irk grupları |
Prevalans, yerkabuğunun hacminin yüzdesi |
Ağırlık, 10 18 t |
|
|
Kumlar ve kum kayaları | |||
|
Killer, şeyller, silisli kayaçlar | |||
|
karbonatlar | |||
|
Tuz birikintileri (sülfat ve halojenür kayaları) | |||
|
Granitoyidler, granit gnayslar, felsik taşkınlar ve metamorfik eşdeğerleri | |||
|
Gabro, bazaltlar ve metamorfik eşdeğerleri | |||
|
Dunitler, peridotitler, serpantinitler | |||
|
metakumtaşları | |||
|
Paragnays ve şistler | |||
|
Metamorfoz karbonat kayaçları | |||
|
demirli kayalar | |||
Dünyanın yüzeyi ve yerkabuğunun yaklaşık 25 km'si aşağıdakilerin etkisi altında oluşur:
1)içsel süreçler(tektonik veya mekanik ve magmatik süreçler), dünya yüzeyinin kabartmasının yaratıldığı ve magmatik ve metamorfik kayaların tabakalarının oluştuğu;
2) dışsal süreçler, rölyefte aşınmaya (tahrip) ve tesviyeye, ayrışmaya ve kaya parçalarının transferine ve rölyefin alt kısımlarında yeniden birikmesine neden olur. Çok çeşitli dışsal süreçlerin akışının bir sonucu olarak, yer kabuğunun en üst katmanını oluşturan tortul kayaçlar oluşur.
Yer kabuğunun iki ana türü vardır: kıtasal(granit-gnays) ve okyanus(bazalt) süreksiz bir tortul tabaka ile. Kıta tipi kabuktan okyanus tipi kabuğa geçiş Şekil l'de gösterilmiştir. 3.8.
Kıtasal kabukta üç katman vardır: üst- tortul ve iki daha düşük kristal kayalardan oluşur. Üst tortul tabakanın kalınlığı geniş bir aralıkta değişir: eski kalkanların neredeyse tamamen yokluğundan, kıtaların pasif kenarlarının raflarında ve platformların marjinal oluklarında 10-15 km'ye kadar. Sabit platformlarda ortalama yağış kalınlığı yaklaşık 3 km'dir.
Sedimanter tabakanın altında, nispeten silika bakımından zengin granitoid serisinin magmatik ve metamorfik kayalarının hakim olduğu tabakalar bulunur. Antik kalkanların bulunduğu bölgelerdeki yerlerde yeryüzüne çıkarlar (Kanada, Baltık, Aldan, Brezilya, Afrika vb.). "Granit" tabakasının kayaları genellikle bölgesel metamorfizma süreçleriyle dönüştürülür ve çok eskidir (kıta kabuğunun %80'i 2,5 milyar yıldan daha eskidir).
P 
"Granit" tabakasının altında "bazalt" tabakası bulunur. Malzeme bileşimi incelenmemiştir, ancak jeofizik araştırmaların verilerine göre okyanus kabuğunun kayalarına yakın olduğu varsayılmaktadır.
Hem kıtasal hem de okyanusal kabukların altında, Mohorovichic sınırı (Moho sınırı) ile ayrıldıkları üst mantodaki kayalar bulunur.
Genel olarak, Yerkabuğu esas olarak silikatlardan ve alüminosilikatlardan oluşur. Esas olarak oksitler, silikatlar ve alüminosilikatlar formunda oksijen (%43.13), silikon (%26) ve alüminyum (%7.45) hakimdir. Yerkabuğunun ortalama kimyasal bileşimi Tablo'da verilmiştir. 3.6.
Kıta tipi yerkabuğunda, nispeten yüksek bir uzun ömürlü radyoaktif uranyum 238 U, toryum 232 Th ve potasyum 40 K izotop içeriği vardır. En yüksek konsantrasyonları "granit" tabakasının özelliğidir.
|
Tablo 3.6. Kıta ve okyanus kabuğunun ortalama kimyasal bileşimi |
||
|
Oksitler ve Dioksitler | ||
|
kıtasal |
okyanusal |
|
En üstteki katman - tortul - sığ derinliklerde biriken kumlu-killi ve karbonat tortuları ile temsil edilir. Silisli siltler ve derin su kırmızı killeri büyük derinliklerde biriktirilir.
Okyanus yağışlarının ortalama kalınlığı 500 m'yi geçmez ve yalnızca kıta yamaçlarının eteklerinde, özellikle büyük nehir deltalarında 12-15 km'ye yükselir. Bu, nehir sistemleri tarafından kıtadan taşınan hemen hemen tüm karasal materyallerin okyanusların kıyı kısımlarında, kıta yamacında ve eteğinde biriktiğinde, bir tür hızlı akan "çığ" çökeltisinden kaynaklanır.
Üst kısımdaki okyanus kabuğunun ikinci tabakası, bazaltlardan oluşan yastık lavlardan oluşur. Aşağıda aynı bileşime sahip dolerit daykları bulunmaktadır. Okyanus kabuğunun ikinci tabakasının toplam kalınlığı 1,5 km'dir ve nadiren 2 km'ye ulaşır. Dayk kompleksinin altında, üçüncü tabakanın üst kısmını temsil eden gabro ve serpentenitler bulunur. Gabro-serpantinit tabakasının kalınlığı 5 km'ye ulaşmaktadır. Böylece, tortul örtüsü olmayan okyanus kabuğunun toplam kalınlığı 6,5 - 7 km'dir. Okyanus ortası sırtların eksenel kısmı altında, okyanus kabuğunun kalınlığı 3-4'e ve hatta bazen 2-2,5 km'ye düşürülür.
Okyanus ortası sırtların tepelerinin altında, okyanus kabuğu, astenosferden salınan bazalt eriyik odaklarının üzerinde bulunur. Sedimanter tabakası olmayan okyanus kabuğunun ortalama yoğunluğu 2,9 g/cm3'tür. Buna dayanarak, okyanus kabuğunun toplam kütlesi 6.4 10 24 g'dır.Okyanus kabuğu, Dünya'nın astenosferik tabakasından bazalt eriyiklerinin girişi ve okyanus ortası sırtlarının yarık alanlarında oluşur. okyanus tabanına toleyitik bazaltlar.
Litosfer. Astenosferin (yerkabuğu dahil) üzerinde uzanan sert yoğun kabuğa litosfer (Yunanca "litos" - taş) denir. Litosferin karakteristik bir özelliği, sertliği ve kırılganlığıdır. Litosferin gözlenen blok yapısını açıklayan kırılganlıktır. Büyük çatlaklar tarafından kırılır - büyük bloklara derin faylar - litosfer plakaları.
Oluşumu Dünya'nın dönüşü ile ilişkili olan küresel mekanik gerilmeler sistemi nedeniyle, litosfer parçalara ayrılır - denizaltı, alt enlem ve çapraz yönlerin faylarıyla bloklar. Bu faylar, litosfer bloklarının birbirine göre hareketinin göreceli bağımsızlığını sağlar; bu, bireysel litosfer bloklarının ve bunların birliklerinin yapısındaki ve jeolojik tarihindeki farkı açıklar. Blokları ayıran faylar, magmatiğin eridiği ve buhar ve gaz akışlarının yükseldiği zayıflamış bölgelerdir.
Litosferden farklı olarak, astenosferin maddesi gerilme mukavemetine sahip değildir ve çok küçük yüklerin etkisi altında bile deforme olabilir (akabilir).
Yer kabuğunun kimyasal bileşimi . Yerkabuğundaki elementlerin bolluğu, 10 10'a ulaşan büyük bir kontrast ile karakterize edilir. Dünya genelinde en yaygın kimyasal elementler (Şekil 3.10):
oksijen(O 2) - yerkabuğunun kütle olarak %47'sini oluşturur. Yaklaşık 2 bin mineralin bir parçasıdır;
silikon(Si) - %29.5'ini oluşturur ve binden fazla minerale dahildir;
alüminyum(Al) - %8.05;
ütü(Fe) kalsiyum(Sa) potasyum(İLE), sodyum(Na) titanyum(Ti), magnezyum (Mg) - yer kabuğunun kütlesinin ilk% 'sini oluşturur;
Kalan elementler yaklaşık %1'dir.
A.E. Fersman, clarke sayılarını ağırlık olarak değil, atom sayısının oranını daha iyi yansıtan atom yüzdeleri olarak ifade etmeyi önerdi ve kütlelerini değil, üç ana model formüle etti:
1. Yerkabuğundaki elementlerin bolluğu, 10 10'a ulaşan büyük bir kontrast ile karakterize edilir.
2. Sadece dokuz element O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, litosferin ana inşaatçılarıdır ve ağırlığının %99,18'ini oluşturur. Bunlardan ilk üçü %84,55'lik bir paya sahiptir. Kalan 83, %1'den daha azını oluşturmaktadır (Şekil 3.9.).
3. Önde gelen element oksijendir. Kütlesi% 44.6 - 49, atomik - 53.3 (A.E. Fersman'a göre) ve hacimsel (V.M. Goldschmidt'e göre) -% 92 olarak tahmin edilmektedir.
Bu nedenle, yerkabuğu hem hacim hem de kütle olarak esas olarak oksijenden oluşur.
İlk yaklaşımdaki kabuktaki elementlerin ortalama içeriği, tarihi boyunca değişmemiş olarak kabul edilebilirse, bireysel bölümlerinde periyodik değişiklikler meydana gelir. Yerkabuğu kapalı bir sistem olmamasına rağmen, uzay ve gezegenin daha derin bölgeleri ile madde kütlelerinin değişimi henüz niceliksel olarak dikkate alınamaz, ölçümlerimizin doğruluğunun ötesine geçer ve açıkça clarke sayılarını etkilemeyecektir.
İle 
toygar
. 1889'da Amerikalı jeokimyacı Frank Clark ilk olarak yerkabuğundaki kimyasal elementlerin ortalama içeriğini belirledi. Onun onuruna, Rus akademisyen A.E. Fersman, " klarklar"- herhangi bir doğal sistemdeki kimyasal elementlerin ortalama içeriği - yerkabuğunda, bir kayada, bir mineralde 13. Bir kimyasal elementin doğal clarke'si ne kadar yüksekse, bu elementi içeren mineraller o kadar fazladır. Böylece oksijen bulunur Bilinen tüm minerallerin neredeyse yarısında bulunur. Belirli bir maddenin bir clarke'ından fazlasını içeren herhangi bir alan, bu maddenin endüstriyel rezervleri olabileceğinden potansiyel olarak ilginçtir. Bu tür alanlar, maden yataklarını tanımlamak için jeologlar tarafından araştırılır.
Bazı kimyasal elementler (radyoaktif elementler gibi) zamanla değişir. Böylece, çürüyen uranyum ve toryum, kararlı elementlere dönüşür - kurşun ve helyum. Bu, geçmiş jeolojik çağlarda uranyum ve toryum cıvıltılarının açıkça çok daha yüksek olduğunu ve kurşun çıngıraklarının şimdikinden daha düşük olduğunu varsaymak için zemin verir. Görünüşe göre bu, radyoaktif dönüşümlere maruz kalan diğer tüm elementler için de geçerlidir. Bazı kimyasal elementlerin izotopik bileşimi zamanla değişir (örneğin, uranyum izotopu 238 U). İki milyar yıl önce Dünya'da 235 U izotopunun şimdiye göre neredeyse altı kat daha fazla atomunun bulunduğuna inanılıyor.