Состав и строение земной коры

Внутреннее строение Земли

Планета Земля состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра. Можно сравнить земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет представлять собой земную кору, яичный белок — мантию, а желток — ядро.

Внутреннее строение Земли. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Верхняя часть Земли носит название литосфера (в переводе с греческого «каменный шар»). Это твердая оболочка земного шара, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии.

Земная кора

Земная кора — это каменная оболочка, которая покрывает всю поверхность нашей планеты. Под океанами ее толщина не превышает 15-ти километров, а на материках — 75-ти. Если вернуться к аналогии с яйцом, то земная кора по отношению ко всей планете тоньше, чем яичная скорлупа. На долю этого слоя Земли приходится всего 5% объема и менее 1% массы всей планеты.

В составе земной коры ученые обнаружили оксиды кремния, щелочных металлов, алюминия и железа. Кора под океанами состоит из осадочного и базальтового слоев, она тяжелее континентальной (материковой). В то время как оболочка, покрывающая континентальную часть планеты, имеет более сложное строение.

Выделяют три слоя континентальной земной коры:

• осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);

• гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);

• базальтовый (10-35 км магматических пород).

Разрез земной коры. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Мантия

Под земной корой располагается мантия («покрывало, плащ»). Этот слой имеет толщину до 2900 км. На него приходится 83% от общего объема планеты и почти 70% массы. Состоит мантия из тяжелых минералов, богатых железом и магнием. Этот слой имеет температуру свыше 2000°C. Тем не менее большая часть вещества мантии сохраняет твердое кристаллическое состояние из-за огромного давления. На глубине от 50 до 200 км располагается подвижный верхний слой мантии.
 называется астеносфера («бессильная сфера»). Астеносфера очень пластична, именно из-за нее происходит извержение вулканов и формирование залежей полезных ископаемых. В толщину астеносфера достигает от 100 до 250 км. Вещество, которое проникает из астеносферы в земную кору и изливается иногда на поверхность, называется магмой («месиво, густая мазь»). Когда магма застывает на поверхности Земли, она превращается в лаву.

Ядро

Под мантией, словно под покрывалом, располагается земное ядро. Оно находится в 2900 км от поверхности планеты. Ядро имеет форму шара радиусом около 3500 км. Поскольку людям еще не удалось добраться до ядра Земли, о его составе ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы.

Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса).
ро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля.

Методические рекомендации

При изучении темы «Внутреннее строение Земли» у учащихся могут возникать трудности с запоминанием названий и очередности слоев земного шара. Латинские наименования будет намного легче запомнить, если дети создадут собственную модель Земли. Можно предложить ученикам выполнить модель земного шара из пластилина или рассказать о его устройстве на примере фруктов (кожура — земная кора, мякоть — мантия, косточка — ядро) и предметов, имеющих схожую структуру. Поможет в проведении урока учебник География. 5-6 классы О.А.Климановой, где вы найдете красочные иллюстрации и подробные сведения по теме.

---

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: rosuchebnik.ru

План

1. Земная кора (материковая, океаническая, переходная).

2. Главные составные части земной коры – химические элементы, минералы, горные породы, геологические тела.

3. Основы классификации магматических горных пород.

Земная кора (материковая, океаническая, переходная)

На основании данных глубинных сейсмических зондирований в толще земной коры выделяется ряд слоев, характеризующимися разными скоростями прохождения упругих колебаний. Из этих слоев три считаются основными. Самый верхний из них известен как осадочная оболочка, средний – гранитно-метаморфический и нижний – базальтовый (рис. ).

Рис. . Схема строения коры и верхней мантии, включая твердую литосферу

и пластичную астеносферу

Осадочный слой сложен в основном наиболее мягкими, рыхлыми и более плотными (за счет цементации рыхлых) породами. Осадочные породы обычно располагаются в виде пластов. Мощность осадочного слоя на поверхности Земли очень непостоянна и меняется от нескольких м до 10-15 км. Есть участки, где осадочный слой полностью отсутствует.

Гранитный-метаморфический слой сложен в основном магматическими и метаморфическими породами, богатыми алюминием и кремнием. Места, где отсутствует осадочный слой и гранитный слой выходит на поверхность называют кристаллическими щитами (Кольский, Анабарский, Алданский и др.). Мощность гранитного слоя 20-40 км, местами этот слой отсутствует (на дне Тихого океана). По данным изучения скорости сейсмических волн плотность пород у нижней границы от 6,5 км/сек до 7,0 км/сек резко меняется. Эта граница гранитного слоя, отделяющая гранитный слой от базальтового получила название границы Конрада.

Базальтовый слой выделяется в основании земной коры, присутствует повсеместно, мощность его колеблется от 5 до 30 км. Плотность вещества в базальтовом слое – 3,32 г/см³, по составу он отличается от гранитов и характеризуется значительно меньшим содержанием кремнезема. У нижней границы слоя наблюдается скачкообразное изменение скорости прохождения продольных волн, что говорит о резком изменении свойств пород. Эта граница принята за нижнюю границу земной коры и названа границей Мохоровичича, о чем говорилось выше.

В различных частях земного шара земная кора разнородна как по составу, так и по мощности. Типы земной коры – материковая или континентальная, океаническая и переходная. Океаническая кора занимает около 60%, а континентальная около 40% земной поверхности, что отличается от распределения площади океанов и суши (71% и 29% соответственно). Это связано с тем, что граница между рассматриваемыми типами коры проходит по континентальному подножию. Мелководные моря, такие как, к примеру, Балтийское и Арктические моря России, относятся к Мировому океану лишь с географической точки зрения. В области океанов выделяют океанический тип, характеризующийся маломощным осадочным слоем, под которым располагается базальтовый. Причем, океаническая кора значительно моложе континентальной – возраст первой составляет не более 180 – 200 млн. лет. Земная кора под континентом содержит все 3 слоя, имеет большую мощность (40-50 км) и называется материковой. Переходная кора отвечает подводной окраине материков. В отличии от континентальной здесь резко сокращается гранитный слой и сходит на нет в океан, а затем идет и сокращение мощности базальтового слоя.

Осадочный, гранитный-метаморфический и базальтовый слои вместе образуют оболочку, которая получила наименование сиаль – от слов силициум и алюминий. Обычно полагают, что в сиалической оболочке целесообразно отождествлять понятие о земной коре. Установлено также, что на всем протяжении геологической истории земная кора поглощает кислород и к настоящему она по объему на 91% состоит из него.

Главные составные части земной коры – химические элементы, минералы, горные породы, геологические тела

Вещество Земли состоит из химических элементов. В пределах каменной оболочки химические элементы образуют минералы, минералы слагают горные породы, а горные породы в свою очередь геологические тела. Наши знания о химии Земли, или иначе геохимии, катастрофически убывают с глубиной. Глубже 15 км наши знания постепенно сменяются гипотезами.

Американский химик Ф.В. Кларк совместно с Г.С. Вашингтоном, начав в начале прошлого века анализ различных пород (5159 образцов) опубликовал данные о средних содержаниях около десяти наиболее распространенных элементов в земной коре. Франк Кларк исходил из того положения, что твердая земная кора до глубины 16 км состоит на 95% из изверженных пород и на 5% из осадочных пород, образованных за счет изверженных. Поэтому для подсчета Ф.Кларк использовал 6000 анализов различных горных пород, взяв их среднее арифметическое. В дальнейшем эти данные дополнялись средними данными содержаний других элементов.Оказалось, что наиболее распространенными элементами земной коры являются (вес. %): O – 47,2; Si – 27,6; Al – 8,8; Fe – 5,1; Ca – 3,6; Na – 2,64; Mg – 2,1; K – 1,4; H – 0,15, что в сумме составляет 99,79%. Эти элементы, (кроме водорода), а также углерод, фосфор, хлор, фтор и некоторые другие называют породообразующими или петрогенными.

Впоследствии эти цифры неоднократно уточнялись различными авторами (табл. ).

Таблица

Сравнение различных оценок состава земной коры континентов,

вес. %

Тип коры	Верхняя часть континентальной коры				Континентальная кора
Автор Оксиды	Кларк,1924	Гольдшмидт, 1938	Виноградов, 1962	Ронов и др., 1990	Ронов и др., 1990
SiO2	60,3	60,5	63,4	65,3	55,9
TiO2	1,0	0,7	0,7	0,55	0,85
Al2O3	15,6	15,7	15,3	15,3	16,5
Fe2O3	3,2	3,1	2,5	1,8	1,0
FeO	3,8	3,8	3,7	3,7	7,4
MnO	0,1	0,1	0,1	0,1	0,15
MgO	3,5	3,5	3,1	2,9	5,0
CaO	5,2	5,2	4,6	4,2	8,8
Na2O	3,8	3,9	3,4	3,1	2,8
K2O	3,2	3,2	3,0	2,9	1,4
P2O5	0,3	0,3	0,2	0,15	0,2
Сумма	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Средние массовые доли химических элементов в земной коре получили название по предложению академика А. Е. Ферсмана кларков. Последние данные по химическому составу сфер Земли сведены в следующую схему (рис).

Все вещество земной коры и мантии состоит из минералов, разнообразных по форме, строению, составу, распространенности и свойствам. В настоящее время выделено более 4000 минералов. Точную цифру назвать невозможно потому, что ежегодно число минеральных видов пополняется 50-70 наименованиями минеральных видов. Например, на территории бывшего СССР открыто около 550 минералов (в музее им. А.Е.Ферсмана хранится 320 видов), из них более 90% в ХХ веке.

Минеральный состав земной коры выглядит следующим образом (об. %): полевые шпаты — 43,1; пироксены — 16,5; оливин — 6,4; амфиболы — 5,1; слюды — 3,1; глинистые минералы — 3,0; ортосиликаты – 1,3; хлориты, серпентины — 0,4; кварц – 11,5; кристобалит — 0,02; тридимит — 0,01; карбонаты — 2,5; рудные минералы — 1,5; фосфаты — 1,4; сульфаты — 0,05; гидроксиды железа — 0,18; прочие — 0,06; органическое вещество — 0,04; хлориды — 0,04.

Эти цифры, конечно же, весьма относительны. В целом, минеральный состав земной коры наиболее пестр и богат по сравнению с составом более глубоких геосфер и метеоритов, вещества Луны и внешних оболочек других планет земной группы. Так на луне выявлено 85 минералов, а в метеоритах – 175.

Природные минеральные агрегаты, слагающие самостоятельные геологические тела в земной коре называются горными породами. Понятие «геологическое тело» — это разномасштабное понятие, оно включает объемы от кристалла минерала до континентов. Каждая горная порода образует в земной коре объемное тело (слой, линза, массив, покров…), характеризующееся определенным вещественным составом и специфическим внутренним строением.

В русскую геологическую литературу термин «горная порода» был введен в конце ХVIII века Василием Михайловичем Севергиным. Изучение земной коры показало, что она сложена различными горными породами, которые по происхождению можно разделить на 3 группы: магматические или изверженные, осадочные и метаморфические.

Прежде, чем перейти к описанию каждой из групп горных пород в отдельности, необходимо остановиться на их исторических взаимоотношениях.

Принято считать, что первоначально земной шар представлял расплавленное тело. Из этого первичного расплава или магмы, и образовалась путем остывания твердая земная кора, в начале сложенная целиком магматическими горными породами, которые следует рассматривать как исторически наиболее древнюю группу горных пород.

Лишь в более позднюю фазу развития Земли могли возникать породы иного происхождения. Это стало возможным после возникновения всех внешних ее оболочек: атмосферы, гидросферы, биосферы. Первичные магматические породы под их воздействием и солнечной энергии разрушались, разрушенный материал перемещался водой и ветром, сортировался и вновь цементировался. Так возникли осадочные породы, являющиеся вторичными по отношению к магматическим, за счет которых они образовались.

Материалом для образования метаморфических пород служили как магматические породы, так и осадочные. В результате различных геологических процессов происходило опускание крупных участков земной коры, в пределах этих участков шло накопление осадочных пород. Нижние части толщи в ходе этих опусканий попадают на все большие глубины в область высоких температур и давлений, в область проникновения из магмы различных паров и газов и циркуляции горячих водяных растворов, привносящих в породы новые химические элементы. Итогом этого и является метаморфизм.

Распространение этих пород неодинаково. Подсчитано, что литосфера на 95 % сложена магматическими и метаморфическими породами и только 5 % составляют осадочные породы. На поверхности распределение несколько иное. Осадочными породами покрыто 75 % земной поверхности и только 25 % приходится на долю магматических и метаморфических пород.

Источник: studfile.net

Состав земной коры

Земная кора покрывает земной шар снаружи и выглядит как твердая, относительно тонкая и хрупкая ее оболочка. С внешней стороны эта оболочка граничит с гидро- (океанические ее участки) и атмосферой (соответствующие поверхностям материков). Внутренняя ее граница соответствует условной границе, носящей имя А. Мохоровичича, выделившего и описавшего ее,. В основе отграничения коры от подлежащей мантии лежит резкое, скачкообразное снижение при переходе в нее снизу скорости распространения так называемых упругих волн, обнаруженное хорватским ученым в ходе проводимых их геофизических исследований. Природа изменения сейсмической активности на границе Мохоровичича обусловлена изменением физических свойств и химического состава образующих эти структуры пород.

По происхождению, то есть, по способу формирования выделяют несколько типов горных пород, образующих соответствующие слои коры Земли: магматические, образовавшиеся из застывшей магмы, осадочные, являющиеся результатом осаждения минералов под водой и на суше, и метаморфические, образованные воздействием высоких температур на породы первых двух типов при их погружении вглубь.

По природе осаждаемого вещества осадочный тип горных пород подразделяется на органический и неорганический виды. Неорганические осадки, в свою очередь, подразделяются на обломочные, образованные выветриванием, и хемогенные, являющиеся результатом осаждения веществ, растворенных в воде земных водоемов. Толщина осадочного слоя коры варьирует в широких пределах, что связано с неравномерным распределением осадка. Осадочные породы лежат, как правило, слоями, или пластами, достигающими в условиях, благоприятных для их формирования(впадины, низменные поверхности), мощности 20-25 километров. Представлены песчаными, карбонатными горными породами (известняк, мел, песчаник и др.), торфом, каменным углем, нефтью, представляющими ценность для человека и потому причисленными к категории полезных ископаемых, отложениями различных солей на территориях бывших и существующих водоемов, также имеющими хозяйственное значение.

Горные породы как магматического, так и метаморфического происхождения формируют слои земли, получившие название гранитных и базальтовых. Образованы они такими горными породами как гранит, более плотный метаморфического генеза базальт, а также залежами андезита, диорита, габбро, пемзы. Толщина этих слоев по поверхности Земли распределена также неравномерно. В участках, исторически благоприятных для их формирования, достигает 15-20 км; если же условия тому не способствовали, то могут отсутствовать вовсе.

Различия в вертикальной структуре корковой оболочки Земли, варьирование мощностей залегания составляющих ее слоев горных пород послужило для науки поводом классифицировать ее по этому признаку с выделением нескольких типов. Наиболее простая из существующих классификаций выделяет в корковом слое Земли два типа: океанический и материковый (континентальный).

Материковая земная кора

Границы залегания земной коры материкового типа не соответствуют географическим границам материков. Кора, имеющая материковое строение, распространяется за его пределы и на некотором протяжении покрыта водами мирового океана. Эти ее участки называются шельфами. К примеру, на территории России Азовского и Белого морей выполнено корой континентального типа, а не океанического.

Структура материковой коры образована тремя слоями:

• Верхний слой образован осадочным типом горных пород и называется осадочным;
• Средний, гранитный слой образован породами, имеющими магматическое и метаморфическое происхождения, близкими по составу к минералу граниту;
• Нижний, базальтовый слой, образован непосредственно базальтом и некоторыми другими породами его типа, образовавшимися в результате термического метаморфоза других, преимущественно, магматических и определенного количества осадочных.

Толщина материковой коры варьирует в широких пределах: от 20-25 км в под островными архипелагами до 70 км под молодыми системами горных массивов.

Мощность гранитного слоя в тех участках континентальной коры, где ее толщина велика, достигает 20-25 километров.

Горные породы, образующие нижележащий базальтовый слой, отличаются повышенной плотностью и химическим составом. Поэтому между ним и гранатовым слоем на основании геофизических исследований была выделена граница Конрада, при пересечении которой скорость распространения упругих волн резко возрастает на 0.5 м/с. Базальтовые породы содержат больше железа, кальция и магния.

Масса все земной коры составляет 0,473% общей массы планеты, что, по научным данным, оценивается в 2.8 * 10 19 тонн. На долю материковой коры приходится 79% этой массы, на долю океанической, соответственно, 21%.

Определение химического состава континентальной части коры Земли лежит в области компетенции специально выделенной под эту цель отрасли науки — геохимии. На начальных этапах ее формирования перед учеными стоял ряд фундаментальных задач, решение которых представляло определенную сложность. Земная кора, в частности, континентальная ее часть, крайне неоднородна, поэтому было введено понятие среднего состава. Средний состав предполагалось определить для участков, находящихся на поверхности материков. Первые результаты в виде средних величин содержания определенных химических элементов в коре земли были получены американским ученым Ф.У. Кларком. Впоследствии числа, выражающие средние содержания определенных химических элементов, были названы в его честь кларками. Однако, научное сообщество отнеслось к методам, используемым ученым и полученным им значениям крайне неоднозначно, поэтому научный поиск был продолжен.

Методы немецкого химика и геолога В.М. Гольдшмита базировались на предположении о том, что осадки растаявших ледников являются отражением химического состава горных пород, образующих корковый слой материка, ведь ледники, сползая по горному склону, равномерно соскабливают, соскребают породу. Гольдшмит определил среднее содержание химических элементов в ленточных глинах Балтийского моря, которые образовались в местах существовавшего в прошлом времени ледника после его таяния, и получил числовые значения, близкие к кларковым числам.

Таким образом, результаты были верифицированы.

Океаническая земная кора

Между участками континентальной и океанической коры выделяют промежуточные, переходные зона, распространяющуюся в пределах мирового океана и покрытую водой. Непосредственной океанический тип коры встречается там, где толщина водного слоя начинает превышать 4 километра.

Толщина коры этого типа невысока и в разных частях донной поверхности мирового океана варьирует в пределах 5-7 километров.

В отличие от континентальной коры, в структуре коры океанической практически отсутствует гранатовый слой, а слой осадочных горных пород очень тонок, его мощность не превышает одного километра. Он представлен песчаником, отложениями органического генеза и известняковой породой, которая на глубине 4.5-5 км исчезает, замещаясь кремний-содержащими глубоководными глинами.

Состав второго слоя до настоящего времени не определен, поэтому в научном мире было принято решение временно, до определения состава, так и именовать его вторым. По толщине в структуре земной коры океанического типа преобладает базальтовый слой, имеющий с одноименным слоем коры материковой приблизительно одинаковую скорость распространения упругих волн.

Этот сравнительно молодой тип коры постоянно обновляется за счет непрерывного его образования на границах плит: в хребтах мирового океана, а затем, спускаясь с их склонов, поглощается земной мантией. Сам процесс опускания, «сползания» масс горной породы с краев тектонических плит в частично расплавленную мантийную астеносферу с последующим в ней расплавлением носит название субдукции. Относительное постоянство толщины океанической коры обусловлено существующим равновесием между ее образованием и расплавлением.

Ниже базальтового слоя расположен комплекс каналов, по которым базальтовая лава поступает и изливается на поверхность коры. Эти каналы именуются дайками, а образуемая ими система, соответственно, дайковой системой. Фрагменты базальта, соскальзывающие с тектонических плит в астеносферу мантии, называются экголитами. Они погружаются в мантию, как бы утопая в ней, потому как базальт имеет большую плотность и массу, чем породы, образующие слой мантии.

По оценкам ученых, океаническая кора существует на Земле более 100 миллионов лет, самые древние ее участки достигают возраста более 150 миллионов лет (дно Пиджафетской впадины в Тихом океане).

Готовые работы на тему:

Строение и состав земной коры

Источник: sciterm.ru