Геология земной коры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Методы изучения внутреннего строения Земли

2. Внутреннее строение земли

3. Развитие земной коры

Заключение

Список литературы

Введение

Создание модели внутреннего строения Земли - одно из самых больших достижений науки XX столетия. Конечно, создавались модели и раньше. Но они основывались на догадках и на сравнительно небольшом количестве достоверных фактов. Больше было предположений. Нельзя сказать, чтобы сегодня все в строении Земли было бы ученым ясно и понятно. Недра таят огромный запас загадок и можно сказать, что современная модель уже вряд ли когда-нибудь существенно изменится так, как менялись модели прошлых веков.

К концу первой четверти нашего века многим геологам казалось, что мировоззрение в геологии одержало полную победу. Почти всюду геологи начали выявлять шарьяжи, часто основываясь на непроверенных и ограниченных данных мелкомасштабного маршрутного геологического картирования, на внешнем сходстве геологических толщ и пластов без достаточного геологического обоснования.

Это привело к большому числу ошибок и только скомпрометировало новые представления о покровном строении складчатых поясов. Некоторые геологи, убедившись в неправильности составленных ими на основе карт и схем, стали отрицать мобилизм и вернулись на самые крайние фиксистские позиции.

К этому времени геологам пришлось отказаться от представлений об огненно-жидких недрах Земли. Чрезвычайно важные данные о внутреннем глубинном строении Земли дала геологам новая наука - сейсмология, изучающая глубинные сейсмические толчки и скорости прохождения продольных (по ходу движения волны) и поперечных (поперек хода) сейсмических волн в глубинах Земли.

Сейсмологические исследования позволили установить, что Земля покрыта внешней относительно маломощной корой (мощностью около 30-40 км., в горных регионах - до 60-70 км., под континентами и всего 5-15 км., под океанами). В коре скорости прохождения сейсмических волн, как продольных, так и поперечных, последовательно возрастают с глубиной, но не превышают 7-7,5 км/с.

Кора отделяется от нижележащей мощной оболочки-мантии Земли - сейсмической границей, на которой резко увеличиваются скорости как продольных, так и поперечных сейсмических волн.

Мантия Земли, слагающая весь объем от глубины 10-60 до 2900 км., от земной поверхности, характеризуется большими скоростями прохождения сейсмических волн, чем кора, и представляет собой не огненно-жидкую, а твердую оболочку, по химическому составу отличную от алюмосиликатной коры и имеющую магнезиально-силикатный состав.

Вместе с тем изучение внутреннего строения Земли жизненно важно. С ним связаны образование и размещение многих видов полезных ископаемых, рельефа земной поверхности, возникновение вулканов и землетрясений. Знания о внутреннем строении Земли необходимы и для составления геологических и географических прогнозов.

1. Методы изучения внутреннего строения Земли

При исследовании внутреннего строения нашей планеты чаще всего проводят визуальные наблюдения естественных и искусственных обнажений горных пород, бурение скважин и сейсмическую разведку.

Обнажение горных пород - это выход пород на земную поверхность в оврагах, долинах рек, карьерах, шахтных выработках, на склонах гор. Породы в обнажении обычно скрыты тонким слоем осыпи, поэтому прежде всего его очищают от лишнего материала. При изучении обнажения обращают внимание на то, какими породами оно сложено, каковы состав и мощность этих пород, порядок их залегания (рис. 1). Обнажение тщательно описывают, зарисовывают или фотографируют. Из каждого пласта берут пробы для дальнейшего изучения в лаборатории. Лабораторный анализ проб необходим для того, чтобы определить химический состав пород, их происхождение и возраст.

Рис. 1. - Схема обнажения горизонтально залегающих горных пород, прорезанных вулканической жилой:

Бурение скважин позволяет глубже проникнуть в толщу Земли. При бурении извлекают образцы пород - керн. А затем на основании изучения керна определяют состав, строение, залегание пород и строят чертеж пробуренной толщи - геологический разрез местности. Сопоставление многих разрезов дает возможность установить, как залегают породы, и составить геологическую карту территории.

При изучении внутреннего строения Земли особенно велико значение глубоких и сверхглубоких скважин. Самая глубокая скважина находится на Кольском полуострове, где бур достиг отметки более 12 км.

Недостаток и наблюдения обнажений и буровых работ состоят в том, что они позволяют изучить только тонкую пленку земной поверхности. Так, глубина даже Кольской сверхглубокой скважины составляет менее 0,25% радиуса Земли.

Сейсмический метод дает возможность «проникнуть» на большие глубины.

В основе этого метода лежит представление о том, что сейсмические волны (от греческого сейсмос - волна, колебание) в средах разной плотности распространяются с неодинаковой скоростью: чем плотнее среда, тем больше скорость.

На границе двух сред часть волн отражается и подобно кругам на воде идет обратно, а другая - распространяется дальше.

Искусственно возбуждая волны на поверхности Земли путем взрывов, сейсмологи фиксируют время, за которое отраженные волны вернулись назад.

Для этих целей применяется прибор-самописец - сейсмограф.

Различают два вида сейсмических волн - продольные и поперечные. Продольные распространяются во всех средах - твердых, жидких и газообразных, а поперечные - только в твердой среде.

Зная, с какой скоростью распространяются волны в песках, глинах, гранитах, базальтах и других породах, по времени их прохождения «туда и обратно» можно определить глубину залегания пород, различающихся по плотности.

2. Внутреннее строение земли

Если бы Земля была однородным телом, то сейсмические волны распространялись бы с одинаковой скоростью, прямолинейно и не отражались. В действительности же скорость волн неодинакова и изменяется скачкообразно. Так, на глубине около 60 км., их скорость «неожиданно» увеличивается с 5 до 8 км/с.

На отметке 2900 км., она возрастет до 13 км/с, затем вновь падает до 8 км/с.

Ближе к центру Земли зафиксировано возрастание скорости продольных волн до 11 км/с.

Поперечные волны глубже 2900 км., не проникают.

Резкое изменение скорости сейсмических волн на глубинах 60 и 2900 км., позволило сделать вывод о скачкообразном увеличении плотности вещества Земли и выделить три ее части - литосферу, мантию и ядро.

Поперечные волны проникают до глубины 4000 км., и затухают, что свидетельствует о том, что ядро Земли неоднородно по плотности и внешняя его часть «жидкая», а внутренняя представляет собой твердое тело (рис. 2).

Рис. 2. - Внутреннее строение Земли:

Литосфера. Литосфера (от греческого литос - камень и сфера - шар) - верхняя, каменная оболочка твердой Земли, имеющая сферическую форму. Глубина литосферы достигает более 80 км., в нее включают и верхнюю мантию - астеносферу, служащую субстратом, на котором расположена основная часть литосферы. Вещество астеносферы находится в пластическом (переходном между твердыми телами и жидкостью) состоянии. В результате основание литосферы как бы плавает в субстрате верхней мантии.

Земная кора. Верхнюю часть литосферы называют земной корой. Внешняя граница земной коры - поверхность ее соприкосновения с гидросферой и атмосферой, нижняя проходит на глубине 8-75 км., и называется слоем Мохоровичича.

Положение земной коры между мантией и внешними оболочками - атмосферой, гидросферой и биосферой - обусловливает воздействие на нее внешних и внутренних сил Земли.

Строение земной коры неоднородно (рис. 3). Верхний слой, мощность которого колеблется от 0 до 20 км., сложен осадочными породами - песком, глиной, известняками и др.

Это подтверждают данные, полученные при изучении обнажений и керна буровых скважин. А также результаты сейсмических исследований: породы эти рыхлые, скорость прохождения сейсмических волн невелика.

Рис. 3. - Строение земной коры:

Ниже, под материками, расположен гранитный слой, сложенный породами, плотность которых соответствует плотности гранита. Скорость прохождения сейсмических волн в этом слое, как и в гранитах, составляет 5,5-6 км/с.

Под океанами гранитный слой отсутствует, а на материках в некоторых местах он выходит на дневную поверхность.

Еще ниже расположен слой, в котором сейсмические волны распространяются со скоростью 6,5 км/с. Эта скорость характерна для базальтов, поэтому, несмотря на то что слой сложен разными породами, его называют базальтовым.

Граница между гранитным и базальтовым слоями называется поверхностью Конрада. Этому разделу соответствует скачок скорости сейсмических волн от 6 до 6,5 км/с.

В зависимости от строения и мощности выделяют два вида коры - материковую и океаническую. Под материками кора содержит все три слоя - осадочный, гранитный и базальтовый. Ее мощность на равнинах достигает 15 км., а в горах увеличивается до 80 км., образуя «корни гор». Под океанами гранитный слой во многих местах вообще отсутствует, и базальты покрыты тонким чехлом осадочных пород. В глубоководных частях океана мощность коры не превышает 3-5 км., а ниже залегает верхняя мантия.

Мантия. Это промежуточная оболочка, расположенная между литосферой и ядром Земли. Нижняя ее граница проходит предположительно на глубине 2900 км. На мантию приходится более половины объема Земли. Вещество мантии находится в перегретом состоянии и испытывает огромное давление вышележащей литосферы. Мантия оказывает большое влияние на процессы, происходящие на Земле. В верхней мантии возникают магматические очаги, образуются руды, алмазы и другие ископаемые. Отсюда же на поверхность Земли поступает внутреннее тепло. Вещество верхней мантии постоянно и активно перемещается, вызывая движение литосферы и земной коры.

Ядро. В ядре различают две части: внешнюю, до глубины 5 тыс. км., и внутреннюю, до центра Земли. Внешнее ядро жидкое, так как через него не проходят поперечные волны, внутреннее - твердое. Вещество ядра, особенно внутреннего, сильно уплотнено и по плотности соответствует металлам, поэтому его и называют металлическим.

3. Развитие земной коры

Наукой установлено, что более 2,5 млрд. лет назад планета Земля была полностью покрыта океаном. Затем под действием внутренних сил началось поднятие отдельных участков земной коры.

Процесс поднятия сопровождался бурным вулканизмом, землетрясениями, горообразованием. Так возникли первые участки суши - древние ядра современных материков. Академик В. А. Обручев называл их «древним теменем Земли».

Как только суша поднялась над океаном, на поверхности ее начали действовать внешние процессы. Горные породы разрушались, продукты разрушения сносились в океан и накапливались по его окраинам в виде осадочных горных пород. Толща осадков достигала нескольких километров, и под ее давлением океанское дно начинало прогибаться. Такие гигантские прогибы земной коры под океанами называют геосинклиналями. Образование геосинклиналей в истории Земли идет непрерывно с древнейших времен по настоящее время. В жизни геосинклиналей различают несколько стадий:

- эмбриональная - прогиб земной коры и накопление осадков (рис. 28, А);

- созревания - заполнение прогиба осадками, когда толща их достигает 15-18 км., и возникает радиальное и боковое давление;

- складчатости - образование складчатых гор под давлением внутренних сил Земли;

- затухания- разрушение возникших гор внешними процессами и образование на их месте остаточной холмистой равнины (рис. 4).

Так как осадочные горные породы в области геосинклинали являются пластичными, то в результате возникшего давления они сминаются в складки. Образуются складчатые горы, такие как Альпы, Кавказ, Гималаи, Анды и др.

Рис. 4. - Схема строения равнины, образовавшейся в результате разрушения гор:

Периоды, когда в геосинклиналях идет активное образование складчатых гор, называют эпохами складчатости. В истории Земли известно несколько таких эпох: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская и альпийская.

Процесс горообразования в геосинклинали может охватить области - области бывших, ныне разрушенных гор. Так как породы здесь жесткие, лишены пластичности, то они не сминаются в складки, а разбиваются разломами. Одни участки поднимаются, другие опускаются - возникают возрожденные глыбовые и складчато-глыбовые горы.

Например, в альпийскую эпоху складчатости образовались складчатые горы Памир и возродились Алтайские и Саянские. Поэтому возраст гор определяют не по времени их образования, а по возрасту складчатого основания, который всегда обозначен на тектонических картах.

Геосинклинали, находящиеся на разных стадиях развития, существуют и сегодня. Так, вдоль азиатского побережья Тихого океана, в Средиземном море расположена современная геосинклиналь, переживающая стадию созревания, а на Кавказе, в Андах и других складчатых горах завершается процесс горообразования.

На поверхность здесь выходит основание древних гор - мелкие сопки - «горы-свидетели», сложенные прочными магматическими и метаморфическими породами.

Обширные участки земной коры, обладающие сравнительно малой подвижностью и равнинным рельефом, называют платформами. В основании платформ, в их фундаменте, лежат прочные магматические и метаморфические породы, свидетельствующие о некогда происходивших здесь процессах горообразования. Обычно фундамент покрыт толщей осадочных пород. Иногда породы фундамента выходят на поверхность, образуя щиты. Возраст платформы соответствует возрасту фундамента. К древним (докембрийским) платформам относятся Восточно-Европейская, Сибирская, Бразильская и др.

Платформы - это в основном равнины. Они испытывают преимущественно колебательные движения. Однако в отдельных случаях на них возможно и образование возрожденных глыбовых гор. Так, в результате возникновения Великих африканских разломов произошло поднятие и опускание отдельных участков древней Африканской платформы и образовались глыбовые горы и нагорья Восточной Африки, горы-вулканы Кения и Килиманджаро.

Литосферные плиты и их движение.

Учение о геосинклиналях и платформах получило в науке название «фиксизм», поскольку согласно этой теории крупные блоки коры зафиксированы на одном месте. Во второй половине XX в., многие ученые поддержали теорию мобилизма, в основе которой лежит представление о горизонтальных движениях литосферы. Согласно этой теории вся литосфера глубинными разломами, достигающими верхней мантии, разбита на гигантские блоки - литосферные плиты. Границы между плитами могут проходить как по суше, так и по дну океанов. В океанах этими границами обычно служат срединные океанические хребты. В этих областях зафиксировано большое количество разломов - рифтов, по которым вещество верхней мантии изливается на дно океана, растекаясь по нему. В тех областях, где проходят границы между плитами, нередко активизируются процессы горообразования - в Гималаях, Андах, Кордильерах, Альпах и т. д.

Основание плит находится в астеносфере, и по ее пластическому субстрату литосферные плиты, подобно гигантским айсбергам, медленно перемещаются в разных направлениях (рис. 5).

Рис. 5. - Движение литосферных плит:

Перемещение плит зафиксировано точнейшими измерениями из космоса.

Так, африканский и аравийский берега Красного моря медленно удаляются друг от друга, что позволило некоторым ученым назвать это море «зародышем» будущего океана. Космические снимки позволяют проследить и направление глубинных разломов земной коры.

Теория мобилизма убедительно объясняет образование гор, так как для их возникновения необходимо не только радиальное, но и боковое давление. Там, где сталкиваются две плиты, одна из них погружается под другую, а вдоль границы столкновения образуются «торосы», т. е., горы. Этот процесс сопровождается землетрясениями и вулканизмом.

Заключение

Земля выделена самой природой: в Солнечной системе только на этой планете существуют развитые формы жизни, только на ней локальное упорядочение вещества достигло необычайно высокой ступени, продолжая общую линию развития материи. Именно на Земле пройден сложнейший этап самоорганизации, знаменующий глубокий качественный скачок к высшим формам упорядоченности.

Земля - самая большая планета в своей группе. Но, как показывают оценки, даже такие размеры и масса оказываются минимальными, при которых планета способна удерживать свою газовую атмосферу. Земля интенсивно теряет водород и некоторые другие лёгкие газы, что подтверждают наблюдения за так называемым шлейфом Земли.

Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других планет: в ней низкое содержание углекислого газа, высоко содержание молекулярного кислорода и относительно велико содержание паров воды. Две причины создают выделение атмосферы Земли: вода океанов и морей хорошо поглощает углекислый газ, а биосфера насыщает атмосферу молекулярным кислородом, образующимся в процессе растительного фотосинтеза. Расчёты показывают, что если освободить всю поглощённую и связанную в океанах углекислоту, убрав одновременно из атмосферы весь накопленный в результате жизнедеятельности растений кислород, то состав земной атмосферы в своих основных чертах стал бы подобен составу атмосфер Венеры и Марса. геологический планета литосферный

В атмосфере Земли насыщенные водяные пары создают облачный слой, охватывающий значительную часть планеты. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды, происходящий на нашей планете в системе гидросфера - атмосфера - суша.

Тектонические процессы активно протекают на Земле и в наши дни, её геологическая история далека от завершения. Время от времени отголоски планетной деятельности проявляются с такой силой, что вызывают локальные катастрофические потрясения, отражающиеся на природе и человеческой цивилизации. Палеонтологи утверждают, что в эпоху ранней молодости Земли её тектоническая активность была ещё выше. Современный рельеф планеты сложился и продолжает видоизменятся под влиянием совместного действия на её поверхности тектонических, гидросферных, атмосферных и биологических процессов.

Список литературы

1. Короновский Н.В. Наша планета Земля. М.: Весь мир, 2002.

2. Хаин В.И., Короновский Н.В. Планета Земля. От ядра до ионосферы. М.: КДУ, 2008.

3. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. - 2-е изд. - М.: Наука, 1983.

4. Милосердова Л.В., Мацера А.В., Самсонов Ю.В. Структурная геология, М.: Изд-во РГУ, 2004.

5. Р.М. Нуризянов Методические указания по организации самостоятельной работы студентов и выполнению контрольной работы по дисциплине «Геология и литология».

Размещено на Allbest.ru