Анатомия Земли: из чего состоит наша планета

Сведения о расположении структурных компонентов, слагающих нашу планету, об их физико-механических и химических особенностях нужны не только для гармоничного развития. Эти знания помогают рационально спланировать геологическую разведку для целесообразной добычи полезных ископаемых и предсказать сейсмические явления. Внутреннее строение Земли, кратко изложенное в статье, поможет разобраться в секретах формирования рельефа и появления жизни на земном шаре.

Расположение земных мантий

Человечество издревле задавалось вопросом, искало пути получения информации о том, из чего состоит земная кора.

К этой теме нельзя подходить однобоко.

Ведь без внешней оболочки не было бы ни жизни, ни представителей ученого мира, способных разбираться в теме. По всеобщему мнению геохимиков и геофизиков, существует 13 оболочек Земли, часть которых обволакивает снаружи планету, не давая воздушной массе улетучиваться в космическое пространство.

Границы геосфер, участвующих в структуре Земли, определены геофизическими методами. Они дают возможность на базе оценки волновых упругих колебаний и их отражения получить представление о характеристиках всех видов оболочек. С помощью геофизического оборудования сферические мантии планеты распределились по слоям.

Внешние слои

Стартовой внешней оболочкой считается межзвездное пространство, в котором курсируют метеоры. В нем находятся молекулы водорода и гелия в основном, в ограниченном объеме содержатся атомы азота, кальция, натрия. Между ближней границей этого слоя и Землей расстояние в 200 км.

Под межзвездным пространством находится стратосфера. В ней увеличена доля кислорода и азота в сравнении с предыдущей оболочкой. Ряд сегментов стратосферы плотно охвачен озоновым поясом.

Благодаря наличию стратосферы люди могут любоваться светящимися облаками и северным сиянием, происходят указанные явления на уровне около 100 км от дневной поверхности Земли. На расстоянии в 10-15 км расположена граница тропосферы, это необходимый для дыхания воздушный массив, насыщенный кислородом, парами воды, азотом, углекислотой, гелием и прочими благородными газами.

Под ней находится биосфера – зона, в которой обитает все живое, она захватывает часть земной коры, включает водные ресурсы.

Далее очередную мантию представляет гидросфера.

Если кратко изложить ее состав, то в нем участвуют водород с кислородом, кальций, хлор, натрий, магний и сера.

Твердые составляющие

Первой в числе твердых слоев земной коры выступает кора выветривания, хорошо изученная геологическими, геохимическими и геофизическими методиками. Внешняя ее часть представлена почвенно-растительным покровом, под ним расположена толща осадочных пород. Это самая тонкая оболочка в строении твердой составляющей земной коры.

Земная кора

Осадочный шлейф в прямом смысле послойно откладывался на земной поверхности на протяжении миллиардов лет.

Это несвязные и связные породы.

К первым относят пески разной зернистости, гравийно-галечниковые и щебенистые отложения, ко вторым – супеси, суглинки и переотложенные глины, метаморфические известняки и консолидированные песчаники.

Толщина верхней оболочки земной коры варьирует в зависимости от расположения, характерных в данной области геологических и сейсмических явлений от 5 до 50 км. Под ними находятся коренные породы: кайнозойские и мезозойские глины, ниже граниты, базальты и т.д. Реальная мощность составляющих земной коры, а также из чего они состоят, зависит от расположенной сверху своеобразной надстройки.

В минеральном составе так называемых скальных пород присутствует алюминий, кремний, натрий, кальций, калий, магний, в пустотах и кавернах содержится кислород и вода, накапливающаяся там десятки миллиардов лет.

Мантия

На глубине приблизительно в 50-75 км от земной поверхности в минеральном составе горных пород появляются соединения железа, магния, фосфора, суперпрочные комбинации углерода. Под глубинными зонами океанов может быть всего лишь 6-7 км, под горными вершинами, к примеру, Андами и Гималаями, толщина достигает 75 км.

Резкая смена минерального состава, как и агрегатного состояния компонентов происходит на глубине около 1200 км. На диаграммах, демонстрирующих последовательность геосфер в строении Земли в разрезе, этот мощный пласт обозначается ярко-желтым или оранжевым цветом. Геологические породы в этой зоне становятся расплавами, которые периодически вырываются наружу в виде лавы в период извержения действующих вулканов.

В среде геофизиков и геологов эта сфера Земли получила технический термин оливиновая, есть второе название – перидотитовая. Минеральная составляющая представлена кислородом, магнием, железом, кремнием. В химическом составе этого пояса Земли присутствуют ванадий, хром, никель, есть тяжелые металлы.

Представление о том, какие слои составляют земную кору, получено на основании исследования волн землетрясений, фиксированных сейсмографами. Чувствительные приборы регистрируют не только волны с самой короткой траекторией, но и те, что огибают планету полностью и отражаются от границ земных оболочек разной плотности. Есть предположение, что на глубине примерно 2450 км пролегает рудная оболочка, насыщенная марганцем, железом, титаном.

Ядро

С глубины в 2900 км начинается структурная составляющая, именуемая земным ядром. На схемах Земли в разрезе ее чаще всего делят на три части. О составе и реальном агрегатном состоянии компонентов ядра пока можно только строить догадки.

Каждая из 3 частей на диаграммах Земли по слоям изображена своим цветом по порядку, так ученые обозначают различия в минеральном составе, плотности, температуре.

Внешняя часть предположительно содержит железо и никель, различные соединения кобальта, серы, углерода, фосфора, хрома.

Ее предельной глубиной считается отметка в 4980 км.

Глубинами залегания переходной части ядра признают интервал 4980-5120 км. Ниже располагается центр, занимающий все до глубины в 6971 км.

Видео по теме:

Методы исследования

Получить представление о том, как устроена структурно планета, позволяют различные исследовательские методы.

Геологические способы изучения обеспечивают наиболее точные данные. Но они в основном повествуют об устройстве земной коры и частично о мантии.

Геологические способы изучения

Исследуют геологи разрезы шахт, карьеров, естественных минеральных обнажений, демонстрирующих наслоение четвертичной системы, т.е. последовательность пластов в осадочном шлейфе Земли, они бурят скважины, позволяющие судить о строении коры и получать образцы пород для детального изучения химических и физико-механических свойств.

Известные миру горные выработки вскрывают пласты на глубинах в 7,5-9,5 км. Единственная на планете сверхглубокая опытная скважина пробурена до 12 км. Запланировано ее дальнейшее углубление до 15 км с целью получения данных о том, из чего состоят слои Земли, да и чем они действительно представлены.

В регионах с сейсмической активностью и вулканической деятельностью о составе глубинных пластов судят по продуктам извержения, позволяющим исследовать химическое наполнение пластов, находящихся на глубинах в диапазоне 50-100 км.

Геофизические методики исследования

Основные данные о строении и свойствах оболочек Земли получают по геофизическим методикам. В изучении участвуют магнитометрические, гравиметрические и сейсмические способы исследований. По активности применения и точности сведений лидирует сейсмический вариант.

Сейсмическая методика базируется на регистрации колебаний земной коры, выдаваемых естественными явлениями и искусственными взрывами, ударными и вибрационными воздействиями. Ощутимо варьируют глубины расположения очагов землетрясений, они могут находиться как в 10 км от поверхности, так и в 700 км, например, в областях с характерными разломами по периметру Тихого океана.

Генерируемые очагами землетрясений сейсмические волновые колебания производят своеобразный рентген Земли в зоне, через которую проходят. Так ученые получают общее представление о среде. Могут вычислить ее плотность и предположить, в каком она пребывает агрегатном состоянии.

Сейсмические волны подразделяют на две категории: Р – самые быстрые, отличающиеся продольным вектором движения, S – относительно медленные, протекающие в поперечном направлении. Волны Р-категории испытывают горные пласты на растяжение и сжатие, изучают, насколько смещаются частицы исследуемой среды при движении вдоль волны. Они поставляют сведения о состоянии твердых и жидких составляющих земной литосферы.

Поперечные S-волны исследуют только твердые тела на предмет кручения и сдвига, причем в направлении, перпендикулярном волне. Кроме перечисленных видов есть еще длинные L-волны, относимые к разряду поверхностных колебаний. Они дают информацию о пластах, залегающих близко к земной поверхности. Их отличие – синусоидальный тип движения.

Сейсмические волны регистрируются специализированным оборудованием, записывающим полученную сейсмографами информацию. Располагают станции с такими устройствами на различных расстояниях от стимулирующего колебания очага, потому что такое расположение позволяет получать наиболее точные характеристики и корректировать их в зависимости от степени удаления. Полученные указанным способом показания предоставляют возможность оценить скорость распространения волн на различающихся глубинах.

У геофизиков не возникает вопросов о том, почему и зачем нужно изучать внутреннее строение. Эта ценная информация помогает буквально рассчитать назревающий очаг сейсмической или вулканической активности. Своевременное выявление позволит защититься от разрушающих, катастрофических последствий.

Видео по теме:

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Николай Рыбак/ автор статьи
Загрузка ...