73

ЛІТОСФЕРА ТА РЕЛЬЄФ

Внутрішня будова Землі. Поняття «літосфера», «земна кора»

Уявлення про внутрішню будову Землі науковці склали собі, головним чином, за допомогою дослідження швидкості проходження сейсмічних хвиль, що виникають при землетрусах. Безпосередні спостереження доступні поки що лише на невеликих глибинах: найглибша свердловина пройшла в земну товщу всього на 12 км (Кольська надглибока).

У будові Землі виділяють три основні шари: земну кору, мантію і ядро.

Верхню тверду оболонку Землі називають земною корою. Її середня потужність становить близько 20 км, у гірських країнах – 50–75 км і 5–10 км у межах океанічних і морських западин. Природні речовини, якими утворена земна кора, називають гірськими породами.

З глибиною у надрах Землі зростає тиск і температура. У центральній частині планети температура, за розрахунками вчених, становить близько 5000°С. У верхніх шарах на кожні 100 м глибини вона зростає на 3°С. Тому стан речовин, які утворюють Землю, на різних глибинах має значні відмін­ності. Беручи це до уваги, у внутрішній частині планети виділяють окремі шари, основні з яких мантія і ядро.

М антія поширюється до глибини 2900 км. У її верхній частині є шар, в якому породи знаходяться у пластичному розрідженому стані. Його нази­вають астеносферою. Верхня межа цього шару знаходиться на глибині 50 км під океанами і до 100 км під материками, а нижня відповідно на глибині 400 і 250 км. Над астеносферою є твердий надастеносферний шар мантії, який разом із земною корою утворює оболонку Землі, яку називають літосферою. Вони жорстко пов’язані одна з одною і виступають як єдине ціле.

Ядро знаходиться на глибинах нижчих 2900 км, тобто радіус ядра стано­вить 3470 км, або більше половини радіуса Землі. На основі даних сейсмології припускають, що внутрішня частина ядра – тверда, а у зовнішній його частині речовини знаходяться в розплавленому рухливому стані. Саме тут через обер­тання планети виникають електричні струми, які й створюють магнітне поле Землі.

Шари Землі мають різний речовинний склад, що пов’язують з розвитком Землі як планети. У ХVІІІ-XIX ст. було висунуто багато гіпотез про те, що наша планета утворилась у космічному просторі при остиганні і стискуванні скупчення розжарених газів. Однак наукові дані суперечили цим припущенням. На початку XX ст. академік АН УРСР О. Ю. Шмідт запропо­нував гіпотезу холодного походження Землі. Розвинута іншими дослідни­ками, вона знайшла зараз світове визнання.

Суть її полягає в тому, що Земля разом з іншими планетами Сонячної системи утворилася з величезної хмари холодного космічного пилу. Поступово, стискаючись, пилинки об’єднувались у грудки більшого розміру. Вони, завдяки дії сили тяжіння, притягували до себе сусідні, менші за розміром час­тинки. Поступово у дисковидній хмарі, що оберталася, сформувалися малі тіла – астеро­їди, більші – планети, а в центрі – Сонце. Це відбувалось 7 – 5,5 млрд років тому.

Під впливом енергії, яка виділяється у результаті стискування земних надр, хімічних реакцій, ударів метеоритів, радіоактивності, однорідна речо­вина Землі розігрівалась, а потім почала плавитись. Важчі речовини спрямову­вались до центру планети, а легші спливали до поверхні. Цей процес переміщу­вання речовини з різною густиною продовжується і зараз, але найінтенсив­ніше він протікав на початку утворення Землі.

В результаті зустрічних рухів мантійних потоків підвищилась темпера­тура земних надр, у центрі сформувалося важке ядро, яке утворене переважно залізом та нікелем. Легкі речовини (кремній, алюміній), зібравшись у поверхневому шарі планети, остигали, утворюючи первинну земну кору. З розплаву одночасно виділялися гази і водяна пара, що сформували первинну атмосферу і гідросферу.

Тест із підтеми

1. Скільки становить відстань від поверхні до центра Землі?

А 2900 км; Б 6370 км; В 3470 км; Г 12 км.

2. Безпосередні спостереження доступні поки що лише на невеликих глибинах. Найглибша свердловина пройшла в земну товщу всього на:

А 2900 км; Б 6370 км; В 3470 км; Г 12 км.

3. Речовини, якими утворена земна кора, називають:

А гірськими породами; Б мінералами.

4. У верхніх шарах на кожні 100 м глибини температура зростає на:

А 6°С; Б 3°С; В 5°С; Г 30°С.

5. Мантія поширюється до глибини:

А 2900 км; Б 6370 км; В 3470 км; Г 12 км.

6. У верхній частині мантії є шар, в якому гірські породи знаходяться у пластичному розрідженому стані. Його називають:

А астеносферою; Б зовнішнім ядром; В надастеносферним шаром; Г земною корою.

7. Надастеносферний шар мантії разом із земною корою утворює оболонку Землі, яку називають:

А астеносферою; Б зовнішнім ядром; В літосферою; Г земною корою.

8. Радіус ядра стано­вить:

А 2900 км; Б 6370 км; В 3470 км; Г 12 км.

9. Створюють магнітне поле Землі електричні струми, які через обер­тання планети виникають у:

А астеносфері; Б зовнішньому ядрі; В літосфері; Г земній корі.

10. Вперше запропо­нував гіпотезу холодного походження Землі, яка знайшла сьогодні світове визнання:

А О. Шмідт; Б О. Гумбольт; В М. Бехайм; Г П. Тутковський.

11. 7-5,5 млрд років тому під впливом енергії, яка виділяється внаслідок стискування земних надр, хімічних реакцій, ударів метеоритів, радіоактивності, однорідна речо­вина Землі розігрівалась, а потім почала плавитись. Важчі речовини спрямову­вались до:

А поверхні; Б астеносфери; В земної кори; Г центру планети.

12. Внутрішня оболонка, яка утворена здебільшого залізом та нікелем:

А астеносфера; Б ядро; В літосфера; Г мантія.

13. Встановіть відповідність між внутрішніми шарами Землі та їх характерними ознаками:

1  надастеносферний шар мантії; 2  літосфера; 3 ядро; 4  астеносфера.

1 2 3 4 1

А  у хімічному складі основну питому вагу становить залізо та нікель;

Б  частина мантії, що підстилає літосферу і володіючи властивістю пластичності створює можливості для переміщення літосферних плит;

В   частина мантії, яка зв’язана із земною корою, утворюючи з нею цілісну оболонку Землі;

Г  у хімічному складі основну питому вагу становить кремній, алюміній та інші хімічні елементи з невеликою атомною масою;

Д  оболонка до складу якої входить уся земна кора.

14. Розташуйте назви внутрішніх шарів Землі у послідовності їх залягання зверху у глибину:

А  середня і нижня частина мантії; Б  астеносфера; В  частина мантії, що входить до складу літосфери; Г  земна кора.

1 1 2 3 4

15. Вкажіть твердження, які правильно характеризують земну кору:

1  середня потужність у межах океанічних і морських западин становить близько 50-75 км; 2  верхня межа цього шару знаходиться на глибині 50 км під океанами і до 100 км під материками, а нижня відповідно на глибині 400 і 250 км; 3 верхня тверда оболонка Землі складена гірськими породами; 4  температура біля її нижньої межі за розрахунками вчених, становить близько 5000°С; 5 середня потужність становить близько 5-10 км у межах океанічних і морських западин; 6 на кожні 100 м глибини температура зростає на 3°С.

1

16. Вкажіть твердження, які правильно характеризують астеносферу:

1  шар, нижня межа якого знаходиться на глибині 50 км під океанами і до 100 км під материками; 2  верхня межа цього шару знаходиться на глибині 50 км під океанами і до 100 км під материками; 3 шар, який не розділений на окремі блоки системою розломів; 4  температура за розрахунками вчених, становить близько 5000°С; 5 верхній шар мантії, в якому породи знаходяться у пластичному розрідженому стані; 6 нижня межа шару проходить на глибинах 400-250 км.		1
17. Температура гірських порід біля поверхні Землі становила -4°С. Скільки градусів становитиме температура гірських порід на глибині 400 м?	1

Абсолютний геологічний вік

Оскільки в земній корі немає гірських порід, які утворилися б давніше, ніж 4,6 млрд років тому, то вважають, що в цей період виникла первісна земна кора. Сформувалась вона з остигаючої розплавленої маси (магми). Середня товщина її була на перших порах незначною. Припускають, що 3 млрд років тому потужність твердої оболонки Землі становила 2 км, 1 млрд років – 10 км, а зараз сягає 20 км. Ще через 1,5 млрд років, прогнозують вчені, завер­шиться процес формування земної кори. Середня товщина її досягне 26 км.

Визначення віку земної кори стало можливим після того, як на початку XX ст. було винайдено явище радіоактивності. Суть явища полягає в тому, що атоми деяких важких хімічних елементів, розпадаючись, поступово перетворюються у легкі. Час, за який кількість атомів важкого елемента стане наполовину меншою, точно розраховується за математичною форму­лою. При наявності у товщі гірських порід атомів урану, торію, калію, рубідію тощо з великою точністю встановлюється час утворення гірської породи.

Вік, виражений у роках, що минули від моменту утворення породи, називають абсолютним.

Етап у розвитку Землі (5,5-4,6 млрд років тому) називають догеологічним, а з моменту сформування твердої оболонки Землі (4,6 млрд років) відрахо­вують геологічний етап. Назва його походить від науки геології, яка вивчає процеси, що відбуваються на поверхні і в надрах Землі, а також її будову, походження та розвиток.