Строение Земли и Земной коры. Размеры Земли. Ядро, мантия, земная кора. Их размеры и строение

Строение Земли и Земной коры. Размеры Земли. Ядро, мантия, земная кора. Их размеры и строение.

Строение Земли

Строение Земли и поверхность Земли таковы, что её форма близка к вытянутому эллипсоиду — это шарообразная форма с утолщениями на экваторе — и отличается от него на величину до 100 метров. Средний диаметр Земли равен 12 742 км. Учёными установлена ориентировочная масса Земли. Она составляет 5,98×1024кг. Изучая строение Земли, исследуя поверхность Земли, учёные пришли к выводу, что наша планета состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %), а на другие элементы приходится 1,2 %.Поверхность Земли

Рельеф и поверхность Земли очень разнообразен. Примерно 70,8 % поверхности Земли покрыто водой. Поверхность Земли под водой гористая. Это океанические хребты и желоба, подводные вулканы и каньоны, а также океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 % - это суша, которая состоит из гор, пустынь, равнин и т.д.

С течением времени строение Земли, а в особенности её поверхность, постепенно меняются. Рельеф тектонических плит и земная кора формируются под воздействием осадков, колебаний температур, химических воздействий, выветривания. Ледники, береговая эрозия, коралловые рифы, столкновения с метеоритами также влияют на строение Земли и на структуру поверхности Земли. А с развитием цивилизации и человек всё больше и больше воздействует на, казалось бы, неподвластное ему строение Земли. И, наверное, наша основная задача – сделать так, чтобы это воздействие не стало губительным для нашей любимой планеты – планеты Земля. Ведь именно человек в ответе за сохранение природы нашей планеты, за её самые глубокие озера и самые высокие горы, за сушу и за море, за всё, что происходит вокруг нас.

Земная кора

Земля, подобно трём другим планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она представляет собой металлическое ядро, окруженное твёрдыми силикатными оболочками (крайне вязкой мантией и земной корой). Внешняя часть металлического ядра жидкая, а внутренняя — твёрдая. Ядро состоит из железно-никелевого сплава с примесью других элементов. Земная кора — это верхняя часть твёрдой оболочки. Толщина земной коры колеблется в пределах от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах. В строении Земли различают два вида земной коры — континентальная земная кора и океаническая земная кора. Континентальная земная кора имеет три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая земная кора представлена в большей степени породами основного состава, плюс осадочный чехол. Крайне вязкая мантия — это силикатная оболочка планеты, сложенная в основном породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и т.д. В строении Земли доля мантии примерно 67 % от массы Земли и около 83 % от её объёма. Глубина расположения мантии - от 5 — 70 км ниже границы с земной корой, до границы с металлическим ядром на глубине 2900 км. Мантию принято разделять на верхнюю и нижнюю. Выше границы 660 километров расположена верхняя мантия, а ниже, естественно, нижняя. Эти две части мантии отличаются друг от друга составом, строением и физическими свойствами. Известно, что верхняя мантия за весь период формирования Земли претерпела достаточно значительные изменения, она же и породила земную кору. Нижняя же мантия, изучена значительно меньше, но есть все основания полагать, что её состав со времен формирования строения Земли претерпел гораздо меньшие изменения.

3. Строение Земной коры. Оболочки Земли. Элементы геологической среды.

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу.Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя - на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой).Средняя высота тропосферы - 10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои.Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей.Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи - на глубину до 800 м.Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя - проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).Литосфера - каменная оболочка Земли - толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды - 2200 м, Азии - 960 м, Африки - 750 м, Северной Америки - 720 м, Южной Америки - 590 м, Европы - 340 м, Австралии - 340 м.Под литосферой расположена пиросфера - огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.Центросфера, или ядро Земли, расположена на глубине 1800 км. Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.

№5 Породообразующие минералы. Определение и классификация.

Породообразующие минералы- это природные физико-химические соединения, образующихся при эндогенных и экзогенных процессах. Классифицируются минералы по нескольким параметрам: генезису, по форме кристалла и др. Наиболее употребляемой является классификация по химическому составу. 1)самородные элементы(алмаз, графит, золото, медь, сера, гравий); 2)сульфиды (пирит, антимонит, галенит); 3)галоиды(галит, криолит, сильвин); 4) окислы и гидроокислы(кварц, опал, лимонит); 5) карбонаты, бораты, нитраты(кальцит, доломит, лазурит); 6) сульфаты(гипс, ангидрид); 7)фосфаты(апатит); 8) силикаты(тальк, хлорит). Для определения наименования породообразующих минералов необходимо определить их химический состав, т.е. химическую формулу, а значит его наименование.

№6. Генетическая классификация горных пород. Характеристика магматических, метаморфических и осадочных пород. Принципы классифицирования в каждой группе.

Генетическая классификация горных пород учитывает условия их образования, которые предопределяют строение и, следовательно, свойства пород. В соответствии с этой классификацией выделены следующие типы пород: магматические - первичные, образующиеся при остывании магмы; - осадочные - вторичные, образовавшиеся в результате выветривания магматических пород; - метаморфические - осадочные и магматические породы, изменившие свое строение и свойства в результате длительных физико-химических процессов, -протекающих под воздействием высоких давлений, температур и минерализованных вод, во время нахождения их в земной коре.

1.магматические - это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образованной в глубинных зонах Земли), в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные)(граниты, диориты, сиениты) и эффузивные (излившиеся)(базальты, диабазы, андезиты) горные породы. В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO2) в породе. По этому показателю выделяют кислые (светлые), средние и основные породы. Чем больше SiO2 в породе, тем она светлее.

2.осадочные - горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). Породы, образованные лишь в результате физического выветривания прежде существовавших пород, называют обломочными породами(делятся на сцементированные(песчаник, конгломерат, брекчия) и несцементированные(валуны, галечники, гравий, песок и пыль)). Химические осадочные горные породы образовались вследствие преобладающего химического выветривания(известняк, гипс, каменная соль). Глинистые породы, в образовании которых играет большую роль процессы физического и химического выветривания(мягкие связные, скальные). органические породы, значительная часть которых состоит из остатков растений и скелетов или раковин организмов(мел, торф, антрацит).

3.метаморфические породы – формируются в результате воздействия на исходные(материнские) породы высоких давлений, температур и хим. активных веществ. Типы метаморфизма: 1) региональный(связан с погружением целых регионов земной коры в области высоких давлений и температур). Образуются сланцы, гнейсы, кварциты. 2)контактовый (ассоциируется с эффектами магматич. интрузии в земной коре: на вмещаемую породу воздействуют как высокая температура магмы так и хим. активные в-ва, которые она несет). Образуются скарны, грейзены, вторичные кварциты. 3)катакластический(происходит в условиях скольжения 2х блоков коры друг относительно друга). Образуются брекчии, катаклазиты, лимониты.

Круговорот минерального вещества на планете. Характеристика магматических, метаморфических и осадочных горных пород.

Магматические горные породы — это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образованной в глубинных зонах Земли), в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) иэффузивные (излившиеся) горные породы. Магматические горные породы (интрузивные и эффузивные) классифицируются в зависимости от размера кристаллов, текстуры, химического состава или происхождения. Состоят преимущественно из оксида кремния и по его содержанию делятся на пять групп: ультракислые(больше 70% SiO ₂), кислые (65-70%), средние (52-65%), основные (45-52%) и ультраосновные (до 45%). Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы - это граниты, диориты, габбро,сиениты. Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы - это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты. По степени вторичных изменений интрузивные породы делятся на кайнотипные, «молодые», неизменённые, и палеотипные, «древние», в той или иной степени изменённые и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени. К эффузивным породам относятся также вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии). Такие породы называются пирокластическими. В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO₂) в породе. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние,основные и ультраосновные породы, о чём подробно рассказывается при описании химического состава магматических горных пород. Чем больше SiO₂ в породе, тем она светлее. Формы залегания интрузивных пород: Вне­дрение магмы в различные горные породы, слагающие земную кору, приводит к образованию интрузивных тел (интрузивы, интрузивные массивы, плутоны). В зависимости от того, как взаимодействуют интрузивные тела с вмещающими их горными породами выделяют: Согласные (конкордантные) интрузивные тела, внедрявшиеся между слоями вмещающих пород (форма таких тел зависит от складчатой струк­туры вмещающей толщи). Несогласные (дискордантные), то есть те, что прорывают и пересекают слоистые вмещаю­щие толщи и имеют форму, не зависящую от структуры послед­ней. Среди согласных выделяют: лакколиты, лополиты, факолиты, этмолиты, бисмалиты, силлы; Среди несогласных: батолиты, штоки, дайки, апофизы, хонолиты. Формы залегания эффузивных пород: Эффузивный магматизм сопровождается излиянием лавы на земную поверхность. Однако нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают тонкораздробленные кристаллы и застывшие капельки стекла — расплава. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. «эксплозио» — взрывать). Излившаяся на поверхность магма образует различные эффузивные тела, среди которых выделяются: лавовый по­кров, лавовый поток, некк (жерловина), вулканический (экстру­зивный) купол (пик, игла) и диатрема (трубка взрыва), вулканический конус, стратовулкан, щитовидный вул­кан. По типу извержений выделяют трещинные, или линейные, и центральные извержения, что также находит отражение в форме тел. По выражению в рельефе формы залегания эффузивных пород могут быть как положи­тельными (покровы, потоки, жерловины, вулканические купола, диатремы,вулканические конусы, стратовулканы, щитовидные вул­каны), так и отрицательными (кратеры, маары, лавовые колодцы, кальдеры). Структура – совокупность признаков горной породы, обусловленная степенью кристалличности, размерами и формой кристаллов, способом их сочетания между собой и со стеклом, а также внешними особенностями отдельных минеральных зёрен и их агрегатов. Отдельными структурными элементами породы являются кристаллы или зерна округлой, призматической и других форм, микролиты, кристаллиты, стекла. По степени кристалличности структура магматических пород может быть: Полнокристаллической (в породе нет стекла, порода состоит из одних кристаллов); Неполнокристаллической (имеются в породе кристаллы, вкрапления и стекло); Стекловатой (преобладают в породе стекло). По размеру зерен различают следующие структуры: Гигантозернистая (диаметр зерен более 20 мм); Крупнозернистая (с зернами кристаллов от 5 до 20 мм); Среднезернистая (с зернами от 1 до 5 мм); Мелкозернистая (диаметр зерен < 1 мм) макроскопически различима; Афанитовая (зерна видны только под микроскопом). По расположению зерен минералов в породе структуры могут быть как равномернозернистыми (зерна минералов близки по размерам), так и неравномернозернистыми (зерна отличаются по размерам). Примером неравномернозернистой является порфировая структура. По расположению зерен минералов выделяют еще пегматитовую структуру, когда зерна одного минерала содержат закономерные вростки другого минерала.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокойтемпературы, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться. Так как исходным материалом метаморфических горных пород являются осадочные и магматические породы, их формы залегания должны совпадать с формами залегания этих пород. Так на основе осадочных пород сохраняется пластовая форма залегания, а на основе магматических — форма интрузий или покровов. Этим иногда пользуются, чтобы определить их происхождение. Так, если метаморфическая порода происходит от осадочной, ей дают приставку пара- (например, парагнейсы), а если она образовалась за счёт магматической породы, то ставится приставка орто- (например, ортогнейсы). Химический состав метаморфических горных пород разнообразен и зависит в первую очередь от состава исходных. Однако состав может отличаться от состава исходных пород, так как в процессе метаморфизма происходят изменения под влиянием привносимых водными растворами веществ и метасоматических процессов.

Минеральный состав метаморфических пород также разнообразен, они могут состоять из одного минерала, например кварца (кварцит) или кальцита (мрамор), или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, слюдами, пироксенами и амфиболами. Наряду с ними присутствуют типично метаморфические минералы: гранаты, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, скаполит и некоторые другие. Характерны, особенно для слабометаморфизованных пород тальк, хлориты, актинолит, эпидот, цоизит, карбонаты.

Физико — химические условия образования метаморфических пород, определённые методами геобаротермометрии весьма высокие. Они колеблются от 100—300 °C до 1000—1500 °C и от первых десятков баров до 20—30 кбаров. Текстура метаморфических пород: Сланцевая: большое распространение в метаморфических породах получили листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений. Это выражается в сланцеватости горных пород, которая характеризуется тем, что породы распадаются на тонкие плитки и пластинки. Полосчатая — чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород. Пятнистая — наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию. Массивная — отсутствие ориентировки породообразующих минералов. Плойчатая — когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки. Миндалекаменная — представленная более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы. Катакластическая — отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно. В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует. Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В. П. Батуриным (1932 г.), М. С. Швецовым (1934 г.) Л. В. Пустоваловым (1940 г.), В. И. Лучицким (1948 г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым (1960 г.), и другими исследова­телями. Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и смешанные.