Слайд 1Земля
форма, размеры, внутреннее строение
Слайд 2Пифагор - V в. до н.э., Аристотель - III в.
до н.э. и др.: Земля - шар.
И. Ньютон - эллипсоид
вращения, или сфероид.
Слайд 3Земля сжата не только на полюсах, но и по экватору
(наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м),
т.е. Земля является трехосным эллипсоидом.
Земля несимметричная по отношению к экватору: южный полюс ближе к экватору, чем северный.
Слайд 4Направление силы тяжести к поверхности геоида всюду перпендикулярно.
Поверхность геоида
приближается к поверхности трехосного эллипсоида, отклоняясь от него местами на
величину 100 - 150 м
Слайд 5В России в настоящее время принимается
эллипсоид Ф. Н. Красовского.
экваториальный радиус 6378,245 км,
полярный радиус - 6356,863 км,
полярное
сжатие- 1/298,25.
Объем Земли составляет 1,083 • 1012 км3,
а масса - 6 • 1027 г.
Ускорение силы тяжести на полюсе 983 см/с2, на экваторе 978 см/с2.
Площадь поверхности Земли около 510 млн. км2,
из которых 70,8% представляет Мировой океан и 29,2% - суша.
В распределении океанов и материков наблюдается определенная дисимметрия.
В Северном полушарии соотношение океанов и материков составляет 61 и 39%,
в Южном – 81 и 19%.
Слайд 6внутреннее строение Земли
Методы изучения недр
Слайд 8Р-волны - колебания частиц происходят в направлении движения волны. Распространяются
в газообразных, жидких и твердых средах.
S-волны распространяются в твердых
средах. Движение частиц происходит перпендикулярно направлению распространения волны.
Слайд 10L-волны распространяются вдоль поверхности Земли.
Скорость немного меньше, чем скорость
S-волн.
Приводит к наиболее серьезным разрушениям во время землетрясений
Слайд 15Если бы Земля была однородной, с постоянной плотностью, сейсмические волны
распространялись бы с одинаковой скоростью во всех направлениях
Слайд 16Теневая зона S-волн показывает, что ядро жидкое
Слайд 181. Земная кора
2. Мантия Земли, до глубин 2900 км.
верхняя
мантия
нижняя мантия
3. Ядро Земли:
внешнее ядро;
переходная оболочка
внутреннее
ядро
Слайд 19Данные о сейсмических разделах 1-го порядка
Слайд 20В земной коре и в мантии скорость сейсмических волн увеличивается
с увеличением плотности. На границе мантия – ядро S-волны затухают.
Скорость Р-волн уменьшается.
Слайд 21Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см3. В осадочных породах земной
коры около 2,4-2,5 г/см3 , в гранитах и большинстве метаморфических
пород - 2,7-2,8 г/см3 , в основных магматических породах - 2,9-3,0 г/см 3. Средняя плотность земной коры принимается около 2,8 г/см3 .
В кровле верхней мантии, плотность пород 3,3-3,4 г/см 3, у нижней границы нижней мантии (глубина 2900 км) - примерно 5,5-5,7 г/см 3, ниже верхней границы внешнего ядра - 9,7-10,0 г/см 3, затем повышается до 11,0-11,5 г/см 3, увеличиваясь во внутреннем ядре до 12,5-13,0 г/см3
Слайд 22Тепловой режим Земли
излучение Солнца
внутренние источники.
На глубине от
первых метров до 20-30 м располагается пояс постоянной температуры.
Слайд 23Источники тепла внутри Земли
Радиогенное тепло - распад радиоактивных долгоживущих
элементов 238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb..
Гравитационная дифференциация вещества.
Приливное
трение.
Тепловой поток измеряется в - мккал/см2.с.
Слайд 24Температура в градусах Цельсия на единицу глубины называют геотермическим градиентом
геотермическая
ступень.
изменчивость теплового потока в различных структурных зонах. Пределы колебаний
отличаются более чем в 25 раз.
Средний геотермический градиент около 30oС на 1 км.
Слайд 25Следовательно, на глубине 100 км должна была бы быть температура
2000 или 3000 o С.
Лава, имеет максимальную температуру 1200-1250o.
Таким образом, на глубине 100 км температура не может превышать 1300-1500oС.
геотермический градиент не постоянный, меняется с глубиной.
Слайд 26Красная кривая – увеличение температуры с глубиной.
Синяя – изменение
температуры плавления вещества с увеличением давления.
Слайд 27Кривая в значительной мере гипотетична.
Более или менее достоверные данные получены
о температуре основания слоя В верхней мантии (400 км). Исследования
фазовой диаграммы Mg2SiO4 - Fe2Si04 позволяют предполагать температуру около 1600o С.
Слайд 28Тепловая конвекция. Нагретое вещество поднимается вверх и охлаждается, а холодное
– опускается вниз.
Такой процесс идет в кастрюле с водой
и продолжается до тех пор, пока температура на дне выше.
Перемещение вещества происходит по замкнутым траекториям. Они называются конвекционными ячейками
Слайд 30Магнетизм. Земля действует как гигантский магнит с силовым полем вокруг
нее.
Слайд 31Геомагнитное поле дипольное
магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими
(магнитное склонение)
Происхождение постоянного магнитного поля
Слайд 33Магнитное поле Земли оказывает влияние и на ориентировку в горных
породах ферромагнитных минералов (гематит, магнетит, и др).
Когда горные породы
полностью застывают, ориентировка ферромагнитных минералов сохраняется.
Слайд 34Определенная ориентировка ферромагнитных минералов происходит и в осадочных породах.
Слайд 36Средний химический состав Земли.
Привлекаются данные о метеоритах, также экспериментальные
геохимические и геофизические данные.
По составу выделяют 3 типа метеоритов
Слайд 37здесь не учитывается Si – порядка 14-15 %.
Слайд 38СОСТАВ
И СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА
МАНТИИ И ЯДРА
Слайд 39Более или менее достоверные данные, хотя и косвенные, имеются лишь
для верхней части мантии.
1) принимается, что слой В верхней
мантии состоит главным образом из ультраосновных пород типа перидотитов с гранатом.
Слайд 40Состояние вещества в слое В верхней мантии.
Слайд 41Ниже литосферы - слой, в котором наблюдается уменьшение скорости распространения
сейсмических волн (особенно поперечных) – астеносфера
Слайд 43С чем связано снижение скорости сейсмических волн в астеносфере?
Глубина
залегания астеносферного слоя неодинакова под океанами и континентами.
Слайд 44Наиболее распространенным минералом в мантии до глубины 400 км является
оливин. дальше формируется более плотная структура – структура шпинели.
фазовый
переход ведет к скачкообразному увеличению скорости волн.
Слайд 45Другой фазовый переход происходит на глубине 660-700 км. структура шпинели
сменяется структурой перовскита. Предполагается, что она существует до глубины 2900
км.
Слайд 46Ядро Земли.
падение скорости P-волн с 13,6 км/с в основании
мантии до 8,0-8,1 км/с во внешнем ядре, и затухание поперечных
волн.
Внутреннее ядро, по-видимому, находится в твердом состоянии
считалось, что ядро сложено никелистым железом (метеориты).
Плотность ядра на 10% ниже, чем у железоникелевого сплава.
должны присутствовать и более легкие элементы, такие, как кремний или сера.
Слайд 48Имеется 2 главных элемента рельефа – континенты и океаны.
Они
отличаются не только своими геоморфологическими характеристиками, но и строением земной
коры.
1) континентальная и 2) океаническая
3) субконтинентальная и 4) субокеанская.
Слайд 50Схема строения различных типов земной коры
I- океанская кора; II- субокеанская
кора; III- континентальная кора платформ; IV- континентальная кора орогенных поясов;
V- субконтинентальная кора (островные дуги);
Слайд 51Континентальный тип земной коры.
35-40 (45) км в пределах платформ
до 55-70 (75) км в молодых горных сооружениях.
Первый слой
представлен осадочными породами, мощностью от 0 до 5 (10) км в пределах платформ, до 15-20 км в тектонических прогибах горных сооружений. Vp меньше 5 км/с.
Второй - "гранитный" слой на 50 % сложен гранитами, на 40% - гнейсами и другими метаморфизованными породами. Средняя мощность 15-20 км (иногда в горных сооружениях до 20- 25 км). Vp - 5,5-6,0 (6,4) км/с.
Третий слой называется "базальтовым«. Вероятно, он сложен основными интрузивными породами типа габбро, а также метаморфическими породами амфиболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма, не исключается наличие и ультраосновных пород. Правильнее называть этот слой гранулито-базитовым. Мощность от 15-20 до 35 км. Vp 6,5-6,7 (7,4) км/с.
Слайд 52Раздел Конрада.
Данные глубинного сейсмозондирования показали, что эта граница фиксируется
лишь в отдельных местах.
Слайд 53Четырехслойная модель строения континентальной земной коры
1.верхний осадочный слой с четкой
скоростной границей, обозначенной Ко
2. кристаллический фундамент, или консолидированная кора
Верхний этаж
(Ко- К1) с вертикально-слоистой структурой и дифференцированностью отдельных блоков по составу и физическим параметрам
Промежуточный этаж (К1 - К2 ) с тонкой горизонтальной расслоенностью и наличием отдельных пластин с пониженной Vp - 6 км/с (при общей скорости в слое 6,4-6,7 км/с) и аномальной плотностью. Здесь возможны горизонтальные подвижки вещества
Нижний этаж
Слайд 54Океанская кора имеет трехслойное строение при мощности от 5 до
9(12) км.
1. Верхний (первый) слой - осадочный, состоит преимущественно из
рыхлых осадков. Мощность от нескольких сот метров до 1 км. Vp 2,0-2,5 км/с.
2. Второй слой сложен преимущественно базальтами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность от 1,0-1,5 до 2,5-3,0 км. Vp 3,5-4,5 (5) км/с.
3. Третий высокоскоростной слой бурением еще не вскрыт. По данным драгирования он сложен основными магматическими породами типа габбро с подчиненными ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами). Мощность от 3,5 до 5,0 км. Vp от 6,3-6,5 км/с, а местами до 7,0 (7,4) км/с.
Слайд 55Субконтинентальный тип
по строению аналогичен континентальному, но стал выделяться в связи
с нечетко выраженной границей Конрада.
Обычно связывается с островными дугами
и окраинами материков.
Слайд 56Субокеанский тип приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей.
От океанского отличается повышенной мощностью (4-10 и больше км) осадочного
слоя, располагающегося на третьем океанском слое. Суммарная мощность 10-20 км, местами до 25(30) км.
Промежуточные типы лучше рассматривать в генетическом плане, называя субконтинентальную кору переходной (в смысле развития) от океанской к континентальной, а субокеанскую - от континентальной к океанской.
Слайд 58Атмосферы есть у многих планет Солнечной системы, но азотно-кислородный состав
земной атмосферы уникален.
На ранних стадиях развития Земли атмосфера состояла
из паров воды, водорода, азота, метана и аммиака. В ее составе было много углерода, серы, хлора.
Слайд 59 компоненты атмосферы
водяной пар.
Твердые частицы.
биологическая пыль.
Космическая пыль.
70 % солнечного
излучения отражается атмосферой и земной поверхностью, 30 % рассеивается в
атмосфере и поглощается земной поверхностью.
Слайд 60Тропопауза – переходный слой, слой минимальных постоянных температур.
Эти два
слоя называют плотными слоями атмосферы. Насыщенная водой и углекислым газом
тропосфера удерживает до 45 % солнечного тепла.
Тропосфера. Около 80 % атмосферного воздуха. Толщина меняется от 8-10 км в приполярных районах до 17-18 км у экватора.
С высотой температура вначале быстро, а потом, замедляясь, падает.
Слайд 61
От верхней границы тропопаузы до верхней границы стратосферы температура воздуха
возрастает от –70° C до 0° C.
Слой максимально высоких
температур называется стратопаузой.
Стратосфера (до 55 км) и стратопауза. Озоновый слой (в интервале от 20 до 30 км).
Максимальный над экватором, а над полюсами сокращается.
Слайд 62
Термосфера (ионосфера) состоит из сильно разреженных легких ионизированных газов и
простирается до 800 км. Происходит рассеивание газов в космическое пространство, несмотря
на то, что на ионизированные, электропроводящие газы, сильный удерживающий эффект оказывает магнитосфера. Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и достигает нескольких сотен градусов.
Мезосфера простирается до 80—90 км. Температура воздуха понижается до −88 °C.
Слайд 63Гидросфера
Вода в Мировом океане (почти 94 %), в материковых льдах
(почти 1,6 %), пресные воды суши (0,07 %). Около 4,5
% в виде грунтовых и поровых вод.
Значительные объемы воды связаны в гидросиликатах земной коры.
В океане растворены практически все элементы таблицы Менделеева. Главные катионы Na, Mg, Ca, K; анионы – Cl, SO4, HCO3, CO3, Br, F.
В воде растворены также некоторые газы. В океане CO2 почти в 60 раз больше чем в атмосфере.
Механизм образования гидросферы
Водные растворы при этом сохраняют первичное содержание Cl и Br.
Слайд 64Биосфера охватывает тропосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В основном
она представлена аэробными организмами..
Более 90 % химических элементов, необходимых для
строительства клеток, живые организмы извлекают из различных растворов, потребляя при этом солнечную энергию (фотосинтез). CO2 + H2O = CH2O + O2. Основу составляют H, O, C, N
Живое вещество является концентратором углерода в виде углеводородных соединений и углекислоты.
Часть углеводородов консервируется в осадочных породах, другая (большая) часть, разлагаясь, поглощает О и освобождает С.
Разложение органического вещества и фотосинтез в первом приближении находятся в динамическом равновесии, хотя в истории Земли за счет вовлечения в оборот элементов неживой природы, количество кислорода и углерода значительно возросло.
За счет кислорода биосферы образовался озоновый слой, создавший условия для жизни на Земле.