Геология Земли (стр. 1 из 3)

Министерство науки и образования Украины

Днепропетровский национальный горный университет

Кафедра геологии

Контрольная работа

Вариант №2

г. Днепропетровск

2010г.

1. Форма, размеры Земли, основные типы рельефа континентов и океанов

По форме Земля близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. Средний радиус Земли 6371,032 км, полярный 6356,777 км, экваториальный 6378,160 км. Масса Земли 5,976·1024 кг, средняя плотность 5518 кг/м3.

Площадь поверхности Земли 510,2 млн. км, из которых примерно 70,8% приходится на Мировой океан. Его средняя глубина около 3,8 км, максимальная (Марианская впадина в Тихом океане) равна 11,022 км; объем воды 1370 млн. км3, средняя соленость 35 г/л. Суша составляет соответственно 29,2% и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем моря в среднем на 875 м; наибольшая высота вершина Джомолунгма в Гималаях 8848 м. Горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни покрывают около 20% поверхности суши, саванны и редколесья около 20%, леса около 30%, ледники свыше 10%. Свыше 10% суши занято под сельскохозяйственными угодьями.

По современным космогоническим представлениям Земля образовалась примерно 4,6 - 4,7 млрд. лет назад из захваченного притяжением Солнца протопланетного облака. На образование первых, наиболее древних изученных горных пород потребовалось 100 - 200 млн. лет. Основную роль в исследовании внутреннего строения Земли играют сейсмические методы, основанные на исследовании распространения в ее толще упругих волн как продольных, так и поперечных, возникающих при сейсмических событиях при естественных землетрясениях и в результате взрывов.

На основании этих исследований Землю условно разделяют на три области:

Ядро - наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Температура вещества достигает 2500 - 3000 0С, а давление ~ 300Гпа. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего ~ одинаков Fe - Ni, близкий к составу метеоритов.

Внутреннее строение Земли

Мантия - самая крупная оболочка Земли. Масса - 2/3 массы планеты. Верхняя мантия характеризуется вертикальной и горизонтальной неоднородностью. Под континентами и океанами ее строение существенно отличается. В океанах на глубине ~ 50 км., а материках - 80 - 120 км, начинается слой пониженных сейсмических скоростей, который носит название сейсмического волновода или астеносферы т.е. геосфера без прочности и отличается повышенной пластичностью. Волновод распространяется под океанами до 300 - 400 км, под материками 100 - 150 км. К ней приурочено большинство очагов землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, а также зона подкорковых конвекционных течений и зарождение важнейших эндогенных процессов.

Промежуточный слой и нижняя мантия отличаются более однородной средой, чем верхняя мантия.

Верхняя мантия сложена преимущественно ферро-магнезиальными силикатами (оливин, пироксены, гранаты), что соответствует перидотитовому составу пород. В переходном слое С основной минерал - оливин.

Химический состав: оксиды Si, Al, Fe(2+, 3+), Ti, Ca, Mg, Na, K, Mn. Преобладают Si и Mg.

Земная кора - это верхняя оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными породами, мощностью от 7 до 70 - 80 км. Это наиболее активный слой Земли. Для нее характерен магматизм и проявления тектонических процессов.

Нижняя граница земной коры симметрична поверхности Земли. Под материками она глубоко опускается в мантию, и под океанами приближается к поверхности. Земная кора с верхней мантией до верхней границы астеносферы т.е. без астеносферы образует литосферу.

В вертикальном строении земной коры выделяют три слоя, сложенных разными по составу, свойствам и происхождению породам.

1 слой - верхний или осадочный стратосфера сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами, глинами, глиняными и сланцами, песчаными, вулканогенными и карбонатными породами. Слой покрывает почти всю поверхность Земли. Мощность в глубоких впадинах достигает 20 - 25 км., в среднем - 3 км.

Для пород осадочного чехла характерна слабая дислокация, сравнительно низкие плотности и небольшие изменения, соответствующие диагенетическим.

2 слой - средний или гранитный гранитогнейсовый, породы имеют сходство со свойствами гранитов. Сложены: гнейсами, гранодиоритами, диоритами, окализами, а так же габбро, мраморами, силинитами.

Породы этого слоя разнообразны по составу и степени их дислоцированности. Они могут быть неизменными и метаморфированными. Нижняя граница гранитного слоя называется сейсмический раздел Конрада. Мощность слоя - от 6 до 40 км. На отдельных участках Земли этот слой отсутствует.

3 слой - нижний, базальтовый состоит из более тяжелых пород, которые по свойствам близки к магматическим породам, базальтам.

В отдельных местах между базальтовым слоем и мантией залегает так называемый эклогитовый слой с более высокой плотностью, чем базальтовый.

Средняя мощность слоя в континентальной части ~ 20 км. Под горными хребтами достигает 30 - 40 км., а под впадинами снижается до 12 - 13 и 5-7 км.

Средняя мощность земной коры в континентальной части 40,5 км., мин. 7 - 12 км. в океанах, макс. 70 - 80 км. высокогорье на континентах.

Схематическое строение Земли

Поверхностные отложения занимают слой толщиной около 2 км. Под ними находится гранитный слой на континентах его толщина 20 км, а ниже примерно 14 километровый и на континентах, и в океанах базальтовый слой нижняя кора. Средние плотности составляют: 2,6 г/см3 у поверхности Земли, 2,67 г/см3 у гранита, 2,85 г/см3 у базальта.

На глубину примерно от 35 до 2885 км простирается мантия Земли, которую называют также силикатной оболочкой. Она отделяется от коры резкой границей так называемая граница Мохоровича, глубже которой скорости как продольных, так и поперечных упругих сейсмических волн, а также механическая плотность скачкообразно возрастают. Плотности в мантии увеличиваются по мере возрастания глубины примерно от 3,3 до 9,7 г/см3.

В коре и в мантии располагаются обширные литосферные плиты. Их вековые перемещения не только определяют дрейф континентов, заметно влияющий на облик Земли, но имеют отношение и к расположению сейсмических зон на планете.

Еще одна обнаруженная сейсмическими методами граница Гуттенберга между мантией и внешним ядром располагается на глубине 2775 км. На ней скорость продольных волн падает от 13,6 км/с в мантии до 8,1 км/с в ядре, а скорость поперечных волн уменьшается от 7,3 км/с до нуля. Последнее означает, что внешнее ядро является жидким. По современным представлениям внешнее ядро состоит из серы 12% и железа 88% Наконец, на глубинах свыше 5120 км сейсмические методы обнаруживают наличие твердого внутреннего ядра, на долю которого приходится 1,7% массы Земли. Предположительно, это железоникелевый сплав 80% Fe, 20% Ni.

В числе многих химических элементов, входящих в состав Земли, имеются и радиоактивные. Их распад, а также гравитационная дифференциация перемещение более плотных веществ в центральные, а менее плотных в периферические области планеты приводят к выделению тепла. Температура в центральной части Земли порядка 5000 °С. Максимальная температура на поверхности приближается к 60 °С в тропических пустынях Африки и Северной Америки, а минимальная составляет около 90 °С в центральных районах Антарктиды.

Давление монотонно возрастает с глубиной от 0 до 3,61 ГП. Тепло из недр Земли передается к ее поверхности благодаря теплопроводности и конвекции.

Плотность в центре Земли составляет около 12,5 г/см3.

Земля окружена атмосферой. Нижний ее слой тропосфера простирается в среднем до высоты в 14 км; происходящие здесь процессы играют определяющую роль для формирования погоды на планете. Температура в тропосфере падает с увеличением высоты. Слой от 14 до 50 - 55 км называют стратосферой; здесь температура возрастает с увеличением высоты. Еще выше примерно до 80 - 85 км находится мезосфера, над которой наблюдаются обычно на высоте около 85 км серебристые облака. Для биологических процессов на Земле огромное значение имеет озоносфера слой озона, находящийся на высоте от 12 до 50 км. Область выше 50 - 80 км называют ионосферой. Атомы и молекулы в этом слое интенсивно ионизируются под действием солнечной радиации, в частности, ультрафиолетового излучения. Если бы не озоновый слой, потоки излучения доходили бы до поверхности Земли, производя разрушения в имеющихся там живых организмах. На расстояниях более 1000 км газ настолько разрежен, что столкновения между молекулами перестают играть существенную роль, а атомы ионизированы более чем наполовину. На высоте порядка 1,6 и 3,7 радиусов Земли находятся первый и второй радиационные пояса. Гравитационное поле Земли с высокой точностью описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Ускорение свободного падения над поверхностью Земли определяется как гравитационной, так и центробежной силой, обусловленной вращением Земли. Зависимость ускорения свободного падения от широты приближенно описывается формулой g = 9,78031 (1+0,005302 sin2) m/c2, где m - масса тела.

Земля обладает также магнитным и электрическим полями. Магнитное поле над поверхностью Земли складывается из постоянной или меняющейся достаточно медленно главной и переменной частей; последнюю обычно относят к вариациям магнитного поля. Главное магнитное поле имеет структуру, близкую к дипольной. Магнитный дипольный момент Земли, равный 7,98·1025 единиц СГСМ, направлен примерно противоположно механическому, хотя в настоящее время магнитные полюсы несколько смещены по отношению к географическим. Их положение, впрочем, меняется со временем, и хотя эти изменения достаточно медленны, за геологические промежутки времени, по палеомагнитным данным, обнаруживаются даже магнитные инверсии, то есть обращения полярности. Напряженности магнитного поля на северном и южном магнитных полюсах равны соответственно 0,58 и 0,68 Э, а на геомагнитном экваторе около 0,4 Э. Электрическое поле над поверхностью Земли в среднем имеет напряженность около 100 В/м и направлено вертикально вниз это так называемое поле ясной погоды, но это поле испытывает значительные как периодические, так и нерегулярные вариации. Геология Земли - относительно молода. Все происходящее в недрах нашей планеты изучено пока еще не полно, существует много тайн и загадок, над которыми нужно работать и работать.