Земля - 3-я планета от Солнца, расположенная между Венерой и Марсом. Она является самой плотной планетой Солнечной системы, крупнейшей из четырех и единственным астрономическим объектом, который, как известно, содержит жизнь. Согласно радиометрическому датированию и другим способам исследований, наша планета образовалась около 4,54 млрд лет назад. Земля гравитационно взаимодействует с другими объектами в космосе, особенно с Солнцем и Луной.
Земля состоит из четырех основных сфер или оболочек, которые зависят друг от друга и являются биологическими и физическими компонентами нашей планеты. Их научно называют биофизическими элементами, а именно гидросферой («гидро» для воды), биосферой («био» для живых существ), литосферой («лито» для суши или земной поверхности) и атмосферой («атмо» для воздуха). Эти основные сферы нашей планеты далее делятся на различные под-сферы.
Рассмотрим все четыре оболочки Земли более подробно, чтобы понять их функции и значение.
По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.
В океанах содержится более 97 % запасов воды на Земле. Остальная часть приходится на пресную воду, две трети которой находится в замерзшем состоянии в полярных регионах планеты и на снежных вершинах гор. Интересно отметить, что, хотя вода покрывает большую часть поверхности планеты, она составляет всего 0,023 % общей массы Земли.
Биосферу иногда считают одной большой - сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.
Атмосфера - это совокупность газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Большая часть нашей атмосферы находится вблизи земной поверхности, где она наиболее плотная. Воздух Земли на 79 % состоит из азота и чуть менее 21 % - из кислорода, а также аргона, двуокиси углерода и других газов. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. Другие планеты и Луна обладают очень разными атмосферами, а некоторые вообще не имеют таковой. В космосе нет атмосферы.
Атмосфера настолько распространена, что она почти незаметна, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров, которая покрывает всю нашу планету. Нижние 30 километров атмосферы содержат около 98 % всей ее массы.
Ученые утверждают, что многие из газов в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было мало или вообще не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другим элементом, таким как углерод (с образованием углекислого газа) или водород (с образованием воды).
Свободный кислород, возможно, был добавлен в атмосферу примитивными организмами, вероятно бактериями, во время . Позднее более сложные формы добавили больше кислорода в атмосферу. Кислороду в сегодняшней атмосфере, вероятно, потребовалось миллионы лет чтобы накопиться.
Атмосфера действует как гигантский фильтр, поглощая большую часть ультрафиолетового излучения и позволяя проникать солнечным лучам. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ, и может вызвать ожоги. Тем не менее солнечная энергия необходима для всей жизни на Земле.
Атмосфера Земли имеет . От поверхности планеты к небу идут следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. Вне экзосферы находится космос. Границы между атмосферными слоями четко не определены и изменяются в зависимости от широты и времени года.
Все четыре сферы могут присутствовать в одном месте. Например, кусок почвы будет содержать минералы из литосферы. Кроме того, будут присутствовать элементы гидросферы, представляющие собой влагу в почве, биосферы как насекомых и растений и даже атмосферы в виде почвенного воздуха.
Все сферы взаимосвязаны и зависят друг от друга, как единый организм. Изменения в одной сфере приведут к изменениям в другой. Поэтому все, что мы делаем на нашей планете, влияет на другие процессы в ее пределах (даже если мы не можем этого увидеть своими глазами).
Для людей, занимающихся проблемами , очень важно понимать взаимосвязь всех оболочек Земли.
В учебной литературе под «каменной оболочкой Земли» понимается одна из ее оболочек - литосфера. Она простирается от земной поверхности на глубину до 100-250 км под материками и до 50-300 км под океанами до астеносферного слоя, слоя «размягченных» пластичных пород. Литосфера включает в себя две составляющие: земную кору и верхний твердый слой мантии. Таким образом, земная кора - это твердая верхняя оболочка Земли, и она соотносится с литосферой как часть и целое.
Термин «земная кора» был введен в географическую науку австрийским геологом Э. Зюссом в 1881 г. (8) Помимо этого термина данный слой имеет и другое название - сиаль, составленное из первых букв наиболее распространенных здесь элементов - кремния (silicium, 26%) и алюминия (aluminium, 7,45%). Мощность земной коры колеблется в пределах от 5-20 км под океанами до 30-40 км под континентами, в горных районах - до 75 км. (10)
В своем строении земная кора неоднородна. В ней выделяют три слоя: осадочный, «гранитный» и «базальтовый». Поскольку «гранитный» слой примерно наполовину сложен гранитами, а 40% в нем занимают гранитогнейсы и ортогнейсы, более корректно его называть - гранитогнейсовый слой. Также и «базальтовый» слой, поскольку состав его довольно разнообразный, и преобладают в нем метаморфические породы основного состава (гранулиты, эклогиты), корректнее называть - гранулит-базитовый слой. Границей между гранитогнейсовым и гранулит-базитовым слоями является раздел Конрада. Нижняя граница земной коры выделяется довольно четко, что связано с возрастанием скорости продольных сейсмических волн в нижележащем слое мантии. Эта граница носит название - граница Мохоровичича в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича, впервые установившего ее.
В различных районах планеты строение земной коры также различно. В целом ее можно разделить на два типа: континентальная и океаническая.
Континентальный тип - мощность его от 35 - 45 км на платформах до 55-75 км в горных районах. Ее слагают три слоя: осадочный - от 0 км на щитах до 15-20 км в краевых предгорных прогибах и платформенных впадинах; гранитогнейсовый слой - мощностью в 20-30 км; гранулит-базитовый слой, мощность которого достигает 15-35 км.
Океаническая кора - значительно меньшей мощности, чем континентальная. В ее структуре также выделяют три слоя: осадочный с максимальной мощностью до 1 км, составленный из различных осадочных образований, большая часть которых находится в рыхлом состоянии и насыщена водой; базальтовый слой с прослоями карбонатных и кремнистых пород, мощностью 1-3 км; габбро-базальтовый слой с присутствием ультраосновных пород (пироксениты, серпентиниты), мощность которого колеблется от 3 до 5 км. Раньше считалось, что океаническая кора сложена лишь двумя слоями, без гранитного, однако после проведения подводного бурения и сейсмических исследований были получены более точные результаты.
Помимо основных выделяют два переходных типа: субокеанический и субконтинентальный.
Субконтинентальный тип - близок по строению континентальному и имеет распространение по окраинам материков и в областях островных дуг. Верхний слой - осадочно-вулканогенный мощностью 0,5-5 км; второй слой сложен гранитно-метаморфическими толщами и обладает мощностью до 10 км; третий слой - базальтовый, мощность которого колеблется от 15 до 40 км.
Субокеанический тип - близок по строению океанической коре, располагается в котловинах окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Черное моря). От океанической коры этот тип отличается значительно более мощным слоем осадочных пород, достигающим 10 км.
Вопрос о происхождении земной коры до наших дней остается неразрешенным окончательно, о чем говорит наличие различных гипотез ее формирования. Одним из наиболее обоснованных взглядов является принцип «зонной» плавки А.П. Виноградова. Суть его в следующем: вещество мантии находится в твердом равновесном состоянии, однако при изменении внешних условий (давление, температура) масса вещества переходит в жидкую подвижную форму и начинает перемешаться в радиальном направлении к поверхности Земли. По мере ее продвижения происходит дифференциация вещества: легкоплавкие соединения выносятся на поверхность, тугоплавкие остаются на глубине. Этот многократно повторявшийся в прошлом и не прекративший своей деятель-ности в настоящем процесс обусловил не только формирование земной коры, но и ее химический состав. В результате радиального выноса элементов слагались и слои земной коры: базальтовый образовался при выплавлении вещества мантии, формирование гранитного слоя связано с расплавлением метаморфических пород и их обогащением химическими элементами вследствие процесса дегазации. Этот процесс более активно протекал в геосинклинальных поясах, на континентах, о чем свидетельствует и большая мощность здесь гранитного слоя. В океанах же дегазация шла менее эффективно, о чем говорят и отсутствие гранитного слоя, и бедность океанических базальтов химическими элементами. Осадочный слой имеет несколько иное происхождение. Оказавшиеся на поверхности породы гранитного слоя подвергались воздействию внешних условий, особо важным из которых был и остается геохимический эффект жизнедеятельности организмов, о чем говорит большое содержание в осадочном слое окисленных форм серы, органического углерода, азота и др. Это воздействие проявляется как напрямую, так и опосредованно через влияние на условия, определяющие преобразования горных пород (кислотность / щелочность, количество кислорода и углекислого газа, наличие органических соединений и т.д.) (9)
Т.о. земная кора является верхней твердой оболочкой Земли; в ее строении выделяются три слоя: осадочный, гранитогнейсовый и гранулит-базитовый; по типу строения выделяют континентальную и океаническую кору, различающиеся мощностью и составом слоев, а также переходные - субокеаническую и субконтинентальную, имеющие сходства с основными типами, но обладающие в то же время и некоторой обособленностью.
Вспомните
Земная кора и ее устройство. Земная кора - самая верхняя каменная оболочка Земли. Она состоит из магматических, метаморфических и осадочных горных пород. На материках и под океанами она устроена по-разному. Поэтому различают континентальную земную кору и океаническую земную кору (рис. 42).
Они отличаются друг от друга по толщине и по строению. Континентальная кора более мощная - 35-40 км, под высокими горами - до 75 км. Она состоит из трех слоев. Верхний слой - осадочный. Он сложен осадочными породами. Второй и третий слои состоят из разнообразных магматических и метаморфических пород. Второй, средний слой, условно называют «гранитным», а третий, нижний - «базальтовым».
Рис. 42. Строение континентальной и океанической земной коры
Океаническая кора намного тоньше - от 0,5 до 12 км - и состоит из двух слоев. Верхний, осадочный слой, сложен осадками, покрывающими дно современных морей и океанов. Нижний слой состоит из застывших базальтовых лав и называется базальтовым.
Континентальная и океаническая кора на поверхности Земли образуют гигантские ступени разной высоты. Более высокие ступени - это материки, поднимающиеся выше уровня моря, более низкие - дно Мирового океана.
Литосфера. Как вы уже знаете, под земной корой располагается мантия. Слагающие ее породы отличаются от горных пород земной коры: они более плотные, тяжелые. Земная кора прочно скреплена с верхней мантией, образуя с ней единое целое - литосферу (от греч. «литое» - камень) (рис. 43).
Рис. 43. Соотношение литосферы и земной коры
Рассмотрите соотношение между земной корой и литосферой. Сравните их толщину.
Вспомните, почему в мантии есть слой пластичного вещества. Определите по рисунку глубину, на которой он залегает.
Найдите на рисунке границы раздвижения и границы столкновения литосферных плит.
Литосфера - твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии.
Под литосферой находится разогретый пластичный слой мантии. Литосфера как бы плавает по нему. При этом она перемещается в разных направлениях: поднимается, опускается и скользит горизонтально. Вместе с литосферой перемещается и земная кора - внешняя часть литосферы.
Рис. 44. Основные литосферные плиты
Литосфера не монолитна. Она разбита разломами на отдельные блоки - литосферные плиты (рис. 44). Всего на Земле выделяют семь очень больших литосферных плит и несколько более мелких. Литосферные плиты по-разному взаимодействуют между собой. Перемещаясь по пластичному слою мантии, они в одних местах раздвигаются, в других - сталкиваются друг с другом.
Вопросы и задания
Каменная оболочка Земли - земная кора — прочно скреплена с верхней мантией и образует с ней единое целое - . Изучение земной коры и литосферы позволяет учёным объяснять процессы, происходящие на поверхности Земли, и предвидеть изменения облика нашей планеты в будущем.
Земная кора, состоящая из магматических, метаморфических и осадочных горных пород, на материках и под океанами имеет разную толщину и строение.
В континентальной земной коре принято выделять три слоя. Верхний - осадочный, в котором преобладают осадочные породы. Два нижних слоя условно называют гранитным и базальтовым. Гранитный слой состоит преимущественно из гранита и метаморфических горных пород. Базальтовый слой - из более плотных пород, сравнимых по плотности с базальтами. Океаническая кора двухслойная. В ней верхний слой - осадочный - имеет небольшую мощность, нижний слой - базальтовый - состоит из горных пород базальтов, а гранитный слой отсутствует.
Мощность континентальной коры под равнинами составляет 30 50 километров, под горами - до 75 километров. Океаническая кора намного тоньше, её мощность от 5 до 10 километров.
Кора есть на других планетах земной группы, на Луне и на многих спутниках планет-гигантов . Но только Земля обладает корой двух типов: континентальной и океанической. На других планетах в большинстве случаев она состоит из базальтов.
Каменная оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, называется литосферой. Под ней находится разогретый пластичный слой мантии. Литосфера как бы плавает по этому слою. Мощность литосферы в разных областях Земли изменяется от 20 до 200 километров и более. В целом под континентами она толще, чем под океанами.
Учёные установили, что литосфера не монолитна, а состоит из . Они отделены друг от друга глубокими разломами. Выделяют семь очень крупных и несколько более мелких литосферных плит, которые постоянно, но медленно перемещаются по пластичному слою мантии. Средняя скорость их движения около 5 сантиметров в год. Некоторые плиты полностью океанические, но большинство имеют разные типы земной коры.
Литосферные плиты движутся относительно друг друга в разных направлениях: или отодвигаются, или, наоборот, сближаются и сталкиваются. В составе литосферных плит перемещается и их верхний «этаж» - земная кора. Благодаря движению литосферных плит меняется расположение на поверхности Земли материков и океанов. Материки то сталкиваются между собой, то отодвигаются друг от друга на тысячи километров.
Атмосфера Гидросфера Литосфера Ближайшая к Земле атмосфера, это воздушное пространство вокруг Земли. Атмосфера состоит из азота, кислорода, водяных паров и незначительного количества других газов. Благодаря атмосфере на нашей планете возникла жизнь. Растениям, животным и человеку для дыхания необходим кислород, который они получают из атмосферы. Моря, океаны, реки, озера, водохранилища, ледники образуют гидросферу прерывистую водную оболочку Земли. Без гидросферы жизнь на нашей планете была бы невозможна (тело человека на 65% состоит из воды!). Литосфера это твердая оболочка Земли, суша и дно океанов, ее образуют горные породы, а геологи называют земной корой.
В природе минералы встречаются и в чистом виде, но гораздо чаще они образуют соединения с другими минералами. Такие природные соединения минералов называют горными породами. Если внимательно рассмотреть найденный у моря или в горах камешек, то можно заметить, что часто он бывает разноцветным или в полоску из-за пронизывающих жилок, или пятнистый, или с разводами неправильной формы. Это происходит потому, что найденный камешек состоит из разных минералов, на которых оставили свои следы естественные природные процессы. Минералы отличаются цветом, твердостью, весом и составом. Из них, как из кирпичиков, состоит окружающий нас мир неживой природы
Минерал агат красивый поделочный камень, он считается полудрагоценным. Агат бывает голубовато- серым, темно-серым, белым. Уголь, как оказалось, родной брат блестящего драгоценного алмаза. Алмаз самое твердое вещество в мире. Красные кристаллы минерала гранат. Прозрачные кристаллы гранатов являются драгоценными камнями. Они обладают высокой твердостью, поэтому часто используются как абразивы (шлифовальные материалы). Люди научились синтезировать этот минерал.
Минерал сапфир драгоценный камень, давно использующийся в качестве украшений. Получают также синтетический бесцветный сапфир, кристаллы которого используются в микроэлектронике, инфракрасной технике и др. областях. Соль не только растворена в морской воде. Она встречается и в горах в виде кристаллов. Такая каменная соль называется галит. Это единственный минерал, который можно употреблять в пищу. Название происходит от греческого «галлос» морская соль. По цвету он преимущественно белый, бывает бесцветным. Иногда из-за примесей других минералов приобретает интенсивно синий или красный цвет. В соединении с кислородом кремний образует кварц самый распространенный минерал на Земле. К разновидностям кварца относятся всеми любимые полудрагоценные камни горный хрусталь, аметист, дымчатый топаз (раухтопаз), морион, халцедон, авантюрин, яшма, агат.
Группы по условиям их образования При извержении из недр Земли расплавленных горных пород образуются магматические породы. Это гранит, андезит, базальт, габбро, перидотит. Раскаленная масса поднимается по природным трещинам, постепенно остывает и затвердевает. Иногда расплавленные породы изливаются на поверхность Земли в виде лавы (при извержениях вулканов) и также застывают. 1. Магматические Гранитный массив. Горная порода гранит состоит из кварца, слюды и полевого шпата. Отвесная горная стена, сложенная магматической горной породой базальт. Базальт черного цвета. Базальты также занимают огромные площади дна океанов. Это ценный строительный и облицовочный материал.
2. Осадочные Из обломков древних пород, разрушаемых ветром и резкими перепадами температур, возникают осадочные породы. Такие обломки и песчинки часто вместе с остатками растений и животных накапливаются на дне океанов и морей. Это процесс очень длительный и непрерывный, поэтому на уже осевшие обломки и частицы постепенно наносятся следующие слои, под тяжестью которых нижние слои уплотняются. Образуются известняк, песчаник, гипс, глина, гравий, торф, уголь, нефть. Мелкие обломки кварца превращаются в песок строительный материал и сырье для стекла. Количество песка в мире огромно. И широко его применение. Каменный уголь важное полезное ископаемое. Используется в качестве топлива.
3. Метаморфические Если осадочные или магматические породы попадают на большую глубину, то под действием высоких температур и давления они сильно изменяются и превращаются в новые горные породы метаморфические. Таким способом из мягкого и рыхлого известняка образуется твердый мрамор, железная руда, сланцы. мрамор Железная руда сланцы
1. Строительство дорог, домов (гравий, песок, глина, известняк) 2. Украшение зданий, станций метро, изготовление памятников (мрамор, гранит, лабрадор) 3. Медицина (алмазная пыль, тальк) 4. Декоративные предметы и украшения 5. Искусство (природные красители – охра, киноварь, графит) 6. Изготовление посуды (глина, кварцевый песок) 7. Пища (галит – поваренная соль) 8.Сельское хозяйство (минеральные удобрения)
