На что делится литосфера
Внутренняя структура Земли [вместе с ее составом] является одним из первых предметов, которые учащиеся изучают в школе по географии / геологии. Это дает нам приблизительное представление о далеком прошлом Земли и о том, как жизнь, как мы знаем сегодня, появилась на этой планете.
Поскольку невозможно непосредственно наблюдать глубины планеты, наше текущее понимание этого вопроса полностью основано на топографических исследованиях поверхности и анализе вулканических выбросов и сейсмических волн.
Землю можно просто разделить на три слоя: кору, мантию и ядро, но другие слои также распознаются благодаря своим уникальным химическим свойствам и плотности. Ниже приведены важные слои земли, которые вы должны знать.
Земная кора
Схема среза внутренней структуры земли | Изображение предоставлено USGS
Корка делится на два типа; океаническая кора и континентальная кора. Линия или граница, которая разделяет эти два, называется разрывом Конрада.
Океаническая кора
Океаническая кора простирается от 5 до 10 км ниже морского дна. Он в основном состоит из мафических пород (базальт) и часто упоминается как Сима (силикат магния). Плотность океанической коры составляет около 3 г / см3.
Океаническая кора непрерывно формируется в середине океанических хребтов в процессе, называемом распространением морского дна. Когда магма поднимается из разлома, она распространяется и постепенно остывает, превращаясь в новую океаническую кору. Возраст океанической коры можно определить по ее удаленности от срединно-океанических хребтов.
Из-за этой «переработки» океанической коры они намного моложе континентальной коры. Самой древней сохранившейся океанической коре около 340 миллионов лет, в то время как континентальной коре в некоторых регионах столько же лет, сколько и самому возрасту Земли.
Континентальный разлом
Континентальная кора полностью состоит из скалистых пород, таких как гранит. Он толще (30-50 км), чем океаническая кора, но также менее плотен (2,7 г / см3). Как и океаническая кора, континентальная кора образована тектоникой плит, но гораздо менее разрушена.
Верхняя мантия
Прямо под земной корой лежит мантия, которая разделена на два основных слоя; верхняя и нижняя мантия. Мантия в целом составляет около 84% объема земли.
Граница, которая отделяет земную кору от верхней мантии, называется разрывом Мохоровича (для краткости Мохо), однако она не обнаружена на одинаковой глубине. Мохо был обнаружен хорватским сейсмологом Андрией Мохоровичем в 1909 году.
В этом слое расположены две механически разные области, а именно литосфера и астеносфера.
Литосфера
Континентальная литосфера состоит в основном из фельсиковых пород (пород с высоким содержанием кремнезема). Океаническая литосфера, с другой стороны, почти полностью состоит из перидотита (ультрамафитовой породы с низким содержанием кремнезема) и более плотной, чем континентальная литосфера.
Астеносфера
Астеносфера показана на границе субдукции
Под литосферой лежит гораздо более плотный и механически слабый слой астеносферы. Хотя этот слой обычно располагается где-то между глубинами 80 и 200 км, в некоторых регионах он может простираться на 700 км ниже поверхности Земли.
Проще говоря, жесткая астеносфера «плавает» на вершине пластичной астеносферы, заставляя тектонические плиты двигаться. Геологические виды деятельности, такие как землетрясения и извержения вулканов, обычно связаны с тектоникой плит.
Переходная зона
Переходная зона представляет собой отчетливый слой в мантии Земли между глубинами 410 км и 660 км ниже поверхности. Здесь из-за высокой температуры и давления породы становятся более плотными и претерпевают структурные изменения (кристаллизация).
Исследования показали, что переходная зона мантии содержит столько же воды, сколько и океаны Земли. Однако вода существует там только в форме гидроксид-ионов. На глубинах 525-660 км гидроксид-ионы улавливаются минералами из оливина, такими как вадслиит и рингвудит.
Нижняя мантия
Между переходной зоной и ядром лежит нижняя мантия. Он простирается от 660 км до примерно 2900 км ниже поверхности Земли. Температура в нижней мантии колеблется от 1900 до 2630 К, в зависимости от глубины. Хотя эта область намного горячее и плотнее верхней мантии, она гораздо менее пластична.
Нижняя мантия в основном состоит из минералов, таких как кальциево-силикатный перовскит и ферропериклаз, оба происходят из рингвудита.
На основе сейсмической модели Предварительная эталонная Земля (PREM) нижняя мантия может быть разделена на три секции; самая верхняя нижняя мантия, средне-нижняя мантия и слой D ”.
Граница Ядро-Мантия
Внутренняя структура Земли
Внешнее ядро
Внешнее ядро простирается от 2900 км до примерно 5150 км ниже поверхности Земли. Несмотря на то, что точную температуру ядра Земли практически невозможно измерить, по оценкам, она находится где-то между 3000 К и 4500 К вблизи ее верхних областей. Он может подняться до 8000 К вблизи своей границы с внутренним ядром.
Внешнее ядро, по-видимому, имеет очень низкую вязкость, что вызывает сильную конвекцию в этой области. Согласно теории динамо, жидкое никель-железное внешнее ядро - то, что питает магнитное поле Земли. Средняя напряженность магнитного поля внешнего ядра (2,5 миллисела) примерно в 50 раз выше, чем у поверхности.
Внутреннее ядро
В отличие от жидкого внешнего ядра, внутреннее ядро Земли является твердым и имеет общий радиус 1220 км. Его расчетная температура близка к 5700 К, аналогично температуре внешней поверхности Солнца. Хотя температуры во внутреннем ядре намного превышают температуру плавления железа, он остается твердым из-за сильного давления, оказываемого остальной частью земли.
Поскольку внутреннее ядро соединено с жидким внешним ядром, оно может вращаться с несколько иной скоростью, чем остальные. Эта теория была подтверждена исследованием, проведенным в 2005 году.
Анализируя разрывы в сейсмических волнах, исследователи смогли сделать вывод, что внутреннее ядро Земли фактически вращается быстрее, чем остальная часть Земли, примерно на 0,3–0,5 градуса в год, что в 50 000 раз превышает тектоническое движение плиты.
Внутреннее ядро растет примерно на 1 мм / год. Поскольку тепло от внешнего ядра передается в мантию, это заставляет внутреннюю часть жидкой области замерзать или затвердевать, а внутреннее ядро толкаться вверх.
Внутреннее Внутреннее Ядро
В 2015 году, изучая эхо землетрясений, исследователи получили ранее неизвестные сведения о внутреннем ядре Земли. Исследование предполагает, что есть внутренний слой во внутреннем ядре. Он дублирован как внутреннее внутреннее ядро. Этот слой отличается от внутреннего ядра так же, как внутреннее ядро отличается от внешнего ядра.
На что делится литосфера
Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, ее толщина составляет 5-10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.
Из геометрических соображений понятно, что в одной точке могут сходиться только три плиты. Конфигурация, в которой в одной точке сходятся четыре или более плит, неустойчива, и быстро разрушается со временем.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра. С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания плит меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.
Более 90 % поверхности Земли покрыто 14-ю крупнейшими литосферными плитами:
Совокупность неровностей земной поверхности образуют ее рельеф.
Формы рельефа различаются по размерам, происхождению, истории развития. Рельеф земли, правильнее будет сказать, земной поверхности является результатом сложного взаимодействия внутренних и внешних сил. Внутренние силы, энергия которых обеспечивается за счет внутренней энергии самой Земли, создают крупные неровности. Внешние силы эти неровности сглаживают, создавая более мелкие неровности.
В пределах суши распределение горных и равнинных территорий определяется строением земной коры. На платформах, в связи с горизонтальным залеганием горных пород, расположены равнины. В складчатых областях горные породы залегают в виде складок, и в рельефе им соответствуют горы.
Литосфера Земли
Глоссарий
Астеносфера — расположенный на глубине около 150-200 км частично расплавленный, находящийся в вязком состоянии слой.
Лава — лишенная газов, застывшая на поверхности Земли магма.
Магма — огненная масса в слое астеносферы, расплавленная, содержащая большое количество газов.
Литосферные плиты — гигантские участки земной коры, свободно перемещающиеся по вязкому слою мантии.
Области складчатости — участки земной коры между плитами литосферы, находящиеся в относительном движении, в рельефе им соответствуют горные системы суши и дна морей.
Определение литосферы
Литосферой (λίθος – «камень» и σφαίρα – «шар») называют твердую земную оболочку, которая полностью покрывает планету, защищая ее от достигающей 60000 °С температуры раскаленного ядра. Литосфера расположена между атмосферой и гидросферой сверху и астеносферой снизу. Толщина твердой оболочки Земли не однородна, и на различных участках составляет от десятков до нескольких сотен километров.
Пангея
Несмотря на солидный возраст, формирование планеты не окончено до сих пор. И тонкая поверхность коры, что является домом для человека, растений и животных, и горячие недра находятся в постоянном движении. Меняются очертания материков, рельеф местности, климатические условия.
Глядя на современные космические снимки планеты с очертанием шести отдельных континентов, сложно поверить, что около 250 миллионов лет назад на планете существовал единый сверхконтинент, носящий название Пангея.
В результате активных процессов в недрах планеты единый материк раскололся на современные континенты, которые, благодаря медленному, от 2.5 см до 7 см в год (по данным различных источников), движению тектонических плит за миллионы лет удалились на максимальное расстояние.
Поднимаясь на царапающие облака горы или спускаясь в недра океана, человек считает себя покорителем природы, но ни один рукотворный небоскреб не сравнился по высоте с горами, и ни один батискаф не спустился в самую глубокую Марианскую впадину.
Поверхность литосферы не сплошная, а представлена отдельными плитами, которые в некоторых местах находят друг друга, образуя горные хребты или расходятся, формируя морские впадины.
В строении литосферы ученые выделяют восемь крупных плит и значительное количество более мелких. Плиты не зафиксированы неподвижно, а медленно передвигаются по горячей и жидкой астеносфере, образуя в местах стыков пластин зоны сейсмической активности.
Крупнейшие тектонические плиты:
Строение литосферы
Если смотреть на Землю в поперечном разрезе вдоль полюсов, то можно выделить: земную кору, пограничный слой, мантию, ядро.
К литосфере относятся: земная кора, переходный слой и самый верхний, вязкий слой мантии.
Литосфера, о которой мы ведем сейчас речь — это всего лишь около 1% от радиуса земли, но именно этот 1% позволяет существовать жизни на планете.
Земная кора — самый верхний слой литосферы. В неоднородности земной коры можно убедиться, стоя на берегу и глядя на обрыв скромной реки, где слои различных пород находятся друг над другом. Найденные при раскопках полезные ископаемые (нефть, газ, железная руда, алмазы) рассказывают ученым о процессах, происходящих на планете миллионы лет назад.
Земная кора — не только самый верхний слой литосферы, но и самый тонкий — ее размер составляет от 80 километров на горных участках планеты до 30 км на равнинных. По типу земная кора делится на океаническую и материковую. Такое деление характерно только для Земли, на остальных планетах такого разделения нет, если верить показаниям космических зондов и планетоходов.
В коре материкового типа выделяют три слоя пород:
Океаническая кора состоит из осадочного и базальтового слоев.
Под земной корой, в точности повторяя ее очертания, и отделяя ее от мантии, расположен пограничный слой или поверхность Мохоровичича. Граница Мохоровичича представляет собой тонкий слой из пепла, который образуется в результате электроразрядных молний, протекающих в верхнем слое мантии.
Огромное давление между мантией и земной корой привело к тому, что слой пепла спрессовался и при пропускании сейсмических волн ведет себя как плотное, практически монолитное вещество. Поверхность Мохоровичича выполняет гидро-, электро- и теплоизоляционную функции.
Мантия делится на два слоя:
Ядро, жидкое снаружи и плотное внутри, состоит преимущественно из железа и никеля.
В верхнем слое мантии образуется раскаленная магма, ищущая свой выход через разломы в земной коре в местах соприкосновения тектонических плит. И именно в недрах обычный уголь под действием давления и температуры превращается в самый прочный (и к тому же драгоценный) камень — алмаз.
Способы изучения земной коры
Вы спросите, откуда ученым это известно? Ведь толщина земной коры составляет около 60-70 километров, а буровые установки, созданные человеком, достигли глубины чуть более 12 километров.
Вулканы — смертельно опасные, но в тоже время впечатляющие и завораживающие доказательства огненных процессов, происходящих в земных недрах. Преодолев сопротивление земной коры, на поверхность под давлением выбрасывается раскаленная магма, которая, остывая в атмосфере, превращается в реки лавы, несущие вулканические камни и газ, а с ними сведения для ученых о процессах, происходящих глубоко внутри Земли.
По линиям глубинных разломов земной коры расположены активные действующие вулканы. Тихоокеанское огненное кольцо, в которое входят вулканы Камчатки, Японии, Филиппинских островов, Индонезии, Мексики, Алеутских островов, Южной Америки и Огненной Земли дает ученым ответы на вопросы, а наблюдателям — незабываемое зрелище.
Но «дыхание» планеты и ее активную жизнь можно увидеть и на менее разрушительных примерах.
Среди древних городских развалин небольшого городка Поццуоли, расположенного на берегах Неаполитанского залива, в центре города есть остатки древнего храма и прилегающей к нему рыночной площади, построенных более двух тысяч лет назад, еще во времена Римской Империи. Даже невооруженным глазом заметно, что мраморные колонны изъедены морскими камнеточцами почти на 6 метров в высоту.
Из исторических хроник известно, что к XIII веку городская площадь опустилась ниже уровня моря. Однако произошло это не одномоментно, в результате землетрясения или другого катаклизма, а медленно, год за годом. В течение трех веков остатки зданий были затоплены,затем суша неспеша начала подниматься. К 1800 году руины вновь оказались выше уровня моря, и любознательные туристы могут своими глазами наблюдать уникальное явление брадисеймса, когда слой магмы настолько близко подходит к земной коре, что в результате подземных движений поверхность Земли поднимается и опускается.
Методические советы
С помощью наводящих вопросов и наглядного материала в виде таблиц и схем ребята узнают о движении литосферных плит, указывая на карте их границы.
Ребята схематически зарисовывают строение материковой и океанической коры.
Затем рассматривают образцы минералов различного происхождения, определяют отличия между представителями разных литосферных слоев.
Заключительный этап — тестирование по теме.
Темы докладов
Литосфера
Состав континентальной и океанической литосферы
Во-первых, мы должны отличать океаническую литосферу от континентальной литосферы. Эта дифференциация в основном связана с тем, что континентальные и океанические коры имеют очень разный минералогический состав.
Континентальная кора, представляющая верхнюю часть континентальной литосферы, в основном состоит из кислых магматических пород, таких как граниты. Океаническая кора, представляющая верхнюю часть океанической литосферы, в основном состоит из так называемых основных магматических пород, таких как базальты и габбро.
Однако разделение континентальной и океанической литосфер можно рассматривать и с точки зрения состава верхней мантии. Субконтинентальная литосферная мантия обеднена некоторыми химическими элементами по сравнению с океанической литосферной мантией, состав которой близок к составу ранней мантии.
Температура и толщина литосферы
Однако эта толщина может значительно варьироваться в разных точках земного шара в зависимости от температуры мантии: в регионах с «холодной» мантией, таких как старые континентальные коры (кратоны), литосфера будет толще, достигая 200 километров, в то время как в районах с «горячей» мантией литосфера может быть чрезвычайно тонкой. На океанических хребтах, например, там, где формируется океанская литосфера, толщина литосферы составляет всего около десяти километров! В науках о Земле температура обычно тесно связана с возрастом, поэтому океаническая литосфера постепенно утолщается по мере охлаждения, перемещаясь от хребта (где он создается) в зоны субдукции или на окраинах континентов. По мере охлаждения и уплотнения океаническая литосфера становится более плотной и имеет тенденцию постепенно опускаться. Таким образом, океанический фундамент глубже в самых старых областях и мельче на уровне хребтов.
Тектоника и литосферные плиты
Если в коллективном бессознательном, тектоника плит обычно суммируется как континенты, плывущие как лодки на мантии, оживленные течениями, то реальность более тонкая. Фактически, вся кора + литосферная мантия движется над астеносферной мантией благодаря реологическим законам, которые управляют механическим поведением горных пород. Эти реологические законы тесно связаны с давлением и температурой. В теории тектоники плит речь идет о жестких литосферных плитах, перемещающихся над астеносферой. Эти движения возможны из-за различия в реологическом поведении между литосферой и астеносферой. В то время как литосфера достаточно жесткая в больших масштабах, астеносфера имеет более вязкое поведение, что позволяет развивать большие конвекционные ячейки.
Литосфера. Строение литосферы. Факторы рельефообразования
Содержание:
Внутреннее строение Земли
Эксперты – геологи допускают, что для внутреннего строения нашей планеты характерны следующие слои:
Строение литосферы
Термин «литосфера» был введен американским геологом Дж. Бареллом и свое происхождение берет от греческого слова «литос» — камень. Литосфера включает в себя земную кору и твердую часть мантии, соприкасающейся с астеносферой.
Земная кора – верхний слой литосферы, включающая в себя почти все элементы периодической таблицы Менделеева.
Континентальная кора – трехслойна. Верхний слой представлен осадочными породами, 2-ой — гранитом либо гнейсами, 3-ий состоит из базальта и остальных метаморфических пород. У океанической коры средний слой отсутствует. Возрастные показатели большей части пород материковой коры указывают на ее «преклонный» возраст относительно океанической коры.
В основе земной коры лежат горные породы и ископаемые. Горные породы представляют собой естественные соединения множества минералов. Выделяют 3 вида горных пород:
В недрах земли расположено скопление минералов и горных пород – полезные ископаемые. На поверхности или в земных недрах полезные ископаемые находятся в 3 физических состояниях: жидкие (нефть, мин. воды), твердые (руды, металлы), газообразные (природный газ). В зависимости от составляющих компонентов полезные ископаемые различают: горючие (газ, уголь), металлические (свинец, медь) и неметаллические( известняк, глина).
Исчерпаемый предел некоторых видов полезных ископаемых требует рационального использования в нуждах человечества.
Литосферные плиты и их движение
Литосфера состоит из массивных блоков – литосферных плит, движение которых видоизменяет очертания суши и океанов. Впервые предположение о перемещении частей земной коры выдвинул в начале XX века Альфред Вегенер. Исследования ученого указывали на возможность дрейфа материков, но как это происходит, ученому не удалось объяснить. В начале 40 –х годов было доказано, что изменение земной поверхности напрямую связано с движением литосферных плит.
Литосферные плиты в движении расходятся или двигаются навстречу друг другу. В местах столкновения материковых плит горные породы собираются в складки и формируются горные хребты. Так возникла горная система Гималаи. Если произошло сближение материковой и океанической плит, то вторая опускается под первую. Тяжелая, материковая плита возвышается с образованными по краям складками. Вблизи берега появляются подводные желоба. На границах, где расходятся литосферные плиты, образуются зоны растяжения. Эти участки характерны для тонкой коры дна океана, где возникают разрывы и трещины. Чаще в зонах растяжения расположены срединно-океанические хребты, для которых свойственны извержения. Через расколы на поверхность изливается вещество магмы, и образуются новые участки коры. Зоны растяжения существуют и на материках. На суше их называют рифтовыми разломами.
Земная поверхность представлена не только подвижными участками (сейсмические пояса), которые являются зонами повышенной сейсмичности и вулканизма. Существуют стабильные участки – платформы. Они расположены посередине тектонических плит, поэтому процессы на границах не оказывают влияние на них. На платформах находятся равнины.
Процессы, связанные с движениями литосферных плит, напрямую влияют на внешний облик земной поверхности.
Рельеф. Движущие силы рельефообразования
Рельеф – эта форма постоянно меняющейся поверхности Земли или совокупность неровностей Земли, различного происхождения, размера и возраста.
Трансформация земного рельефа происходит под влиянием внешних и внутренних сил. Они взаимосвязаны между собой. Эндогенные (внутренние) процессы образуют неровности поверхности, а экзогенные (внешние) путем разрушения выравнивают рельеф.
Внутренние процессы рельефообразования
Основной источник энергии эндогенных процессов – это энергия в недрах Земли. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают:
Тектонические движения – движение коры Земли под влиянием сил мантии.
Землетрясения – подземные толчки, приводящие к колебанию поверхности Земли. Ежедневно возникают в разных уголках планеты. Чаще всего на океанском дне и сейсмических поясах.
В зависимости от причин возникновения толчков, землетрясения бывают:
Место столкновение плит и непосредственный центр землетрясения называется его очагом ( гипоцентром). Место над очагом на поверхности земли – эпицентр. Именно в этом районе и происходят самые сильные разрушения.
Точно предугадать начало и место землетрясений невозможно. Сейсмология — наука, изучающая очаги землетрясений, ставит перед собой задачу примерного выяснения района и силы природного явления. Все данные регистрируются специальными приборами – сейсмографами. Мощность землетрясений определяют по 10 – бальной шкале Рихтера. За расчет единицы берется амплитуда колебательных волн. Чем больше ее показатель, тем сильнее будут толчки.
Вулканизм – природное явление, связанное с перемещением жидкой магмы к земной поверхности и излитием в виде лавы. Магма (расплавленное вещество) отличается от лавы тем, что содержит летучие вещества, которые на поверхности уходят в атмосферу. Извергаемые вещества формируют конусообразную гору – вулкан. Они могут быть действующими, потухшими и уснувшими, а также наземными и подводными. Расположены вулканы в основном в сейсмических зонах:
Внешние процессы рельефообразования
Основной источник энергии экзогенных процессов – это энергия на поверхности от солнечных лучей. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают:
Деятельность вод. Движение вод преобразуют рельеф до неузнаваемости. Они способны прорезать долины, каньоны и ущелья. Формируют овражно-балочный вид рельефа.
Изменяется рельеф и путем переноса большого количества песчаных частиц. Появление барханов и песчаных холмов заслуга деятельности ветра.
Деятельность ледников разнообразна: от сглаживания скал до образования водных холмов и гряд. Таяние ледников формирует песчаные равнины и ледниковые озера.
Формы поверхности Земли
Равнины — большие пространства со спокойным, плоским или холмистым рельефом и относительно небольшим колебанием относительных высот.
Равнины занимают более половины всей суши. По высоте над уровнем моря выделяют такие типы равнин: