Літосфера внутрішня будова землі

На структуру географічної оболонки і умови життя в ній дуже впливають процеси, що відбуваються в надрах нашої планети. Але надра Землі на великих глибинах не можна спостерігати безпосередньо. Значну частину знань про внутрішню будову Землі поки-що дістають за допомогою геофізичних методів. Серед них дуже ефективний сейсмографічний метод, який ґрунтується на неоднаковій швидкості поширення, заломлення та відбивання сейсмічних хвиль при їх проходженні через внутрішні оболонки Землі.

Спостереження за проходженням сейсмічних хвиль через різні шари гірських порід показали, що земна куля має шарувату будову і складається з кількох концентричних оболонок - геосфер. Зовнішньою твердою оболонкою є земна кора. Її товщина під рівнинами материків становить 30 - 35 км, під гірськими системами навіть 75 км, а під океанами лише 5-10 км. Розрізняють континентальну кору і океанічну кору. Континентальна кора складається з осадового, гранітного і базальтового шарів. У океанічній корі гранітний шар відсутній, або має незначну товщину (мал. 15).

П ід земною корою знаходиться мантія, яка поширюється до глибини 2900 км. Земна кора й мантія розділяються поверхнею Мохоровичіча (скорочено Мохо), названою так на честь югославського сейсмолога, який вперше її виявив. На глибині 2900 - 5100 км знаходиться зовнішнє ядро, а нижче - внутрішнє ядро.

Стан речовини у різних геосферах неоднаковий. Земна кора і мантія знаходяться у твердому стані, але на глибині 100 - 170 км гірські породи, перебуваючи в умовах високих температур і тиску, стають пластичними, поєднуючи в собі деякі властивості твердих і рідких тіл. Цей пластичний шар називається астеносферою.

Частина мантії, що лежить на астеносфері називається субстратом. Субстрат разом з земною корою утворює літосферу. Блоки літосфери (літосферні плити) плавають на в'язко пластичній речовині астеносфери.

Хімічний склад земної кулі. Про хімічний склад надр Землі єдиної думки не існує. Є лише вірогідні дані про земну кору. Вона складається з кисню (42,2 %), кремнію (27,6.%), алюмінію, заліза, калію, натрію та інших елементів.

За сучасними уявленнями, склад мантії близький до складу кам'яних метеоритів. Передбачається, що в ній переважають кисень (42,5 %), магній (25,5 %), кремній (19 %) і залізо (3,8-5 %). Мантія, це силікатно-оксидна оболонка.

Земне ядро за хімічним складом близьке до складу залізних метеоритів, в яких переважає залізо 30,8 % і нікель 3,5 %. Виходячи з такого складу довгий час вважали, що земне ядро металеве. Остан­нім часом з'явилося багато прихильників гіпотези неметалевого ядра, яка пояснює його велику густину і електропровідність.Земна кора складається з мінералів і гірських порід.

Мінерали. Мінералами називають природні тіла, майже однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями. Утворюються в результаті фізико-хімічних процесів, що відбуваються в земній корі. У природі зустрічається близько 3000 мінералів, але найпоширенішими є кварц, нефелін, олівін, польовий шпат, слюда, піроксен, рогова обманка. Ці мінерали входять до окладу майже усіх порід.

Мінерали бувають кристалічні і аморфні. Різниця між ними визначається внутрішньою будовою. Більшість мінералів мають кристалічну будову. В аморфних мінералах молекули й атоми розташовуються хаотично, як і в рідинах.

За хімічним складом і будовою решітки мінерали поділяються на десять груп:

1. самородні мінерали - золото, платина, срібло, алмаз, сірка,

2. сульфіди (сірчисті сполуки) - галеніт, халькопірит, кіновар;

3. оксиди - кварц і його різновиди - халцедон, агат, сердолік;

4. гідрооксиди – лімоніт (бурий залізняк), боксит;

5. силікати - польовий шпат, рогова обманка, слюда, олівін;

6. фосфати - фосфорити, апатити;

7. сульфати — гіпс, барит;

8. карбонати - кальцит, доломіт;

9. галоїдні сполуки - флюорит, галеніт, сильвін;

10. органічні сполуки - бурштин, викопні смоли, озокерит, асфальт.

Для визначення мінералів потрібна певна сума знань і навичок. Але вчителю початкових класів для проведення уроків на природі достатньо мати спрощені таблиці і визначники мінералів. Визначаючи мінерали за фізичними властивостями, треба звертати увагу на блиск, твердість, колір, злам, спайність, намагніченість і смак.

За блиском мінерали поділяються на дві групи: з металевим блиском і неметалевим.

Твердість мінералів - це опір механічній дії іншого твердого тіла, зумовлений в основному міцністю кристалічної решітки. Твердість мінералів визначають за еталонними мінералами шкали Мооса: тальк – 1, гіпс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, польовий шпат – 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10.

Колір визначають за свіжим зламом. Злам може бути раковистий східчастий, скалкуватий.

Спайність - здатність розколюватися на окремі шматки в певних напрямках, наприклад, слюда - на лусочки, сіль - на кубики.

Намагніченість - здатність притягувати до себе залізні вироби, або відхиляти стрілку компаса.

Смак - здатність викликати певні відчуття при дотику на язик (кам'яна сіль, мірабіліт та. ін.).

Гірські породи. Гірськими породами називаються природні агрегати однорідних або різнорідних мінералів, що утворилися у певних геологічних умовах у земній корі чи на земній поверхні у вигляді самостійних тіл. За походженням і будовою гірські породи поділяють на магматичні, осадові та метаморфічні.

Магматичні породи утворились при застиганні магми в товщі земної кори або на її поверхні. Ті магматичні породи, що утворилися у товщі земної кори, називаються інтрузивними (граніт, діорит, габро), а ті, що застигли на поверхні, називаються ефузивними. Інтрузивні мають кристалічну будову, складаються з кристалів кількох мінералів, тому й називаються кристалічними. Ефузивні мають приховано-кристалічну (базальт, діабаз, андезит), склоподібну (обсидіан) та колісовидну структуру.

Осадові породи утворилися внаслідок нагромадження у певних місцях (озерах, морях) продуктів руйнування гірських порід, хімічних сполук або органічних решток. Вони залягають пластами і мають шарувату будову. За походженням осадові породи бувають уламкові (валуни, щебінь), хімічні (гіпс, сіль), органічні (крейда, вапняк, торф).

Метаморфічні, що утворилися в надрах Землі з осадових або магматичних порід під дією високих температур, великому тиску, гарячих водних розчинів та летких газоподібних речовин. Вони нагадують вивержені кристалічні породи, але мають ознаки осадових порід, оскільки їх будова шарувата. До метаморфічних порід належать сланці, мармур, кварцит, гнейси.

Вивчення складу гірських порід та особливостей їх залягання дає можливість робити висновки про будову земної кори і про наявність у ній певних корисних копалин.^:

Корисні копалини. Корисними копалинами називають природні мінеральні утворення, які можуть використовуватись у народному господарстві безпосередньо, або після попередньої обробки. Нині майже немає таких мінералів, які б людина не використовувала. Найширше використовуються паливні, рудні і нерудні корисні копалини..

Викопне мінеральне паливо - це кам'яне та буре вугілля, нафта, природний газ, горючі сланці, торф. Найцінніше паливо - нафта й природний газ. Вони висококалорійні, легко добуваються і транспортуються. Всі види мінерального палива використовують і як хімічну сировину для виготовлення пластмас, спиртів, штучного каучуку і волокна. Багаті родовища нафти й газу є в Західному Сибіру, Татарстані, Туркменистані, на Сахаліні, у Каспійському морі, Перській затоці. Вугілля добувають у Кузбасі, на Кавказі; горючі сланці - в Естонії, торф - у Білорусі, Західному Сибіру. В Україні нафту добувають у Прикарпатті й Карпатах, на Чернігівщині й Полтавщині. Вугілля добувають на Донбасі й Волині.

Рудні корисні копалини - природні мінеральні утворення, з яких, на даному рівні економіки і техніки, доцільно вилучати метали та їх сполуки. До металевих руд належать: залізна руда, руди міді, олова, свинцю, цинку, нікелю, алюмінію. Характерною особливістю руд кольорових металів є незначний вміст в них чистого металу (1 -2 %) і скупчення в одній руді кількох металів. Рудами кольорових металів є боксити, з яких добувають мідь, алюміній, тощо. Окрему групу складають благородні метали - золото, срібло, платина, які зустрічаються у складі гірських порід як окремі самородки або жили.

Нерудні копалини – це родовища кам'яної та калійної солей, фосфоритів, апатитів, графіту, алмазів тощо. До нерудних належать усі гірські породи, з яких виробляють будівельні матеріали (цемент), або які використовують безпосередньо у будівництві (граніти), або служать допоміжними матеріалами у виробництвах (вапняк, гіпс).

Гірські породи залягають всяко. Деякі мають вигляд скель і їх називають масивними, інші затягають пластами різної товщини, твердості й кольору. їх навивають пластовими. Гірські породи вихо­дять на поверхню на урвистих берегах річок, схилах ярів, у кратерах згаслих вулканів. Такі виходи називаються відслоненнями. Сюди можна водити учнів для вивчення геологічної будови свого краю. Знайшовши відслонення, його уважно розчищають, опи­сують і збирають зразки порід. Зібраний матеріал опрацьовується у школі. З мінералів і порід складають колекції. Кожний мінерал, чи породу поміщають у картонну коробочку, на дно якої кладуть ети­кетку з написом назви мінералу чи породи та місце їх знаходження.

Земний магнетизм. Земля - це гігантський магніт. її магнітне поле утворюється джерелами, які знаходяться у надрах планети. Походження магнетизму більшість вчених пояснює різницею температур у різних шарах рідкого ядра, внаслідок чого виникають електричні струми, як у генераторі. Саме ці струми й створюють основне магнітне поле Землі, на яке накладаються поля магнітних аномалій, спричинених великим нагромадженням у надрах залізних руд, а у верхніх шарах атмосфери - електричними струмами, що виникає від швидкого руху заряджених космічних часток.

Отже, магнітне поле Землі - явище складне. Стійкими його частинами є основне поле і поле аномалій.

Геомагнітне поле, що огортає магнітними силовими лініями всю земну кулю, має два чітко виражені магнітні полюси. Місцезнаходження їх не збігається з положенням географічних полюсів. Від одного полюса до іншого проходять магнітні силові лінії, що утворюють магнітні меридіани. Уздовж цих ліній орієнтується магнітна стрілка. Через те, що магнітні і географічні полюси не збігаються магнітна стрілка компаса утворює з географічним меридіаном кут, який називається магнітним схиленням. Схилення буває східним і західним, оскільки магнітна стрілка відхиляються від головного географічного меридіану на схід і на захід.

Спостереження за поведінкою магнітної стрілки показують, що вона в різних точках земної поверхні утворює кут з горизонтальною площиною. Цей кут називається магнітним нахиленням. На екваторі нахилення дорівнює нуля, а до полюсів воно збільшується, досягаючи над магнітним полюсом 90°.

У деяких місцях елементи земного магнетизму мають більше чи менше відхилення від звичайних величин. Такі місця називаються магнітними аномаліями. Якщо вони охоплюють тисячі кв. км. то їх називають глобальними. Такою є Східносибірська аномалія, де замість східного схилення панує західне. Якщо аномалії охоплюють незначні території і обумовлені заляганням залізних руд, їх називають локальними.

За допомогою штучних супутників і космічних ракет встановлено, що магнітне поле поширюється до висоти 80 - 90 тис. км.