- •Ю. А. Гледко, м.В. Кухарчик общее землеведение
- •Введение
- •Тема 1 место общего землеведения в системной классификации географических наук
- •1.1. Общее землеведение в системе географических наук
- •1.2. История развития общего землеведения
- •1.3. Основные методы исследований
- •Тема 2 факторы формирования географической оболочки
- •2.1. Космические факторы
- •2.2. Планетарные факторы
- •Тема 3 внутреннее строение и состав земли
- •3.1. Внутреннее строение Земли
- •3.2. Земной магнетизм
- •3.3. Возраст Земли. Геохронология
- •Геохронологическая шкала
- •Тема 4 литосфера
- •4.1. Состав и строение литосферы
- •Химический состав континентальной и океанической коры
- •4.2. Концепции развития литосферы
- •4.3. Движения литосферы. Эпейрогенез. Орогенез
- •4.4. Геосинклинали и платформы
- •4.5. Основные геотектуры поверхности Земли: материки и океаны
- •4.6. Современные тектонические проявления: вулканизм, землетрясения
- •4.7. Строение дна океана
- •4.8. Экзогенные процессы в литосфере
- •Тема 5 атмосфера
- •5.1. Атмосфера: происхождение, состав, строение, значение для го
- •Газовый состав атмосферы
- •6.2. Тепловые процессы в атмосфере
- •6.3. Общая циркуляция атмосферы
- •6.3. Влагооборот в атмосфере
- •6.4. Типы климатов(по б.П. Алисову)
- •Тема 6 гидросфера
- •6.1. Общие представления о гидросфере
- •Объем воды различных частей гидросферы
- •Основные морфометрические характеристики Мирового океана и его частей
- •6.2. Физические и химические свойства вод Мирового океана
- •6.3. Циркуляция воды в Мировом океане
- •6.4. Океан – среда жизни и источник природных ресурсов
- •6.5. Воды суши: реки, озера, подземные воды
- •Тема 7 биосфера
- •7.1. Современные представления о биосфере
- •7.2. Функции живого вещества в биосфере
- •7.3. Ноосферный этап в развитии биосферы
- •Тема 8 педосфера
- •8.1. Понятие о почве
- •8.2. Факторы почвообразования
- •8.3. Морфология почвы
- •8.4. Основные типы почв и их географическое распространение
- •Тема 9 общие законы географической оболочки
- •9.1. Географическая оболочка – предмет изучения общего землеведения
- •9.2. Целостность географической оболочки
- •9.3. Круговорот вещества и энергии в географической оболочке
- •9.4. Ритмические явления в географической оболочке
- •9.5. Зональность и азональность в географической оболочке
- •Характеристика природных зон мира (на примере умеренного пояса)
- •9.6. Симметрия, дисимметрия и асимметрия в географической оболочке
- •Тема 10 понятие о географическом ландшафте
- •10.1. Дифференциация географической оболочки
- •10.2. Антропогенный ландшафт
- •Тема 11 современные взгляды на происхождение человека. Расы
- •11.1. Современные взгляды на происхождение человека
- •11.2. Основные расы
- •Тема 12 экологические проблемы географической оболочки
- •12.1. Понятие о глобальных проблемах человечества
- •12.2. Экологические проблемы литосферы
- •12.3. Экологические проблемы атмосферы
- •12.4. Экологические проблемы гидросферы
- •12.5. Экологические проблемы биосферы
- •Площади с нарушенными в разной степени естественными экосистемами на континентах Земли
- •ЛитературА
- •Содержание
Тема 3 внутреннее строение и состав земли
3.1. Внутреннее строение Земли
Земля на ранних этапах формирования представляла собой холодное космическое тело, содержащее все известные в природе химические элементы. Атмосферы и гидросферы не существовало, поверхность планеты была совершенно безжизненна. Но постепенно за счет гравитационных сил, энергии распада радиоактивных элементов и лунных приливов недра Земли стали разогреваться. Когда температура недр достигла уровня плавления окислов железа и других соединений, начались активные процессы формирования ядра и основных оболочек планеты.
Общим процессом формирования оболочек Земли, согласно гипотезе академика А.П. Виноградова, было зонное плавление в мантии, располагающейся вокруг ядра. При этом тугоплавкие и тяжелые элементы погружались вниз, образуя и наращивая ядро, а легкоплавкие и легкие по массе элементы поднимались вверх, образуя земную кору и литосферу.
Земля имеет оболочечное строение. Установить внутреннее строение Земли удалось сейсмическим методом исследования. При прохождении сквозь тело Земли сейсмических волн (продольных и поперечных) скорости их на некоторых глубинных уровнях заметно меняются (причем скачкообразно), что свидетельствует об изменении свойств среды, проходимой волнами. Продольные волны связаны с напряжениями растяжения (или сжатия), ориентированными по направлению их распространения; поперечные волны вызывают колебания среды, ориентированные под прямым углом к направлению их распространения (в жидкой среде не распространяются).
|
Современные представления о распределении температуры, плотности и давления внутри Земли даны на рис. 3. Из рисунка видно, что в центре Земли плотность достигает 14,3 г/см3 и что она резким скачком (от 5,5 до 10,0 г/см3) меняется на глубине 2900 км, а затем на глубине 5000 км (от 11,4 до 13,8 г/см3). Первый скачок позволяет выделить плотное ядро, а второй – подразделить это ядро на внешнюю (2900–5000 км) и внутреннюю (от 5000 км до центра) части. Во внутреннем строении Земли выделяют земную кору, мантию и ядро.
|
Рис. 3. Изменение физических параметров в недрах Земли (по С.В. Аплонову, 2001) |
Земная кора – первая оболочка твердого тела Земли, имеет мощность 30–40 км. По объему она составляет 1,2 % объема Земли, по массе – 0,4%, средняя плотность равна 2,7 г/см3. Состоит преимущественно из гранитов, осадочные породы в ней имеют подчиненное значение. Гранитная оболочка, в составе которой огромную роль играют кремний и алюминий, называется «сиалической» («сиаль»). От мантии земная кора отделена сейсмическим разделом, названным границей Мохо, по фамилии сербского геофизика А. Мохоровичича (1857–1936). Здесь происходит скачок скоростей продольных сейсмичеких волн примерно до 8 км/с (рис. 4). Эта граница четкая и наблюдается во всех местах Земли на глубинах от 5 до 90 км. Раздел Мохо не является просто границей между породами различного типа, а представляет собой плоскость фазового перехода между эклогитами и габбро мантии и базальтами земной коры. При переходе из мантии в кору давление падает, габбро переходят в базальты (кремний + магний – «сима»). Переход сопровождается увеличением объема на 15 % и, соответственно, уменьшением плотности. Поверхность Мохо считают нижней границей земной коры. Важная особенность этой поверхности состоит в том, что она в общих чертах представляет собой как бы зеркальное отражение рельефа земной поверхности: под океанами она выше, под континентальными равнинами ниже, под наиболее высокими горами опускается ниже всего (это так называемые корни гор).
|
Рис.4. Внутреннее строение Земли и скорости распространения продольных (Р) и поперечных (S) сейсмических волн (по С.В. Аплонову, 2001)
|
Мантия по объему составляет 83 % объема Земли и 68 % ее массы. Предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами. Скорости распространения продольных и поперечных волн в нижней части мантии возрастают, соответственно, до 13 и 7 км/с (см. рис.4). Плотность вещества возрастает до 5,7 г/см3. На границе с ядром температура увеличивается до 3800º С, давление – до 1,4·1011Па. Выделяют верхнюю мантию до глубины 900 км и нижнюю – до 2900 км. В верхней мантии на глубине 150–200 км присутствует астеносферный слой. Астеносфера (греч. asthenes – слабый) – слой пониженной твердости и прочности в верхней мантии Земли. Астеносфера – основной источник магмы, в ней располагаются очаги питания вулканов и происходит перемещение литосферных плит.
Ядро занимает 16 % объема и 31 % массы планеты. Температура в нем достигает 50000С, давление – 37 х 1011Па, плотность – 16 г/см3. Ядро делится на внешнее (до глубины 5100 км), находящееся в жидком состоянии, и внутреннее – твердое. Во внешнем ядре скорость распространения продольных волн падает до 8 км/с, а поперечные волны не распространяются вовсе, что принимается за доказательство его жидкого состояния. Глубже 5100 км скорость распространения продольных волн возрастает и вновь проходят поперечные волны (см. рис. 4). Внешнее ядро состоит из железа или металлизованных силикатов, внутреннее – железоникелевое. В ядре Земли происходит металлизация вещества, обусловливая образование электрических токов и магнитосферы.