Литосфера

Значение биосферы

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

«Литосфера. Земная кора»

Литосфера. Земная кора. 4,5 млрд. лет назад, Земля представляла собой шар, состоящий из одних газов. Постепенно тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру и уплотнялись. Легкие породы и минералы всплывали на поверхность, охлаждались и отвердевали.

Внутреннее строение Земли.

Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро — центр Земли, средний радиус которого около 3500 км (16,2 % объема Земли). Как предполагают, состоит из железа с примесью кремния и никеля. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии (5000 °С), внутренняя, по-видимому, твердая (субъядро). Перемещение вещества в ядре создает на Земле магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.

Ядро сменяется мантией, которая простирается почти на 3000 км (83 % объема Земли). Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная. Мантия состоит из трех слоев: слоя Голицына, слоя Гуттенберга и субстрата. Верхняя часть мантии, называемая магмой, содержит слой с пониженной вязкостью, плотностью и твердостью — астеносферу, на которой уравновешиваются участки земной поверхности. Граница между мантией и ядром называется слоем Гуттенберга.

Литосфера

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Состав земной коры: кислород (49 %), кремний (26 %), алюминий (7 %), железо (5 %), кальций (4 %); самые распространенные минералы — полевой шпат и кварц. Граница между земной корой и мантией называется поверхностью Мохо.

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной (материковой) отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км). Толщина континентальной коры на равнинах 35—45 км, в горах 70—80 км. На границе материков и океанов, в районах островов толщина земной коры составляет 15—30 км, гранитный слой выклинивается.

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования. Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Литосферные плиты

Земная кора находится в постоянном движении. Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер. На ее основе создана теория литосферных плит. Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из семи крупных и нескольких более мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые и подвижные участки.

Устойчивые участки земной коры — платформы — образуются на месте геосинклиналей, потерявших подвижность. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В зависимости от возраста фундамента выделяют древние (докембрийские) и молодые (палеозойские, мезозойские) платформы. В основании всех материков лежат древние платформы.

Подвижные, сильно расчлененные участки земной поверхности называются геосинклиналями (складчатыми областями). В их развитии выделяют два этапа: на первом этапе земная кора испытывает опускания, происходит накопление осадочных горных пород и их метаморфизация. Затем начинается поднятие земной коры, горные породы сминаются в складки. На Земле было несколько эпох интенсивных горообразований: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская. В соответствии с этим выделяют различные области складчатости.

Распространение и возраст платформ и геосинклиналей показывается на тектонической карте (карте строения земной коры).

Конспект урока «Литосфера. Земная кора». Следующая тема «Горные породы».

ТЕСТ

• Как называется твердая оболочка Земли?
  • литосфера +
  • наносфера
  • атмосфера
• Пангея — это…
  • имя древнегреческой богини плодородия
  • название единого континента, когда-то существовавшего на планете Земля +
  • название планеты в Крабовидной Туманности
• Что называют Тихоокеанским огненным кольцом?
  • пожары на нефтяных танкерах в Тихом океане
  • активные действующие вулканы,расположенные по линиям глубинных разломов земной коры +
  • рой светящегося планктона, видимый в Тихом океане ночью
• Какое еще явление свидетельствует о «дыхании» планеты?
  • космонавтика
  • тектоника
  • брадисеймс +
• Поверхность Мохоровичича расположена…
  • между земной корой и верхним слоем магмы +
  • между базальтовым и осадочными слоями земной коры
  • между нижним слоем магмы и земным ядром

#ADVERTISING_INSERT#

Из чего состоит земная кора

Строение литосферы под океанами и континентами отличается тем, что под океаническим дном нет гранитного слоя, так как океаническая кора во время своего формирования много раз подвергалась процессам плавления. Общими для океанической и материковой коры являются такие слои литосферы, как базальтовый и осадочный.

Таким образом, земная кора состоит в основном из горных пород, которые формируются во время остывания и кристаллизации магмы, по трещинам внедряющейся в литосферу. Если при этом магма не смогла просочиться на поверхность, то она сформировала такие крупнокристаллические горные породы, как гранит, габбро, диорит, вследствие ее медленного охлаждения и кристаллизации.

Что касается осадочных пород, то они в литосфере Земли образовались по-разному: обломочные появились в результате разрушения песка, песчаников и глины, химические сформировались благодаря различным химическим реакциям в водных растворах — это гипс, соль, фосфориты. Органические были образованы растительными и известковыми остатками – мел, торф, известняк, уголь.

Интересно, что некоторые породы появились из-за полного или частичного изменения их состава: гранит трансформировался в гнейс, песчаник – в кварцит, известняк – в мрамор. Согласно научным исследованиям, учёным удалось установить, что литосфера состоит из:

• Кислорода – 49%;
• Кремния – 26%;
• Алюминия – 7%;
• Железа – 5%;
• Кальция – 4%
• В состав литосферы входит немало минералов, самые распространённые – шпат и кварц.

Что касается структуры литосферы, то здесь различают стабильные и подвижные зоны (иными словами, платформы и складчатые пояса). На тектонических картах всегда можно увидеть обозначенные границы как устойчивых, так и опасных территорий. Прежде всего это Тихоокеанское огненное кольцо (расположено по краям Тихого Океана), а также часть Альпийско-Гималайского сейсмического пояса (Южная Европа и Кавказ).

Характеристика теорий

Существует несколько теорий тектонических плит. Наиболее популярной из них является гипотеза, выдвинутая А. Вегенером. Она основывалась на предположении, что много миллионов лет назад западная Африка и восточная часть Южной Америки были единым целым.

Вегенер внёс значительный вклад в развитие тектоники. Прежде всего, он утверждал, что литосферные блоки разной весовой категории с довольно жёсткой структурой расположены на астеносфере Земли. Внешняя мантия была весьма пластичной, вследствие чего тектонические плиты постоянно находились в хаотичном движении.

Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга. Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений. Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.

В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна. Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф. При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.

Кроме того, в своих научных исследованиях А. Вегенер уделял время изучению темы вулканов. Он рассматривал вопросы, касающиеся растяжения океанического дна и состава жидких веществ в недрах Земли.

Кроме А. Вегенера существенный вклад в развитие тектонической науки внёс Шмеллинг. В своих научных трудах он впервые открыл силу движения литосферных плит. Учёный установил, что главным движущим фактором является конвекция, при которой нижние земные слои с более высокой температурой поднимаются, а верхние постепенно остывают и проходят вниз к недрам Земли.

В настоящее время современная тектоническая наука включает в себя следующие основные положения:

• земная кора состоит из литосферы и астеносферы. Первая из них имеет более хрупкое строение, в то время как последняя — более пластичную;
• главной движущей силой тектонических (литосферных) блоков является конвекция, происходящая в астеносфере;
• структура земной поверхности представлена восемью крупными плитами. Кроме того, она включает в себя как средние, так и более мелкие блоки;
• чаще всего тектонические плиты самого малого размера располагаются между основными земными блоками;
• наиболее сейсмически активными участками являются те зоны, которые находятся на границе двух платформ;
• в процессе активного перемещения плит также принимают активное участие силы, подчиняющиеся теореме вращения Эйлера.

Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время. Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться. Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.

Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода. Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается. Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

Сейсмические колебания могут быть вызваны источниками двух видов: естественными и искусственными. Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более “тонкие” способы работы – генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка — одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры. Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км. Граница земной коры и нижележащей оболочки — мантии, получила название «поверхности Мохоровичича», по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.

Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100—200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2— 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом. Его толщина обычно равняется 200—300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой, а сам слой пониженных скоростей — астеносферой.

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли, глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см3, и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8—15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Сгибание литосферы

Литосфера не полностью жесткая, а обладает легкой эластичностью. Она прогибается, когда на нее воздействует дополнительная нагрузка или наоборот выгибается, если степень нагрузки ослабевает. Ледники — это один из видов нагрузки. Например, в Антарктиде толстая ледяная шапка сильно опустила литосферу к уровню моря. В то время как в Канаде и Скандинавии, где ледники растаяли около 10 000 лет назад, литосфера не испытывает сильного воздействия.

Вот некоторые другие типы нагрузки на литосферу:

• Извержение вулканов;
• Отложение осадков;
• Повышение уровня моря;
• Формирование крупных озер и водохранилищ.

Примеры снижения воздействия на литосферу:

• Эрозия гор;
• Образование каньонов и долин;
• Высыхание крупных водоемов;
• Снижение уровня моря.

Изгиб литосферы по приведенным выше причинам, как правило, относительно невелик (обычно значительно меньше километра, но измерим). Мы можем моделировать литосферу с помощью простой инженерной физики, и получить представление о ее толщине. Мы также способны изучить поведение сейсмических волн и поместить основание литосферы на глубины, где эти волны начинают замедляться, указывая на наличие более мягкой породы.

Эти модели предполагают, что толщина литосферы колеблется от менее 20 км вблизи срединно-океанических хребтов до примерно 50 км в старых океанических районах. Под континентами литосфера толще — от 100 до 350 км.

Эти же исследования показывают, что под литосферой находится более горячий и мягкий слой породы, называемый астеносферой. Порода астеносферы вязкая, а не жесткая и медленно деформируется под стрессом, как шпаклевка. Поэтому литосфера может двигаться через астеносферу под действием тектоники плит. Это также означает, что землетрясения образуют трещины, которые простираются только через литосферу, но не за ее пределы.

Внутреннее строение и состав земной коры

Знаменитый французский писатель Жюль Верн написал немало научно-фантастических книг. Фантастикой они были в его время, в современном мире они стали реальностью. Например, «80000 километров под водой» и даже роман «Из пушки на Луну» частично воплотился в жизнь. Но не все идеи писателя стали реальностью. Так, например, прошло более 100 лет с того дня как вышла его книга «Путешествие к центру Земли», но о таком путешествии и в наше время можно только мечтать.

Пока еще о внутреннем строении Земли мы знаем очень мало. В самом деле, самая глубокая буровая скважина около 12 км – примерно в тысячу раз меньше, чем радиус Земли. Это ничтожная глубина по сравнению с размерами нашей планеты.

Из каких же пород состоит наша планета, в каком они состоянии – твердом или жидком?

Об этом ученые только догадываются. Правда, используя геофизические методы, сложилось определенная теория о внутреннем строении Земли. Наиболее достоверные данные были получены при применении сейсмических методов. На земной поверхности совершают взрыв, и происходит распространение колебаний. Специальное оборудование регистрирует эти движения. Сейсмические волны, проходят через разные породы с различной скоростью. Например, для осадочных пород она будет составлять 3 км в секунду, а для гранита приблизительно 5 км в секунду.

Какой информацией мы располагаем о внутреннем строении Земли?

Предполагают, что возможно выделить несколько слоев: земная кора, мантия и ядро Земли. 

Сверху планеты расположена литосфера. Первая ее часть стала именоваться земная кора. По ней мы ходим, на ней построены города и поселки, здесь текут реки.

Особенностью строения земной коры является ее небольшая глубина примерно до 1200 км. Однако мощность ее не везде одинаковая. Под материком земная кора более массивна и поэтому имеет сложное строение. Под океаном имеет небольшую толщину.

В состав земной коры входят горные породы различного происхождения. Некоторые породы более твердые, иные – рассыпчатые, но все они считаются элементами земной коры.

Химический состав земной коры представлен на рисунке.

Нам может казаться, что верхняя часть неподвижная. Однако земная кора регулярно пребывает в движении. Они очень медленные и мы их не всегда замечаем.

Для изучения внутреннего строения земной коры в ней бурят различные скважины. Именно по ним ученые выяснили строение и состав земной коры.

Верхняя область Земли переходит в мантию. Она простирается почти на 3000 км вглубь. Предполагают, что мантия Земли твердая и в то же время пластичная, раскаленная. С продвижением вглубь увеличивается температура.

Самой внутренней частью Земли является ядро. Считается, что температура ядра Земли достигает 4000 С, поэтому наружная часть жидкая и вязкая. Внутри ядро Земли состоит из железа, находится в твердом состоянии.

Строение литосферы

Тектонические процессы имеют прямое отношение к строению планеты. Земной корой называют верхний слой литосферы, который является внешней твёрдой оболочкой Земли. Она состоит из различных пород с разными физико-химическими свойствами. Эти породы подразделяются на базальтовые, осадочные, гранито-гнейсовые.

Земная кора может быть четырёх типов:

1. Континентальная.
2. Субконтинентальная.
3. Океаническая.
4. Субокеаническая.

Континентальная состоит всего из трёх слоёв. Её мощность может варьироваться в зависимости от региона. В среднем толщина составляет около 50−60 км. Верхний слой в основном имеет осадочные породы. Следующим идёт гранито-гнейсовый. У него самая большая толщина. Последним является базальтовый, которой состоит из метаморфических пород.

Океаническая кора состоит из таких слоёв:

• осадочный;
• базальтовый.

Субконтинентальная кора отличается от континентальной тем, что толщина её гранито-гнейсового слоя гораздо меньше. Такой тип можно встретить на границах океанов и материковых частей поверхности Земли, а также вблизи активных подводных вулканов.

Осадочный слой субокеанической коры имеет толщину до 25 км. Она обычно находится в глубоких прогибах континентальных частей земли, например, в глубоких морях.

Литосферными плитами называют большие блоки земной коры. Они могут двигаться по астеносфере — верхнему слою мантии. Эти плиты разделяются горными системами, срединно-океаническими хребтами и глубоководными желобами. Их характерной особенностью является то, что они могут на протяжении длительного времени сохранять свою форму и жёсткость.

Строение литосферных плит

Литосфера сама по себе не является однородной, она состоит из своеобразных блоков, которые называются литосферными плитами. Они включают в себя как океаническую, так и материковую земную кору. Хотя есть случай, который можно считать исключением. Тихоокеанская литосферная плита состоит только из океанической коры. Состоят литосферные блоки из складчатых метамофизованных и магматических пород.

Каждый материк имеет в своем основании древнюю платформу, границы которой определяются горными хребтами. Непосредственно на площади платформы располагаются равнины и только отдельные горные хребты.

На границах литосферных плит довольно часто наблюдается сейсмическая и вулканическая активность. Различают три типа литосферных границ: трансформные, конвергентные и дивергентные. Очертания и границы литосферных плит довольно часто меняются. Мелкие литосферные плиты соединяются между собой, а крупные — наоборот, раскалываются.

Экологическая ситуация

Одним из примеров связи биосферы с литосферой является активное влияние на оболочку планеты действий человека. Бурно развивающаяся промышленность приводит к тому, что литосфера полностью загрязняется. В почву закапывают химические и радиационные отходы, ядохимикаты, трудноразлагаемый мусор. Влияние деятельности человека заметно сказывается и на рельефе.

Что мы узнали?

Мы узнали, что такое литосфера и как она образовалась. Выяснили, что литосфера состоит из нескольких слоев, а толщина ее неодинакова на разных участках планеты. Компонентами литосферы являются различные металлы и микроэлементы. Движение литосферных плит вызывает землетрясения и цунами. На состояние литосферы большое влияние оказывает антропогенное воздействие.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Общая характеристика

Литосфера граничит с гидросферой и атмосферой вверху, и с астеносферой внизу. Толщина этой оболочки значительно варьирует и составляет от 10 до 200 км. на разных участках планеты. На континентах литосфера толще, чем в океанах. Литосфера не представляет собой единое целое – она образована отдельными плитами, которые лежат на астеносфере и постепенно передвигаются по ней. Выделяют семь крупных литосферных плит и несколько маленьких. Границы между ними являются зонами сейсмической активности. На территории России соединяются две такие плиты – Евразийская и Североамериканская. Строение литосферы Земли представлено тремя слоями:

• земная кора;
• пограничный слой;
• верхняя мантия.

Рассмотрим каждый слой подробнее.

Рис. 1. Слои литосферы

Это интересно: Сохранение дикой природы положительно влияет на ваше здоровье

Толщина литосферы

Толщина отличается в зависимости от места, в котором замеряются ее размеры:

• Под океанами она может быть в пределах 5 –100 километров. Наибольшее значение характерно для периферии водоемов. Наименьшее — под Срединно-океаническими хребтами.
• Под материками минимальная мощность литосферы достигает 25 километров. Такое расстояние характерно для мест, располагающихся под молодыми горами и вулканическими дугами. Ну и соответственно, максимальное значение (200 километров) характерно для старых гор.

Наибольшую мощность литосфера имеет в холодных областях. Также она может увеличиваться по мере понижения плотности теплового потока.

Исторический экскурс

В XIX веке был такой американский исследователь — Джеймс Холл, изучавший горную систему Аппалачи. Его наработки и концепции послужили вехой в развитии консервативных идей геологии. Учёный утверждал, что в горизонтальном направлении ничего не двигается. Изменения идут только вертикально, но насколько быстро это происходит, не известно.

Существуют такие понятия:

• фиксизм;
• мобилизм.

Если говорить кратко, то в фиксизме считается, что все движения планеты происходят только вертикально. Мобилизм говорит о горизонтальных изменениях, которые могут повлечь за собой и вертикальные. Вначале все идеи базировались на первой концепции, даже когда речь шла о геологии полезных ископаемых. Основные причины внедрения фиксизма:

1. Большую часть полезных ископаемых находили в горах.
2. Горные образования часто проходили по границам континентов.
3. По теории фиксизма находили минералы.

Но в итоге люди поняли, что не всё так просто. Концепция хоть и частично работала, но исходила из ошибочных убеждений

Учёные начали обращать внимание на необоснованность фиксизма. Они не могли объяснить, какая природа движения блоков и почему их расположение именно такое

Во Вторую мировую войну был изобретён эхолот. Это изобретение смогло показать исследователям дно. Полученные данные перевернули сознание учёных. Выяснилось, что на дне есть гряды, конические формы и очень разнообразный рельеф. Это полностью опровергало фиксизм, так как вертикальное движение не могло объяснить такие образования.