Внутрішня будова і фізичні властивості землі, Студопедия

15.09.2015

Внутрішня будова і фізичні властивості землі

Внутрішня будова Землі встановлено за матеріалами геофізичних досліджень (характеру проходження сейсмічних хвиль). Виділяють три головних оболонки.

1. Земна кора — найбільша товщина до 70 км.

2. Мантія — від нижньої межі земної кори до глибини 2900 км.

3. Ядро — простягається до центру Землі (до глибини 6 371 км).

Межа між земною корою і мантією називається кордоном Мохоровичича (Мохо ), між мантією і ядром — кордоном Гутенберга .

Земне ядро ділиться на два шари. Зовнішнє ядро (на глибині від 5 120 км до 2 900 км), рідке речовина, оскільки поперечні хвилі в нього не проникають, а швидкість поздовжніх падає до 8 км/с (див. «Землетрусу»). Внутрішнє ядро (від глибини 6 371 км до 5 120 км), речовина тут знаходиться в твердому стані (швидкість поздовжніх хвиль зростає до 11 км/с і більше). У складі ядра панує железоникелевый розплав з домішками кремнію і сірки. Густина речовини в ядрі досягає 13 г/куб.див.

Мантія поділяється на дві частини: верхню і нижню.

Верхня мантія складається з трьох шарів, занурюється до глибини 800 — 900 км. Верхниї шар, товщиною до 50 км, складається з твердого і крихкого кристалічного речовини (швидкість поздовжніх хвиль до 8,5 км/с і більше). Разом з земною корою він утворює літосферу — кам’яну оболонку Землі.

Середній шар — астеносфера (податлива оболонка) характеризується аморфним склоподібним станом речовини, а частково (на 10%) має розплавлене вязкопластичное стан (про це свідчить різке падіння швидкості сейсмічних хвиль). Товщина середнього шару близько 100 км. залягає Астеносфера на різних глибинах. Під серединно-океанічними хребтами, де товщина літосфери мінімальна, астеносфера лежить на глибині кількох кілометрів. На околицях океанів, у міру зростання потужності літосфери, астеносфера занурюється до 60 – 80 км Під континентами вона лежить на глибинах близько 200 км, а під континентальними рифтами знову піднімається до глибини 10 – 25 км. Нижнийслой верхньої мантії (шар Голіцина ) іноді виділяють як перехідний шар або як самостійну частину — середню мантію. Опускається він до глибини 800 — 900 км, речовина тут кристалічне тверде (швидкість поздовжніх хвиль до 9 км/с).

Нижня мантія простягається до 2 900 км, складена твердою кристалічною речовиною (швидкість поздовжніх хвиль зростає до 13,5 км/с). У складі мантії переважають олівін і піроксен, її щільність у нижній частині досягає 5,8 г/куб. см.

Земна кора поділяється на два головних типи (материкова й океанічна) і два перехідних (субматериковая і субокеаническая). Типи кори відрізняються будовою і потужністю.

Континентальна кора, розповсюджена в межах материків і зони шельфу, має потужність 30 — 40 км у платформних областях і до 70 км у високогір’ях. Нижній її шар — базальтовий (мафический — збагачені магнієм і залізом), складається з важких порід, його товщина від 15 до 40 км Вище лежить складається з більш легких порід граніто-гнейсовий шар (сиалический — збагачена кремнієм і алюмінієм), товщиною від 10 до 30 км Згори ці шари можуть перекриватися осадовим шаром, потужністю від 0 до 15 км. Виділена за сейсмічними даними межа між базальтовим і гранитогнейсовым шарами (межа Конрада ) не завжди чітко простежується.

Океанічна кора, потужністю до 6 — 8 км, також має тришарову будову. Нижній шар — важкий базальтовий. товщиною до 4 — 6 км. Середній шар, потужністю близько 1 км, складний переслаивающимися пластами щільних осадових порід і базальтових лав. Верхній шар складається з пухких осадових порід, товщиною до 0,7 км.

Субматериковая кора, що має близьке до материкової кори будова, представлена на периферії окраїнних і внутрішніх морів (у зонах континентального схилу і підніжжя) і під острівними дугами, характеризується різко скороченою потужністю (до 0 м) осадового шару. Причиною такого зменшення товщини осадового шару є великий ухил поверхні, що сприяє зісковзуванню накопичуються опадів. Потужність цього типу кори до 25 км, у тому числі базальтового шару до 15 км, гранітогнейсового до 10 км; межа Конрада виражена погано.

Субокеаническая кора, близька за будовою до океанічної, розвинена в межах глибоководних частин внутрішніх і окраїнних морів і в глибоководних океанічних жолобах. Відрізняється різким збільшенням потужності осадового шару і відсутністю шару гранітогнейсового. Надзвичайно висока потужність осадового шару обумовлена дуже низьким гипсометрическим рівнем поверхні під дією гравітації тут накопичуються велетенські товщі осадових порід. Загальна товщина субокеанической кори також досягає 25 км, у тому числі базальтового шару до 10 км і осадового до 15 км. При цьому потужність шару щільних осадових і базальтових порід може становити 5 км.

Щільність і тиск Землі також змінюються з глибиною. Середня щільність Землі становить 5,52 г/куб. см. Щільність порід земної кори варіює від 2,4 до 3,0 г/куб. см (в середньому — 2,8 г/куб. см). Щільність верхньої мантії нижче межі Мохо наближається до 3,4 г/куб. см, на глибині 2 900 км вона досягає 5,8 г/куб. см, а у внутрішньому ядрі до 13 г/куб. см. Відповідно наведеними даними тиск на глибині 40 км дорівнює 10 3 МПа, на кордоні Гутенберга 137 * 10 3 МПа, в центрі Землі 361* 10 3 МПа. Прискорення сили тяжестина поверхні планети становить 982 см/с2, досягає максимуму в 1037 см/с2 на глибині 2900 км і мінімально (нуль) в центрі Землі.

Магнітне поле Землі імовірно обумовлено виникають при добовому обертанні планети конвективними рухами рідкого речовини зовнішнього ядра. Вивчення магнітних аномалій (варіацій напруженості магнітного поля) широко використовується при пошуку залізорудних родовищ.

Теплові властивості Землиформируются сонячною радіацією і тепловим потоком, що розповсюджується з надр планети. Вплив сонячного тепла не поширюється глибше 30 м. В цих межах на деякій глибині лежить пояс постійної температури, що дорівнює середньорічній температурі повітря даній місцевості. Глибше цього поясу температура поступово зростає під дією теплового потоку самої Землі. Інтенсивність теплового потоку залежить від будови земної кори і від ступеня активності ендогенних процесів. Середньо планетарна величина теплового потоку дорівнює 1,5 мккал/см2 * с, на щитах близько 0,6 — 1,0 мккал/см 2 * с, у горах до 4,0 мккал/см 2 * с, а в серединно-океанічних рифтах до 8,0 мккал/см 2 * с. У числі джерел, які формують внутрішнє тепло Землі, передбачаються наступні: енергія розпаду радіоактивних елементів, хімічні перетворення речовини, гравітаційне перерозподіл речовини в мантії та ядрі. Геотермічний градієнт — величина наростання температури на одиницю глибини. Геотермальна щабель — величина глибини, за яку температура зростає на 1° С. Ці показники сильно відрізняються в різних місцях планети. Максимальні величини градієнта спостерігаються у рухливих зонах літосфери, а мінімальні на давніх континентальних масивах. У середньому геотермічний градієнт верхній частині земної кори становить близько 30° С на 1 км, а геотермальна щабель близько 33 м. Передбачається, що із зростанням глибини геотермічний градієнт зменшується, а геотермальна щабель збільшується. На підставі гіпотези про переважання у складі ядра заліза, були розраховані температури його плавлення на різних глибинах (з урахуванням закономірного зростання тиску): 3700° С на кордоні мантії та ядра, 4300° С на межі внутрішнього і зовнішнього ядра.

Хімічний склад Землі вважається схожим з середнім хімічним складом досліджених метеоритів. Метеорити за складом бувають:

– залізні (никелистое залізо з домішками кобальту і фосфору) складають 5,6% від знайдених;

– залізокам’яні (сидеролиты — суміш заліза і силікатів) зустрічаються рідше всього – становлять лише 1,3% від відомих;

– кам’яні (аэролиты — збагачені залізом і магнієм силікати з домішкою нікелістого заліза) є найпоширенішими – 92,7%.

Таким чином, у середньому хімічний склад Землі переважають чотири елемента. Кисню і заліза міститься приблизно по 30%, магнію і кремнію – по 15%. На частку сірки припадає близько 2 — 4%; нікелю, кальцію і алюмінію – по 2%.

Короткий опис статті: внутрішня будова людини

Джерело: Внутрішня будова і фізичні властивості землі — Студопедия

Також ви можете прочитати