Сведения о строении Земли, Земной Коры.

Сведения о строении Земли, Земной Коры.

Земля представляет собой тело, форма которого близка к трехосному эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и по экватору. Расхождения с эллипсоидом местами достигают ± 150 м.

По данным, полученным с помощью космических исследований длина земного меридиана 40008, 548 км, а длина экватора 40075, 704 км. Средний радиус шара, равновеликого объему Земли, 6371 км.

6371 км

По геофизическим материалам установлено неоднородное внутреннее строение Земли. Упрощенно в ней выделяются ядро радиусом около 3400 км, мантия (или промежуточная оболочка) толщиной примерно 2900 км и земная кора (литосфера), мощность которой в районах материков 30-50 км (при максимуме 70 км), а в области океанов 5-8 км, возможно в океанических впадинах земная кора отсутствует. Каждая из этих геосфер, в свою очередь, неоднородна и подразделяется на субоболочки, различающиеся по физико-химическим свойствам.

Средняя плотность Земли была вычислена после установления ее размеров, она оказалась равной 5, 52 г/см³, что значительно превышает плотность горных пород, наиболее распространенных в земной коре.

Последующие геофизические исследования показали, что плотность вещества Земли с глубиной изменяется не только постепенно, но на определенных глубинах и резко.

 

Наиболее изучена земная кора. Она характеризуется довольно резко изменяющейся мощностью и неодинаковым строением. В среднем подошва коры - поверхность Мохоровичича - залегает под континентами на глубине 40 км, а под океанами на глубине 11-12 км. Средняя мощность океанической коры около 7 км. Земная кора состоит из множества геологических тел, разнообразных по составу, форме и размерам. Мельчайшими в этом множестве являются отдельные зерна и кристаллы, которые представляют собой природные химические соединения или самородные элементы, называемые в геологии минералами.

Верхний слой земной коры - осадочный - сложен осадочными породами.

Второй слой на континентах получил название гранитного вследствие того, что скорость поперечных и продольных волн в нем примерно отвечает скоростям, экспериментально полученным для образцов гранита. В строении его принимают участие не только граниты, но и другие магматические и метаморфические горные породу

В нижней части земной коры скорость распространения продоль­ных волн повышается с 6 до 7, 5 км/с. В этой части коры на континен­тах выделяют (по геофизическим данным) два слоя, а в океанах - один.

По мощности и составу различают три типа земной коры: континентальную, океаническую и переходных областей.

Континентальная кора характеризуется максимальной мощностью, достигающей под горными сооружениями 75 км. На равнинных терри­ториях она составляет 25-35 км. Верхний слой ее сложен осадочными горными породами небольшой плотности. Максимальная мощность этого слоя 25 км. Ниже располагается гранитный слой. Его мощность достигает 40 км под горными сооружениями и 15-20 км на платфор­мах. В нижней части коры выделяются базальтовый и подстилающий его переходный слой (состоящий из мантийного и корового материа­ла). Максимальная мощность их соответственно 20 и 25 км.

Океаническая кора значительно тоньше континентальной и имеет трехслойное строение. Верхний слой - осадочный. Мощность его в центральных частях океанов не более 1 км, на периферии - до 10- 15 км и более. Он осадочного слоя континентов он отличается воз­растом - не более 180 млн. лет (против 2500 млн. лет на континен­тах). Средний слой - базальтовый (гранитного слоя в океанической коре нет), мощность его 1, 5-2 км. Он состоит в основном из базаль­товых покровов с прослоями брекчий. вулканических пеплов. Нижний слой представлен породами типа габбро и имеет постоянную мощность (5-6 км).

Кора переходных областей характерна для периферии крупных континентов. В переходных областях выделяют субконтинентальную и субокеаническую кору. первая характерна для некоторых архипелагов островов. Она отличается от континентальной пониженной мощностью (30-35 км) и отсутствием четкой границы между гранит­ным и базальтовым слоями. Субокеаническая кора наблюдается в окраинных и некоторых внутренних морях. По сравнению с океани­ческой она имеет повышенную мощность (за счет осадочного слоя).

Промежуточная оболочка (мантия) располагается между, земной корой и ядром Земли в интервале глубин 50-2900 км. Ско­рости распространения сейсмических волн в ней достигают максималь­ных для нашей планеты значений - 13, 7 км/с для продольных волн и 7, 3 км/с для поперечных.

Ядро Земли - центральное тело нашей планеты, ограниченное поверхностью раздела на глубине 2900 км. На этой глубине скорость продольных колебаний скачкообразно снижается (с 13, 7 до 8 км/с), а поперечные волны ядро не пропускает. По современным представле­ниям это тело состоит из внешнего ядра, находящегося в расплавлен­ном состоянии, и внутреннего (с глубины 5100 км), вероятно, твер­дого. Ядро, как предполагают, имеет железоникелевый состав.

3. Минералы, горные породы. Условия их образования.

Условия образования минералов и горных пород

Образование минералов вблизи поверхности и на поверхности Земли происходит при участии воды, кислорода воздуха, углекисло­ты, а также в результате жизнедеятельности организмов. Среди ми­нералов, образованных в этих условиях, различают осадочные (воз­никают в процессе осаждения солей и других соединений в водных бассейнах), биогенные (результат жизнедеятельности организмов и разложения органического вещества) и др.

Накапливающиеся в понижениях рельефа или на дне водных бас­сейнов рыхлые осадки (седиментация – процесс осадконакопления), состоящие из отдельных кристаллов минера­лов и частиц (обломков) ранее существовавших горных пород, в результате физико-химических процессов, происходящих в самих осадках в течение многих сотен тысяч лет, видоизменяются и становят­ся горными породами.

Процесс превращения осадков в горные поро­ды получил название диагенеза (от греч. " диагенезис" - перерожде­ние).

Породы, образованные таким путем, называются осадочными (породами осадочного происхождения).

Горные породы, некогда возникшие на земной поверхности или вблизи нее, могут оказаться на больших глубинах. Испытывая ог­ромные давлении и высокие температуры, породы некристаллического строения становятся кристаллическими. Изменение горных пород (кристаллизация) в недрах Земли под воздействием высоких температуры и давления носит название метаморфизма.

Метаморфические превращения осадочных горных пород начинают­ся на глубине 3-5 км и усиливаются с увеличением глубины под дейст­вием повышающихся температуры и давления. На каждые 100 м верхней оболочки земного шара температура повышается при­мерно на 3 °С - это называется геотермическим градиентом. А глубина на которой температура меняется на 1градус называется геотермической ступенью – для нормальных условий это 33м на 1 градус.

Горные породы благодаря жесткому каркасу испытывают давле­ние вышележащих пород. Это давление называется горным. Его опре­деляют по силе тяжести твердой минеральной части пород. Горное давление на глубине 20 км, судя по плотности пород, равно прибли­зительно 460 МПа.

 

Давление жидкости и газов, находящихся в поро­дах, называют пластовым. Оно уравновешивается столбом пластовой воды плотностью 1, 05-1, 1 г/см³. С увеличением глубины на каждые 100 м пластовое давление увеличивается на 1 МПа.

Как было отмечено выше, метаморфизм заключается в полной перекристаллизации горных пород в твердом состоянии, без предва­рительного их переплавления.

Различают следующие виды метаморфизма:

1)региональный (глубинный), проявляющийся на огромных площа­дях, когда отдельные участки земной коры погружаются и горные породы оказываются на глубине, характеризующейся высокими давлением и температурой;

2)динамометаморфизм, при котором изменение горных пород проис­ходит главным образом в верхней части земной коры под влиянием одностороннего (бокового) давления, возникающего при тектонических напряжениях (породы становятся сланцеватыми, приобретают способность раскалываться на тонкие плитки, иногда со следами дроб­ления);

3)контактовый, связанный с внедрением магмы в толщу горных пород.

В результате метаморфизма образуются горные породы, которые называются метаморфическими. На глубине в зоне регионального метаморфизма образуются огромные массы горных пород, в основ­ном кристаллических сланцев, в состав которых в большом количест­ве входят такие минералы, как гранат, слюды, графит, корунд, тальк.

Совокупность процессов, связанных с проявлением внутренней энергии Земли и выражающихся в образовании магмы, внедрении ее в земную кору или излиянии на поверхность и застывании в виде тел различной ве­личины и формы, называется магматизмом.

Магма представляет собой расплавленное вещество сложного состава, насыщенное различными газообразными компонентами. Большую ее часть составляют кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий, водород. Остальные элементы содер­жатся в ней в небольших количествах (титан, углерод, фосфор, хлор) ив виде примесей.

Магма возникает в глубоких недрах Земли. Внедряясь в толщи горных пород земной коры, она остывает, происходит образование и выпадение кристаллов. В первую очередь выпадают из расплава оливин и другие наиболее тугоплавкие минералы, в последнюю очередь кристаллизуется кварц. В процессе движения магмы и ее застывания образуются многие породообразующие мине­ралы и минеральные ассоциации различных типов (горные породы) магматического происхождения.

Магматизм нередко завершается образованием минералов на по­верхности: при извержении вулканов в результате застывания лавы на поверхности возникают вулканогенные минералы.

С областями современной и недавней вулканической деятельности связаны многочисленные горячие источники, в том числе гейзеры. Они выносят на поверхность большое количество химических соеди­нений, особенно окиси кремния. Из этих веществ образуются мно­гие минералы (опал, барит, кальцит и др.).

Преобладающее большинство горных пород образовалось в специ­фических термодинамических условиях - в недрах Земли или же на дне моря. Попадая на земную поверхность, они оказываются неус­тойчивыми в новой физико-химической обстановке и под воздейст­вием различных факторов разрушаются. Некогда целая горная порода превращается в обломки различной величины или даже распадается на отдельные составляющие ее минералы. В других случаях в процессе химического превращения наблюдается коренное изменение минера­лов и горных пород, приводящее к появлению совершенно новых по­род, отличных от первоначальных.

Следовательно, многообразие условий возникновения минералов и горных пород является причиной существования в природе столь большого числа минералов и горных пород.

Минералы

Минералы – это природные химические соединения (или элементы), представленные однородными по составу, строению и физическим свойствам телами, приразличных физико-химических процессах, протекающих в земной коре. Они встречаются преимущественно в твердом (кварц, слюда), реже в жидком (самородная ртуть) и газообразном (сероводород) состоянии. Из более чем 2000 минералов, известных в мире, лишь 25 широко распространены и играют существенную роль в составе геологических тел, характеризующихся большими размерами. Они называются поро­дообразующими минералами.

Минералы могут быть кристаллическими или аморфными. В крис­таллическом веществе частицы располагаются в строго определенном порядке. Форма кристаллов зависит от строения вещества, от его кристаллической решетки. Аморфное строение вещества характери­зуется беспорядочным расположением его частиц. Физические свойст­ва (теплопроводность, электропроводность и т.д.) у аморфного вещест­ва во всех направлениях приблизительно одинаковы, тогда как у кристаллического разные.

 

Все минералы по химическому составу принято подразделять на классы.

1)Сульфиды(FeS)

2)Галоиды. (NaCl)

3)Сульфаты(CaS04).

4)Карбонаты.. кальцит (CaCO3) и доло­мит (MgCO3).

5)Фосфаты

6)Окислы и гидроокислы

7)Силикаты. (75% массы земной коры)

Помимо перечисленных выделяется еще несколько классов мине­ралов: самородных элементов (золото, платина, серебро, медь, сера, графит, алмаз), органических соединений и др.

Горные породы

Геологические тела, состоящие из минеральных зерен или их обломков, называются горными породами.

Горные породы – это минеральные соединения постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

Горные породы могут состоять из одного минерала (мономинераль­ные мрамор) или из нескольких (полиминеральные гранит).

Кроме минерального состава и происхождения горные породы отличаются друг от друга структу­рой, текстурой и формами геологических тел, которые они образуют.

Структура горных пород (строение) определяется размером, формой и характером срастания минеральных зерен.

Текстура горных пород (сложение) определяется пространствен­ным взаиморасположением слагающих минеральных зерен и харак­тером заполнения объема породы.

Магматические и метаморфические породы плотные и, как пра­вило, имеют кристаллическое строение. Магматические породы зале­гают в виде тел неправильной формы - батолитов, штоков.

Осадочные породы менее плотные, часто пористые (впитывают воду). Они залегают в виде пластов, толщи их характеризуются слоис­тостью. Наконец, осадочные породы содержат ископаемые остатки организмов, а некоторые из них целиком состоят из раковин, тогда как магматические и метаморфические породы лишены их. В осадочных породах заключено подавляющее большинство скопле­ний нефти и газа.

Магматические и метаморфические породы составляют 95 % общей массы пород, слагающих земную кору, на осадочные породы прихо­дится 5 %. На земную поверхность магматические породы выходят лишь в некоторых районах земного шара, на большей же его части они скрыты под осадочными горными породами. Во всех нефтяных районах магматические и метаморфические породы залегают на боль­ших глубинах и не выходят на поверхность Земли.

Магматические горные породы. Эти породы бывают двух типов: интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся). Пер­вые образуются на различной глубине в недрах земной коры, вторые - на ее поверхности. Породы, образующиеся при интрузивном магматизме, в свою очередь подразделяются на две группы: абиссальные (собст­венно глубинные) и гипабиссальные (полуглубинные).

Классификация по кислотности.

1)Кислые

2)Средние

3)Основные

4)Ультраосновные

 

Осадочные горные породы. Образуются они в результате разру­шения на поверхности Земли ранее сформировавшихся горных пород и последующего накопления и преобразования продуктов этого раз­рушения и осаждения из воды. В нефтегазовой геологии осадочные породы изучаются как основные объекты, с которыми генетически связаны нефть и газ.

Метаморфические горные породы. Исходным материалом для образования метаморфических горных пород являются магмати­ческие, осадочные и ранее образовавшиеся метаморфические породы. Основные наиболее распространенные метаморфические горные поро­ды - кварциты, мраморы, сланцы и гнейсы.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: