Радиус мантии земли


Химический состав Земли

Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса (см. рисунок 1).

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см3.

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

Радиус мантии земли

Рис. 1. Химический состав Земли

Радиус мантии земли

Рис. 2. Внутреннее строение Земли

Ядро

 Ядро расположено в центре Земли (см.рис 3), его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (сравните: вода — 1 г/см3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля.

Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии.


Радиус мантии земли

Рис. 3. Строение Земли: ядро, мантия и земная кора

 

Мантия

 Мантия — геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83 % от объема нашей планеты (см. рис. 3). Нижняя ееграница располагается на глубине 2900 км. Мантия разделяется на менее плотную и пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой образуется магма (в переводе с греческого означает «густая мазь»; это расплавленное вещество земных недр — смесь химических соединений и элементов, в том числе газов, в особом полужидком состоянии); и кристаллическую нижнюю, тол- шиной около 2000 км.

Земная кора

 Земная кора — внешняя оболочка литосферы (см. рис. 3). Ее плотность примерно в два раза меньше, чем средняя плотность Земли, — 3 г/см3.


От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936).

Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка). Мощность литосферы колеблется от 50 до 200 км.

Ниже литосферы располагается астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °С. Она может пересекать границу Мохо, внедряясь в земную кору. Астеносфера — это источник вулканизма. В ней находятся очаги расплавленной магмы, которая внедряется в земную кору или изливается на земную поверхность.

Источник: moodle32.lms.tpu.ru

Строение Земли

Строение Земли

Строение земли.jpg
Рисунок 1. Строение Земли
Земля имеет в первом приближении форму шара (экваториальный диаметр — 12 754 км, а полярный — около 12 711 км) и состоит из нескольких оболочек, выделенных по химическим или реологическим свойствам.


центре расположено внутреннее ядро с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт внешнее ядро (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Над ним лежат 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а ещё выше — довольно тонкая твёрдая кора. Она тоже состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Представления о внутреннем строении Земли основываются на топографических, батиметрических и гравиметрических данных, наблюдениях горных пород в обнажениях, образцах, поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, и экспериментах с кристаллическими твёрдыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.
Внутреннее строение Земли можно сравнить с яйцом (земная кора — скорлупа, мантия — белок, ядро — желток).
Строение яйца.jpg
Рисунок 2. Сравнение строения Земли и яйца

Ядро

Ядро — центральная часть земного шара. В нём очень высокое давление и температура +4000 °С — +5000 °С. Ядро состоит из самого плотного и тяжёлого вещества, предположительно железа. На ядро приходится 30  % массы Земли, но только 15  % её объёма.

Ядро располагается на глубине более 2900 км и имеет радиус около 3550 км (внутреннее ядро — 1300 км, внешнее — 2250 км).


Внутренняя, твёрдая часть ядра как бы плавает во внешнем, жидком слое. Благодаря этому движению вокруг Земли возникает магнитное поле. Оно защищает жизнь на нашей планете от вредных космических лучей. На магнитное поле реагирует стрелка компаса.

Мантия

Мантия (от греч. «покрывало, плащ») — самая большая из внутренних оболочек Земли. На мантию приходится основной объём (более 80  %) и большая часть массы (почти 70  %) нашей планеты. Толщина мантии — около 2900 км.

Вещество мантии твёрдое, но менее плотное, чем вещество ядра. Давление и температура мантии (в среднем +2000 °С — +2500 °С) увеличивается с глубиной.

В верхней части мантии есть слой (астеносфера), где вещество частично расплавлено и пластично. По этому слою перемещаются твёрдые слои, лежащие выше. В составе мантии преобладают кислород, кремний и магний.

Земная кора

Земная кора — твёрдая и самая тонкая наружная оболочка Земли: её наибольшая мощность ( 8 – 40 км) в 90 раз меньше радиуса Земли. На долю земной коры приходится менее 1  % массы земного шара и около 5  % объёма.

В составе земной коры преобладают кислород, кремний, алюминий и железо. Температура в земной коре, начиная с глубины 20 – 30 км, постепенно возрастает в среднем на 3 °С на каждые 100 м.
Литосфера — это твёрдая оболочка Земли.


стоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.
Астеносфера — слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Кровля астеносферы лежит под материками на глубине 80 – 100 км, а под океанами 50 – 70 км и меньше, нижняя граница – на глубине 250 – 300 км, нерезкая. Астеносфера выделяется по геофизическим данным как слой пониженной скорости поперечных сейсмических волн и повышенной электропроводности. Все эти свойства астеносферы, по сравнению с литосферой, характеризуют ее как оболочку пониженной вязкости. Пониженная вязкость астеносферы обусловлена, по мнению ученых, высокой температурой, приводящей к частичному выплавлению базальтовой магмы.
Строениеземли.jpg

Изучение недр Земли

Геология — наука, которая занимается изучением внутреннего строения Земли, её происхождения и развития.

Тектоника — раздел геологии, изучающий строение земной коры и её изменения.

Внутреннее строение Земли изучено намного меньше, чем космическое пространство. Размеры планеты настолько огромны, что увидеть воочию и отобрать образцы пород на большой глубине крайне сложно. Состав самой верхней твёрдой оболочки планеты, на которой живут люди, изучен намного лучше. Земная кора состоит из разнообразных минералов и горных пород.


Исследования недр Земли с помощью бурения скважин

Геологи стремятся проникнуть как можно дальше вглубь Земли для того, чтобы изучить состав и строение горных пород. В этом им помогает метод бурения скважин. Бурение чаще всего производят для добычи из недр нефти, природного газа и воды, для инженерных работ, а также для поиска и разведки полезных ископаемых.
Первая программа бурения скважин в научных целях была осуществлена в СССР. В 1970 году недалеко от города Заполярный (Мурманская область) было начато бурение Кольской сверхглубокой скважины. Планировалось пробурить скважину глубиной 15 км. Но в 1991 г., достигнув максимально возможной на то время глубины в 12261 м, бурение прекратили. Дальше бурить не позволяли возможности используемой техники. Кольская скважина до сих пор остаётся самой глубокой в мире.

Сейсмический метод исследования недр

Сейсмические (от греч. «сейсмос» — колебание, землетрясение) волны, которые возникают во время землетрясений и при искусственных взрывах, вызывают колебания горных пород. Продольные волны вызывают колебания частиц горных пород вперёд-назад, поперечные — вправо-влево и вверх-вниз.

Такие колебания измеряются специальными приборами — сейсмографами. Сейсмограф — прибор для записи колебаний горных пород, вызванных землетрясениями, взрывами, вибрацией или др. причинами. Сейсмографы чертят кривые линии, которые показывают колебания частиц Земли — сейсмограммы. Сейсмограммы изучаются специалистами — сейсмологами.


Плотность горных пород влияет на скорость волн: в плотных горных породах скорость волн увеличивается, в менее плотных — уменьшается. В жидких средах распространяются только продольные волны. В результате сейсмических исследований было доказано, что Земля состоит из трёх основных оболочек: земной коры, мантии, ядра.

Горные породы

Земная кора состоит из разнообразных горных пород и минералов. Со многими из них мы часто встречаемся в повседневной жизни: поваренная соль, графит, тальк, пемза, мрамор и многие другие. Горные породы и минералы имеют разный состав, внешний вид, цвет.
Минералы – твердые природные образования, входящие в состав горных пород Земли, имеющие определенный химический состав и структуру.Горные породы обычно состоят из нескольких минералов.
Минералы.jpeg
Рисунок 3. Минералы и горные породы

Виды горных пород и минералов по происхождению:

1. Магматические.
2. Осадочные.
— Обломочные
— Химические
— Органические
3. Метаморфические.


Магматические горные породы – горные породы, образованные из магмы при ее охлаждении и застывании.

Магматические горные породы могут быть интрузивными (внутренними) и эффузивными (излившимися). Интрузивные горные породы образуются в глубинах земной коры при медленном застывании магмы. Примеры: гранит, габбро, оливинит. Эффузивные горные породы образуются при быстром застывании излившейся магмы (лавы). Примеры: базальт, пикрит, пемза.
Granit fluidalny z granatami.jpg

Рисунок 4. Гранит

Осадочные горные породы – горные породы, образованные путем оседания осадков на поверхности. Выделяют органические и неорганические (обломочные и химические) осадочные горные породы. Обломочные осадочные горные породы образуются путем разрушения (под силой ветра, воды) уже имеющихся горных пород. Примеры: гравий, пески, глина, галька.
Глина.jpg

Рисунок 5. Глина

Химические осадочные горные породы образуются из водных минеральных растворов (растворы, в которых содержатся различные вещества, соли). Примеры: поваренная соль.
Органические осадочные горные породы образуются при осаждении (отложении) органических остатков (скелетов, панцирей, стеблей растений). Со временем эти осадки цементируются и образуют осадочные горные породы на дне водоемов. Примеры: нефть, известняк, мел, доломин, уголь.


Каменный уголь.jpg

Рисунок 6. Каменный уголь

Метаморфические горные породы – горные породы, образованные путем изменения осадочных или магматических горных пород под воздействием давления, температур, времени и пр.

Исходная горная порода Метаморфическая горная порода
Песок Кварцит
Известняк Мрамор
Гранит Гнейс

Min.jpg
Рисунок 7. Мрамор

Источник: wiki.pskovedu.ru

Как образовалась столь сложная структура Земли

Происхождение планеты.

Обширное облако газа и пыли начало сжиматься в крупный шар. Силы гравитации притягивали большое количества вещества. Температура и давление в центе нарастали. Большое количество энергии породило термоядерный взрыв. Загорелась звезда.


Эта звезда вращалась и притягивала на свою орбиту небольшие соседние тела. Они слипались в комки.

Примечание

Земля образовалась из обломков звезд ранних поколений. Молекулы газа и частицы пыли объединялись. Образовывались глыбы и камни. Они состояли из частиц льда, железа и других веществ, которые были выброшены в космос. Силы притяжения сталкивали частицы и склеивали между собой.

Мелкие частицы соединялись в более крупные — планетезимали. Они сталкивались, разрушались и соединялись. Гравитация объектов росла, все больше вещества образовывалось. Появлялись раскаленные тела — прототипы планет.

Так постепенно возникло ядро планеты Земля.

Земля подвергалась бомбардировкам, сталкивалась с планетами, группами метеоритов. Один из таких ударов мог образовать Луну.

Энергия столкновения могла расплавить верхние слои земной коры и изменить геологию планеты. Земля могла расплавиться до самого ядра. Формирование твердой поверхности началось заново.

Неизвестно, в какой временной промежуток Земля обзавелась корой. Сегодняшняя кора по возрасту достигает 3,8 миллиарда лет. Большинство утесов изменилось под влиянием температур и давления.

Сейчас Земля покрыта несколькими большими жесткими плитами, которые постоянно движутся и трутся друг о друга. Это тектоника плит или платформ. Земные породы постоянно перемешиваются и преобразуются. Без таких процессов у планеты не было бы стабильного климата, запасов нефти и минералов.

Предположения о ядре

Ядро начинается на глубине 2890 км. Его радиус составляет 3470 км.

В ядре принято изображать два слоя: внутреннее ядра и внешнее. Но так было не всегда.

В начале времен планета Земля не обладала структурой. Затем железо и никель устремились к центру планеты. Как это произошло, точно неизвестно. Но есть предположение, что ядро образовалось внезапно, когда тяжелые вещества двигались вглубь планеты. Другие считают, что железо медленно проникало в ядро.

Ядро сформировалось, когда планете было 30-100 миллионов лет. Вихревые движения в жидком ядре запустили 3,5 миллиарда лет назад магнитное поле. Потом в промежутке от 1,5 до 1 миллиарда лет назад температура в центре ядра снизилась. В ядре произошла кристаллизация. Образовалось твердое ядро.

Примечание

Методы исследования структуры Земли

Представления о строении Земли, изучение процесса строятся на основании данных топографии, батиметрии и гравиметрии.

Определение

Научная дисциплина может рассматриваться как самостоятельный раздел картографии и геодезии.

Определение

Название дисциплины соединяет греческие термины «глубина» и «мера».

Данные батиметрии используют для навигации и научных изысканий.

Определение

Данные представляются схемами и таблицами.

Также представления о строении Земли формируются на основе наблюдения горных пород в обнажениях, образцах, которые подняли с больших глубин; анализа сейсмических волн и экспериментах с кристаллическими телами при температурах и давлениях, близких к недрам планеты.

Ядро исследуют с помощью анализа радиоактивных изотопов, которые содержаться в вулканических породах глубоко внутри Земли.

Вещества, которые входят в состав мантии, еще до конца не изучены, сведений мало. Ответы на вопросы находят путем выдвижения гипотез и лабораторных экспериментов.

Мантия находится глубоко под Землей. Самые глубокие буровые скважины не доходят до нее. При прорыве газов через земную кору образуются кимберлитовые трубки. Через них поступают мантийные породы и минералы.

Один из известных — алмаз.

Мантию можно исследовать с помощью нейтрино.

Определение

Эти частицы — разновидность антивещества, антинейтрино — выделяются в результате радиоактивного распада урана, тория и других радиоактивных изотопов глубоко под землей.

Анализ земной коры проводят с использованием кремния и алюминия. Их находят в континентальных областях. В сочетании с кислородом они дают гранит. Под океанским дном — базальтовые породы. В них преобладает кремний, магний и железо.

Но чистых образцов пород из мантии добыть не удалось.

Те породы, которые оказываются на поверхности — загрязнены.

При извержении вулканов выбрасываются сгустки мантии. В них содержится оливин и пироксен. В них много магния и железа.

Ученые пытаются узнать истину: строят предположения о составе мантии, используют косвенные доказательства. Они разработали детекторы для обнаружения антинейтрино. Человек становится ближе к пониманию основ.

Источник: wika.tutoronline.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.