Les coquilles extérieures de la terre. Sphères de la Terre

La vie sur notre planète est née d'une combinaison de nombreux facteurs. La Terre est à une distance favorable du Soleil - elle ne chauffe pas trop pendant la journée et ne se sur-refroidit pas la nuit. La terre a une surface solide et de l'eau liquide existe dessus. L'enveloppe d'air entourant la Terre la protège du rayonnement cosmique dur et du "bombardement" par les météorites. Notre planète a des caractéristiques uniques - sa surface est encerclée, interagissant les unes avec les autres, par plusieurs coquilles : solide, air et eau.

Coquille d'air - l'atmosphère s'étend au-dessus de la Terre jusqu'à une hauteur de 2 à 3 000 km, mais la majeure partie de sa masse est concentrée à la surface de la planète. L'atmosphère est maintenue par la gravité terrestre, sa densité diminue donc avec l'altitude. L'atmosphère contient de l'oxygène, nécessaire à la respiration des organismes vivants. L'atmosphère contient une couche d'ozone, appelée bouclier protecteur, qui absorbe une partie du rayonnement ultraviolet du soleil et protège la Terre des rayons ultraviolets en excès. Toutes les planètes du système solaire n'ont pas de coquille solide : par exemple, les surfaces des planètes géantes - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont composées de gaz qui sont à l'état liquide ou solide en raison de la haute pression et des basses températures. La coquille solide de la Terre, ou la lithosphère, est une énorme masse de roches sur terre et au fond de l'océan. Sous les océans et les continents, il a une épaisseur différente - de 70 à 250 km. La lithosphère est divisée en gros blocs - plaques lithosphériques.

La coquille d'eau de notre planète - l'hydrosphère comprend toute l'eau de la planète - à l'état solide, liquide et gazeux. L'hydrosphère est les mers et les océans, les rivières et les lacs, les eaux souterraines, les marécages, les glaciers, la vapeur d'eau dans l'air et l'eau dans les organismes vivants. La coquille d'eau redistribue la chaleur provenant du Soleil. En se réchauffant lentement, les masses d'eau de l'océan mondial accumulent de la chaleur, puis la transfèrent à l'atmosphère, ce qui adoucit le climat des continents pendant les périodes froides. Impliquée dans le cycle mondial, l'eau est en mouvement constant : s'évaporant de la surface des mers, des océans, des lacs ou des rivières, elle est transférée sur terre par les nuages ​​et tombe sous forme de pluie ou de neige.

La coquille de la Terre, dans laquelle la vie existe dans toutes ses manifestations, s'appelle la biosphère. Il comprend la partie supérieure de la lithosphère, l'hydrosphère et la partie superficielle de l'atmosphère. La limite inférieure de la biosphère est située dans la croûte terrestre des continents à une profondeur de 4 à 5 km, et dans la coquille d'air, la sphère de la vie s'étend jusqu'à la couche d'ozone.

Toutes les coquilles de la Terre s'influencent mutuellement. L'objet principal d'étude de la géographie est la coquille géographique - la sphère planétaire, où la partie inférieure de l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère et la partie supérieure de la lithosphère s'entrelacent et interagissent étroitement. La coquille géographique se développe selon des rythmes quotidiens et annuels, elle est influencée par des cycles d'activité solaire de onze ans, par conséquent, une caractéristique de la coquille géographique est le rythme des processus en cours.

L'enveloppe géographique change de l'équateur aux pôles et des contreforts aux sommets des montagnes, elle se caractérise par des schémas fondamentaux : intégrité, unité de toutes les composantes, continuité et hétérogénéité.

Le développement rapide de la civilisation humaine a conduit à l'apparition d'une coquille dans laquelle l'homme influence activement la nature. Cette coquille s'appelle la noosphère, ou la sphère de l'esprit. Parfois, les gens modifient la surface de la planète encore plus activement que certains processus naturels. Une intervention grossière dans la nature, la négligence de ses lois peuvent conduire au fait qu'avec le temps, les conditions sur notre planète deviendront inacceptables pour la vie.

introduction

1. Coquilles de base de la terre

2. Composition et structure physique de la terre

3. Régime géothermique de la terre

Conclusion

Liste des sources utilisées

introduction

La géologie est la science de la structure et de l'histoire du développement de la Terre. Les principaux objets de recherche sont les roches, dans lesquelles s'impriment les archives géologiques de la Terre, ainsi que les processus et mécanismes physiques modernes agissant à la fois à sa surface et dans les intestins, dont l'étude permet de comprendre comment notre planète s'est développée en le passé.

La terre change constamment. Certains changements se produisent soudainement et très rapidement (par exemple, éruptions volcaniques, tremblements de terre ou grandes inondations), mais le plus souvent ils se produisent lentement (une couche de précipitations de 30 cm d'épaisseur maximum est démolie ou accumulée sur un siècle). De tels changements ne sont pas perceptibles au cours de la vie d'une personne, mais certaines informations ont été accumulées sur les changements sur une longue période et, à l'aide de mesures précises et régulières, même des mouvements insignifiants de la croûte terrestre sont enregistrés.

L'histoire de la Terre a commencé en même temps que le développement du système solaire il y a environ 4,6 milliards d'années. Cependant, les archives géologiques sont caractérisées par la fragmentation et l'incomplétude, puisque de nombreuses roches anciennes ont été détruites ou recouvertes de sédiments plus jeunes. Les lacunes doivent être comblées par corrélation avec des événements qui se sont produits ailleurs et pour lesquels davantage de données sont disponibles, ainsi que par analogie et hypothèses. L'âge relatif des roches est déterminé sur la base des complexes de restes fossiles qu'elles contiennent et des gisements dans lesquels ces restes sont absents, sur la base de la position relative des deux. De plus, l'âge absolu de presque toutes les roches peut être déterminé par des méthodes géochimiques.

Dans cet article, les principales coquilles de la terre, sa composition et sa structure physique sont considérées.

1. Coquilles de base de la terre

La Terre a 6 coquilles : atmosphère, hydrosphère, biosphère, lithosphère, pyrosphère et centrosphère.

L'atmosphère est l'enveloppe gazeuse extérieure de la Terre. Sa limite inférieure traverse la lithosphère et l'hydrosphère, et la limite supérieure - à une altitude de 1000 km. L'atmosphère est divisée en troposphère (la couche mobile), la stratosphère (la couche au-dessus de la troposphère) et l'ionosphère (la couche supérieure).

La hauteur moyenne de la troposphère est de 10 km. Sa masse représente 75 % de la masse totale de l'atmosphère. L'air dans la troposphère se déplace à la fois horizontalement et verticalement.

La stratosphère s'élève à 80 km au-dessus de la troposphère. Son air, se déplaçant uniquement dans une direction horizontale, forme des couches.

Encore plus haut s'étend l'ionosphère, qui tire son nom du fait que son air est constamment ionisé sous l'influence des rayons ultraviolets et cosmiques.

L'hydrosphère couvre 71% de la surface de la Terre. Sa salinité moyenne est de 35 g/l. La température de la surface de l'océan est de 3 à 32 ° C, la densité est d'environ 1. La lumière du soleil pénètre jusqu'à une profondeur de 200 m et les rayons ultraviolets jusqu'à une profondeur de 800 m.

La biosphère, ou sphère de la vie, se confond avec l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère. Sa limite supérieure atteint les couches supérieures de la troposphère, tandis que la limite inférieure longe le fond des bassins océaniques. La biosphère est subdivisée en sphère végétale (plus de 500 000 espèces) et sphère animale (plus de 1 000 000 d'espèces).

La lithosphère - la coquille de pierre de la Terre - a une épaisseur de 40 à 100 km. Il comprend les continents, les îles et le fond des océans. La hauteur moyenne des continents au-dessus du niveau de l'océan: Antarctique - 2200 m, Asie - 960 m, Afrique - 750 m, Amérique du Nord - 720 m, Amérique du Sud - 590 m, Europe - 340 m, Australie - 340 m.

Sous la lithosphère se trouve la pyrosphère - la coquille ardente de la Terre. Sa température augmente d'environ 1°C tous les 33 m de profondeur. Les roches à des profondeurs considérables sont probablement à l'état fondu en raison des températures élevées et de la haute pression.

La centrosphère, ou noyau de la Terre, est située à 1800 km de profondeur. Selon la plupart des scientifiques, il se compose de fer et de nickel. La pression atteint ici 300000000000 Pa (3000000 atmosphères), la température est de plusieurs milliers de degrés. L'état du noyau est encore inconnu.

La sphère ardente de la Terre continue de se refroidir. La carapace dure s'épaissit, la carapace ardente s'épaissit. À un moment donné, cela a conduit à la formation de rochers solides - des continents. Cependant, l'influence de la sphère ardente sur la vie de la planète Terre est encore très grande. Les contours des continents et des océans, le climat et la composition de l'atmosphère ont changé à plusieurs reprises.

Les processus exogènes et endogènes modifient continuellement la surface solide de notre planète, ce qui, à son tour, affecte activement la biosphère terrestre.

2. Composition et structure physique de la terre

Les données géophysiques et les résultats de l'étude des inclusions profondes indiquent que notre planète est constituée de plusieurs coquilles aux propriétés physiques différentes, dont l'évolution reflète à la fois l'évolution de la composition chimique de la matière avec la profondeur et l'évolution de son état d'agrégation en fonction de pression.

La couche supérieure de la Terre - la croûte terrestre - sous les continents a une épaisseur moyenne d'environ 40 km (25-70 km) et sous les océans - seulement 5-10 km (sans couche d'eau, en moyenne 4,5 km) . La surface de Mohorovichich est considérée comme le bord inférieur de la croûte terrestre - une section sismique, sur laquelle la vitesse de propagation des ondes élastiques longitudinales augmente brusquement avec une profondeur de 6,5-7,5 à 8-9 km / s, ce qui correspond à une augmentation dans la densité de matière de 2,8-3,0 à 3,3 g/cm3.

De la surface de Mohorovichich à une profondeur de 2900 km, le manteau terrestre s'étend; la zone supérieure la moins dense de 400 km d'épaisseur se détache comme le manteau supérieur. L'intervalle de 2900 à 5150 km est occupé par le noyau externe, et de ce niveau au centre de la Terre, c'est-à-dire de 5150 à 6371 km, est le noyau interne.

Le noyau terrestre intéresse les scientifiques depuis sa découverte en 1936. Il était extrêmement difficile de l'imager en raison du nombre relativement faible d'ondes sismiques qui l'atteignaient et revenaient à la surface. De plus, les températures et pressions extrêmes du cœur ont longtemps été difficiles à reproduire en laboratoire. De nouvelles recherches pourraient fournir une image plus détaillée du centre de notre planète. Le noyau terrestre est divisé en 2 régions distinctes : liquide (noyau externe) et solide (intérieur), dont la transition se situe à une profondeur de 5 156 km.

Le fer est le seul élément qui correspond étroitement aux propriétés sismiques du noyau terrestre et est suffisamment abondant dans l'univers pour représenter environ 35% de la masse de la planète dans le noyau de la planète. Selon les données modernes, le noyau externe est un flux rotatif de fer et de nickel en fusion, un bon conducteur d'électricité. C'est à lui qu'est associée l'origine du champ magnétique terrestre, considérant que, tel un générateur géant, les courants électriques circulant dans le noyau liquide créent un champ magnétique global. La couche du manteau, qui est en contact direct avec le noyau externe, en est affectée, car les températures dans le noyau sont plus élevées que dans le manteau. À certains endroits, cette couche génère d'énormes flux de chaleur et de masse dirigés vers la surface de la Terre - des panaches.

Caractéristiques de la Terre (forme, dimensions).

La Terre est l'une des neuf planètes qui tournent autour du Soleil. Les premières idées sur les formes et les tailles de la Terre sont apparues dans les temps anciens. Les anciens penseurs (Pythagore - V siècle avant JC, Aristote - III siècle avant JC, etc.) ont exprimé l'idée que notre planète a une forme sphérique. Newton a théoriquement étayé la position que la forme représente ellipsoïde de rotation, ou sphéroïde. La différence entre les rayons polaire et équatorial est de 21 km. Selon les calculs de T. D. Zhonglovich et S. I. Tropinina, l'asymétrie de la Terre par rapport à l'équateur est indiquée: le pôle sud est situé plus près de l'équateur que le nord. En lien avec la dissection du relief (présence de hautes montagnes et de profondes dépressions), la forme réelle de la Terre est plus complexe qu'un ellipsoïde triaxial. Le point culminant de la Terre - le mont Chomolungma dans l'Himalaya - culmine à 8848 m. La plus grande profondeur de 11 034 m a été trouvée dans la fosse des Mariannes. En 1873, le physicien allemand Listing a qualifié la figure de la Terre de géoïde, ce qui signifie littéralement "semblable à la Terre". En Union soviétique, il est actuellement accepté. ellipsoïde de F. N. Krasovsky et ses étudiants (A. A. Izotov et autres), dont les principaux paramètres sont confirmés par la recherche moderne et à partir de stations orbitales. Selon ces données, le rayon équatorial est de 6378,245 km, le rayon polaire est de 6356,863 km et la compression polaire est de 1/298,25. Le volume de la Terre est de 1,083 10 12 km 3 et sa masse est de 6 10 27 g.

Coquilles extérieures de la Terre.

Les coquilles extérieures de la Terre sont l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère. L'enveloppe gazeuse de la Terre est l'atmosphère, en bas elle borde l'hydrosphère ou la lithosphère, et s'étend vers le haut sur 1000 km. Trois couches s'y distinguent : la troposphère, qui est en mouvement ; après c'est la stratosphère ; derrière se trouve l'ionosphère (couche supérieure).

La taille de l'hydrosphère - la coquille d'eau de la Terre, représente 71% de la surface totale de la planète. La salinité moyenne de l'eau est de 35 g/l. La surface de l'océan a une densité d'environ 1 et une température de 3 à 32 ° C. Les rayons du soleil ne peuvent pas pénétrer plus profondément que deux cents mètres et les ultraviolets - 800 m.

L'habitat des organismes vivants est la biosphère, elle se confond avec l'hydrosphère, l'atmosphère et la lithosphère. Le bord supérieur de la biosphère s'élève jusqu'aux boules supérieures de la troposphère et le bas atteint le fond des dépressions des océans. Il distingue la sphère des animaux (plus d'un million d'espèces) et la sphère des plantes (plus de 500 000 espèces).

L'épaisseur de la lithosphère - la coquille de pierre de la Terre, peut varier de 35 à 100 km. Il comprend tous les continents, les îles et le fond de l'océan. En dessous se trouve la pyrosphère, qui est la coquille ardente de notre planète. Il y a une augmentation de température d'environ 1°C tous les 33 mètres de profondeur. Probablement, à de grandes profondeurs, sous l'influence d'énormes pressions et de températures très élevées, les roches sont fondues et se trouvent dans un état proche du liquide.

Étapes du développement évolutif de la Terre

La Terre est née en épaississant une fraction principalement à haute température avec une quantité importante de fer métallique, et le matériau proche de la Terre restant, dans lequel le fer a été oxydé et transformé en silicates, est probablement allé construire la Lune.

Les premières étapes du développement de la Terre ne sont pas fixées dans les archives géologiques de la pierre, selon lesquelles les sciences géologiques ont réussi à restaurer son histoire. Même les roches les plus anciennes (leur âge est marqué par un chiffre énorme - 3,9 milliards d'années) sont le produit d'événements beaucoup plus tardifs qui se sont produits après la formation de la planète elle-même.

Les premières étapes de l'existence de notre planète ont été marquées par le processus de son intégration planétaire (accumulation) et de sa différenciation ultérieure, qui ont conduit à la formation du noyau central et du manteau de silicate primaire qui l'enveloppe. La formation d'une croûte d'aluminosilicate de type océanique et continental fait référence à des événements ultérieurs associés à des processus physico-chimiques dans le manteau lui-même.

La Terre en tant que planète primaire s'est formée à des températures inférieures au point de fusion de son matériau il y a 5 à 4,6 milliards d'années. La terre est née par accumulation sous la forme d'une sphère chimiquement relativement homogène. C'était un mélange relativement homogène de particules de fer, de silicates et moins de sulfures, répartis assez uniformément dans tout le volume.

La plus grande partie de sa masse s'est formée à une température inférieure à la température de condensation de la fraction à haute température (métal, silicate), c'est-à-dire inférieure à 800° K. De manière générale, l'achèvement de la formation de la Terre ne pouvait se produire en dessous de 320° K , qui était dicté par la distance au Soleil. Les impacts de particules pendant le processus d'accumulation pourraient augmenter la température de la Terre naissante, mais une estimation quantitative de l'énergie de ce processus ne peut pas être faite de manière suffisamment fiable.

Dès le début de la formation de la jeune Terre, on a noté son échauffement radioactif, causé par la désintégration de noyaux radioactifs en voie d'extinction rapide, dont un certain nombre de transuraniens ayant survécu à l'ère de la fusion nucléaire, et la désintégration de l'actuel radio-isotopes conservés et.

Dans l'énergie atomique radiogénique totale aux premières époques de l'existence de la Terre, il y en avait assez pour que sa matière commence à fondre par endroits, suivie d'un dégazage et de la montée de composants légers vers les horizons supérieurs.

Avec une répartition relativement homogène des éléments radioactifs avec une répartition uniforme de la chaleur radiogénique sur tout le volume de la Terre, l'augmentation maximale de la température s'est produite en son centre, suivie d'une égalisation le long de la périphérie. Cependant, dans les régions centrales de la Terre, la pression était trop élevée pour fondre. La fusion due au chauffage radioactif a commencé à certaines profondeurs critiques, où la température dépassait le point de fusion d'une partie de la matière primaire de la Terre. Dans ce cas, le matériau de fer avec un mélange de soufre a commencé à fondre plus rapidement que le fer pur ou le silicate.

Tout cela s'est produit géologiquement assez rapidement, car les énormes masses de fer en fusion ne pouvaient pas rester longtemps dans un état instable dans les parties supérieures de la Terre. En fin de compte, tout le fer liquide a pénétré dans les régions centrales de la Terre, formant un noyau métallique. La partie interne de celui-ci est passée dans une phase dense solide sous l'influence de la haute pression, formant un petit noyau plus profond que 5000 km.

Le processus asymétrique de différenciation de la matière de la planète a commencé il y a 4,5 milliards d'années, ce qui a conduit à l'apparition d'hémisphères (segments) continentaux et océaniques. Il est possible que l'hémisphère de l'océan Pacifique moderne ait été le segment dans lequel les masses de fer ont coulé vers le centre, et dans l'hémisphère opposé, elles ont augmenté avec la montée du matériau silicaté et la fusion ultérieure de masses d'aluminosilicate plus légères et de composants volatils. Les fractions fusibles du matériau du manteau ont concentré les éléments lithophiles les plus typiques, qui sont arrivés avec les gaz et la vapeur d'eau à la surface de la Terre primaire. A la fin de la différenciation planétaire, la plupart des silicates ont formé un manteau épais de la planète, et les produits de sa fusion ont donné lieu au développement d'une croûte d'aluminosilicate, d'un océan primaire et d'une atmosphère primaire saturée en CO 2 .

AP Vinogradov (1971), sur la base d'une analyse des phases métalliques de la matière météoritique, estime qu'un alliage solide fer-nickel est né indépendamment et directement de la phase vapeur d'un nuage protoplanétaire et s'est condensé à 1500 ° C. Le fer- l'alliage de nickel des météorites, selon le scientifique, a un caractère primaire et caractérise en conséquence la phase métallique des planètes telluriques. Des alliages fer-nickel de densité assez élevée, comme le pense Vinogradov, sont apparus dans un nuage protoplanétaire, frittés en raison d'une conductivité thermique élevée en morceaux séparés qui sont tombés au centre du nuage de gaz et de poussière, poursuivant la croissance continue de la condensation. Seule une masse d'alliage fer-nickel, condensée indépendamment d'un nuage protoplanétaire, pourrait former les noyaux de planètes de type tellurique.

La forte activité du Soleil primaire a créé un champ magnétique dans l'espace environnant, qui a contribué à l'aimantation des substances ferromagnétiques. Ceux-ci comprennent le fer métallique, le cobalt, le nickel et en partie le sulfure de fer. Le point de Curie - la température en dessous de laquelle les substances acquièrent des propriétés magnétiques - pour le fer est de 1043 ° K, pour le cobalt - 1393 ° K, pour le nickel - 630 ° K et pour le sulfure de fer (pyrrhotite, proche de la troïlite) - 598 ° K. Depuis les forces magnétiques pour les petites particules sont de plusieurs ordres de grandeur supérieures aux forces d'attraction gravitationnelles, qui dépendent des masses, alors l'accumulation de particules de fer provenant de la nébuleuse solaire en refroidissement pourrait commencer à des températures inférieures à 1000 ° K sous la forme de grandes concentrations et a été beaucoup plus efficace que l'accumulation de particules de silicate à d'autres conditions égales. Le sulfure de fer en dessous de 580°K pourrait également s'accumuler sous l'influence des forces magnétiques après le fer, le cobalt et le nickel.

Le motif principal de la structure zonale de notre planète était associé au déroulement de l'accumulation successive de particules de compositions différentes - d'abord fortement ferromagnétiques, puis faiblement ferromagnétiques et, enfin, de silicate et d'autres particules, dont l'accumulation était déjà dictée principalement par les forces gravitationnelles des masses métalliques massives développées.

Ainsi, la principale raison de la structure zonale et de la composition de la croûte terrestre était un réchauffement radiogénique rapide, qui déterminait l'augmentation de sa température et contribuait en outre à la fusion locale du matériau, au développement de la différenciation chimique et des propriétés ferromagnétiques sous l'influence de énergie solaire.

Le stade d'un nuage de gaz et de poussière et la formation de la Terre sous forme de condensation dans ce nuage. L'atmosphère contenait H Et Pas, la dissipation de ces gaz s'est produite.

Au cours du processus de chauffage progressif de la protoplanète, les oxydes de fer et les silicates ont été réduits et les parties internes de la protoplanète ont été enrichies en fer métallique. Divers gaz ont été libérés dans l'atmosphère. La formation de gaz s'est produite en raison de processus radioactifs, radiochimiques et chimiques. Initialement, principalement des gaz inertes ont été libérés dans l'atmosphère : Ne(néon), Ns(nilsborium), CO2(monoxyde de carbone), H 2(hydrogène), Pas(hélium), AG(argon), Kg(krypton), Il h(xénon). Une atmosphère réparatrice s'est créée dans l'atmosphère. Peut-être y avait-il une certaine éducation NH3(ammoniac) par synthèse. Ensuite, en plus de ceux indiqués, de la fumée acide a commencé à pénétrer dans l'atmosphère - CO2, H2S, HF, SO2. La dissociation de l'hydrogène et de l'hélium a eu lieu. Le dégagement de vapeur d'eau et la formation de l'hydrosphère ont provoqué une diminution des concentrations de gaz hautement solubles et réactifs ( CO2, H2S, NH3). La composition de l'atmosphère a changé en conséquence.

À travers les volcans et par d'autres moyens, la libération de vapeur d'eau du magma et des roches ignées s'est poursuivie, CO2, ALORS, NH3, NON 2, SO2. Il y avait aussi une sélection H 2, Environ 2, pas, AG, Ne, kr, Xe dus aux processus radiochimiques et aux transformations des éléments radioactifs. progressivement accumulé dans l'atmosphère CO2 Et N 2. Il y avait une légère concentration Environ 2 dans l'atmosphère, mais y étaient également présents CH4, H2 Et ALORS(des volcans). L'oxygène oxyde ces gaz. Au fur et à mesure que la Terre se refroidissait, l'hydrogène et les gaz inertes étaient absorbés par l'atmosphère, retenus par la gravité et le champ géomagnétique, comme les autres gaz de l'atmosphère primaire. L'atmosphère secondaire contenait de l'hydrogène résiduel, de l'eau, de l'ammoniac, du sulfure d'hydrogène et avait un caractère fortement réducteur.

Lors de la formation de la proto-Terre, toute l'eau était sous diverses formes associées à la substance de la protoplanète. Au fur et à mesure que la Terre se formait à partir d'une protoplanète froide et que sa température augmentait progressivement, l'eau était de plus en plus incluse dans la composition de la solution magmatique de silicate. Une partie s'est évaporée du magma dans l'atmosphère, puis s'est dissipée. Au fur et à mesure que la Terre se refroidissait, la dissipation de la vapeur d'eau s'est affaiblie, puis s'est pratiquement arrêtée complètement. L'atmosphère de la Terre a commencé à s'enrichir du contenu en vapeur d'eau. Cependant, les précipitations atmosphériques et la formation de masses d'eau à la surface de la Terre ne sont devenues possibles que bien plus tard, lorsque la température à la surface de la Terre est passée en dessous de 100°C. La chute de la température à la surface de la Terre à moins de 100°C a sans aucun doute été un bond dans l'histoire de l'hydrosphère terrestre. Jusqu'à ce moment, l'eau de la croûte terrestre n'était qu'à l'état chimiquement et physiquement lié, constituant, avec les roches, un tout indivisible. L'eau était sous forme de gaz ou de vapeur chaude dans l'atmosphère. Lorsque la température de la surface de la Terre est tombée en dessous de 100°C, des réservoirs peu profonds assez étendus ont commencé à se former à sa surface, à la suite de fortes pluies. Depuis ce temps, des mers ont commencé à se former à la surface, puis l'océan primaire. Dans les roches de la Terre, avec le magma solidifiant lié à l'eau et les roches ignées émergentes, de l'eau goutte à goutte libre apparaît.

Le refroidissement de la Terre a contribué à l'émergence d'eaux souterraines, dont la composition chimique différait considérablement entre elles et les eaux de surface des mers primaires. L'atmosphère terrestre, qui s'est formée lors du refroidissement de la matière chaude initiale à partir de matières volatiles, de vapeurs et de gaz, est devenue la base de la formation de l'atmosphère et de l'eau dans les océans. L'émergence de l'eau à la surface de la terre a contribué au processus de circulation atmosphérique des masses d'air entre la mer et la terre. La distribution inégale de l'énergie solaire à la surface de la terre a provoqué une circulation atmosphérique entre les pôles et l'équateur.

Tous les éléments existants se sont formés dans la croûte terrestre. Huit d'entre eux - l'oxygène, le silicium, l'aluminium, le fer, le calcium, le sodium, le potassium et le magnésium - représentaient plus de 99 % de la croûte terrestre en poids et en nombre d'atomes, tandis que tous les autres représentaient moins de 1 %. La masse principale d'éléments est dispersée dans la croûte terrestre et seule une petite partie d'entre eux a formé des accumulations sous forme de gisements minéraux. Dans les gisements, les éléments ne se trouvent généralement pas sous forme pure. Ils forment des composés chimiques naturels - des minéraux. Seuls quelques-uns - le soufre, l'or et le platine - peuvent s'accumuler sous une forme native pure.

Une roche est un matériau à partir duquel sont construites des sections de la croûte terrestre avec une composition et une structure plus ou moins constantes, constituées d'une accumulation de plusieurs minéraux. Le principal processus de formation des roches dans la lithosphère est le volcanisme (Fig. 6.1.2). À de grandes profondeurs, le magma est soumis à des conditions de pression et de température élevées. Le magma (grec : "boue épaisse") se compose d'un certain nombre d'éléments chimiques ou de composés simples.

Riz. 6.1.2. Éruption

Avec une baisse de pression et de température, les éléments chimiques et leurs composés sont progressivement "ordonnés", formant les prototypes des futurs minéraux. Dès que la température baisse suffisamment pour commencer la solidification, les minéraux commencent à exsuder du magma. Cet isolement s'accompagne d'un processus de cristallisation. Comme exemple de cristallisation, nous donnons la formation d'un cristal de sel NaCl(Fig. 6.1.3).

Fig.6.1.3. La structure d'un cristal de sel de table (chlorure de sodium). (Les petites boules sont des atomes de sodium, les grosses boules sont des atomes de chlore.)

La formule chimique indique que la substance est construite à partir du même nombre d'atomes de sodium et de chlore. Il n'y a pas d'atomes de chlorure de sodium dans la nature. La substance chlorure de sodium est constituée de molécules de chlorure de sodium. Les cristaux de sel gemme sont constitués d'atomes de sodium et de chlore alternant le long des axes du cube. Lors de la cristallisation, en raison des forces électromagnétiques, chacun des atomes de la structure cristalline tend à prendre sa place.

La cristallisation du magma s'est produite dans le passé et se produit maintenant lors d'éruptions volcaniques dans diverses conditions naturelles. Lorsque le magma se solidifie en profondeur, le processus de son refroidissement est lent, des roches granuleuses bien cristallisées apparaissent, appelées profondes. Ceux-ci comprennent les granites, les diarites, les gabbro, les syanites et les péridotites. Souvent, sous l'influence des forces internes actives de la Terre, le magma se déverse à la surface. En surface, la lave se refroidit beaucoup plus rapidement qu'en profondeur, les conditions de formation de cristaux sont donc moins favorables. Les cristaux sont moins durables et se transforment rapidement en roches métamorphiques, lâches et sédimentaires.

Dans la nature, il n'y a pas de minéraux et de roches qui existent pour toujours. Toute roche a surgi une fois et un jour son existence prend fin. Il ne disparaît pas sans laisser de trace, mais se transforme en un autre rocher. Ainsi, lorsque le granit est détruit, ses particules donnent naissance à des couches de sable et d'argile. Le sable, lorsqu'il est submergé, peut se transformer en grès et en quartzite et, à une pression et une température plus élevées, donner naissance au granit.

Le monde des minéraux et des roches a sa "vie" particulière. Il existe des minéraux jumeaux. Par exemple, si un minéral "plomb brillant" est trouvé, le minéral "zinc blende" sera toujours à côté. Les mêmes jumeaux sont l'or et le quartz, le cinabre et l'antimonite.

Il existe des "ennemis" minéraux - le quartz et la néphéline. La composition du quartz correspond à la silice, la néphéline - à l'aluminosilicate de sodium. Et bien que le quartz soit très répandu dans la nature et fasse partie de nombreuses roches, il ne « tolère » pas la néphéline et ne se produit jamais avec elle dans un endroit. Le secret de l'antagonisme est lié au fait que la néphéline est sous-saturée en silice.

Dans le monde des minéraux, il arrive qu'un minéral se révèle agressif et se développe aux dépens d'un autre, lorsque les conditions environnementales changent.

Un minéral, tombant dans d'autres conditions, s'avère parfois instable et est remplacé par un autre minéral tout en conservant sa forme d'origine. De telles transformations se produisent souvent avec la pyrite, dont la composition est similaire au disulfure de fer. Il forme généralement des cristaux cubiques de couleur dorée avec un fort éclat métallique. Sous l'influence de l'oxygène atmosphérique, la pyrite se décompose en minerai de fer brun. Le minerai de fer brun ne forme pas de cristaux, mais, se présentant à la place de la pyrite, conserve la forme de son cristal.

Ces minéraux sont appelés en plaisantant "trompeurs". Leur nom scientifique est pseudomorphoses, ou faux cristaux ; leur forme n'est pas caractéristique du minéral constitutif.

Les pseudomorphoses témoignent de relations complexes entre différents minéraux. Les relations entre les cristaux d'un minéral ne sont pas toujours simples non plus. Dans les musées de géologie, vous avez probablement admiré plus d'une fois de magnifiques enchevêtrements de cristaux. Ces intercroissances sont appelées druzes ou brosses de montagne. Dans les gisements minéraux, ils font l'objet d'une "chasse" imprudente d'amateurs de pierres - minéralogistes débutants et expérimentés (Fig. 6.1.4).

Les Druzes sont très beaux, donc un tel intérêt pour eux est tout à fait compréhensible. Mais ce n'est pas qu'une question d'apparence. Voyons comment se forment ces pinceaux de cristaux, découvrons pourquoi les cristaux avec leur allongement sont toujours plus ou moins perpendiculaires à la surface de croissance, pourquoi il n'y a pas ou presque pas de cristaux dans les druzes qui seraient à plat ou se développeraient obliquement. Il semblerait que lors de la formation d'un «noyau» d'un cristal, il devrait reposer sur la surface de croissance et non se tenir verticalement dessus.

Riz. 6.1.4. Schéma de sélection géométrique des cristaux en croissance lors de la formation de druse (selon D. P. Grigoriev).

Toutes ces questions sont bien expliquées par la théorie de la sélection géométrique des cristaux du célèbre minéralogiste - professeur à l'Institut minier de Leningrad D. P. Grigoriev. Il a prouvé qu'un certain nombre de raisons influencent la formation de druses de cristal, mais dans tous les cas, les cristaux en croissance interagissent les uns avec les autres. Certains d'entre eux s'avèrent "plus faibles", de sorte que leur croissance s'arrête rapidement. Les plus « forts » continuent de croître, et pour ne pas être « contraints » par leurs voisins, ils s'étirent vers le haut.

Quel est le mécanisme de formation des brosses de montagne ? Comment de nombreux « noyaux » orientés différemment se transforment-ils en un petit nombre de gros cristaux situés plus ou moins perpendiculairement à la surface de croissance ? La réponse à cette question peut être obtenue si nous examinons attentivement la structure d'une druse, constituée de cristaux de couleur zonale, c'est-à-dire ceux dans lesquels les changements de couleur donnent des traces de croissance.

Regardons de plus près la coupe longitudinale des Druzes. Un certain nombre de noyaux cristallins sont visibles sur la surface de croissance inégale. Naturellement, leurs allongements correspondent à la direction de plus grande croissance. Initialement, tous les noyaux, quelle que soit leur orientation, croissent à la même vitesse dans le sens de l'allongement cristallin. Mais ensuite, les cristaux ont commencé à se toucher. Les penchés se sont rapidement retrouvés coincés par leurs voisins à croissance verticale, ne leur laissant aucun espace libre. Par conséquent, à partir de la masse de petits cristaux orientés différemment, seuls ceux qui étaient situés perpendiculairement ou presque perpendiculairement à la surface de croissance "ont survécu". Derrière l'éclat froid et étincelant des druzes de cristal, entreposés dans les vitrines des musées, se cache une longue vie pleine de collisions...

Un autre phénomène minéralogique remarquable est un cristal de roche avec des faisceaux d'inclusions minérales de rutile. Un grand connaisseur de la pierre A. A. Malakhov a déclaré que "lorsque vous tournez cette pierre entre vos mains, il semble que vous regardiez le fond marin à travers les profondeurs percées de filaments solaires". Dans l'Oural, une telle pierre est appelée "poilue", et dans la littérature minéralogique, elle est connue sous le nom magnifique de "Cheveux de Vénus".

Le processus de formation des cristaux commence à une certaine distance de la source de magma ardent, lorsque des solutions aqueuses chaudes contenant du silicium et du titane pénètrent dans les fissures des roches. En cas de baisse de température, la solution s'avère sursaturée, des cristaux de silice (cristal de roche) et d'oxyde de titane (rutile) en précipitent simultanément. Ceci explique la pénétration du cristal de roche avec des aiguilles de rutile. Les minéraux cristallisent dans une certaine séquence. Parfois, ils se détachent simultanément, comme dans la formation de "Cheveux de Vénus".

Un travail destructeur et créatif colossal est toujours en cours dans les entrailles de la Terre. Dans des chaînes de réactions sans fin, de nouvelles substances naissent - éléments, minéraux, roches. Le magma du manteau se précipite depuis des profondeurs inconnues dans la fine coquille de la croûte terrestre, la traverse, essayant de trouver un chemin vers la surface de la planète. Ondes d'oscillations électromagnétiques, flux de neurones, flux de rayonnement radioactif provenant des entrailles de la terre. Ce sont eux qui sont devenus l'un des principaux acteurs de l'origine et du développement de la vie sur Terre.

La Terre est la seule planète de notre système solaire où la vie est née. À bien des égards, cela a été facilité par la présence de six coquilles différentes : atmosphère, hydrosphère, biosphère, lithosphère, pyrosphère et centrosphère. Tous interagissent étroitement les uns avec les autres, ce qui s'exprime par l'échange d'énergie et de matière. Dans cet article, nous examinerons leur composition, leurs principales caractéristiques et propriétés.

Les coquilles extérieures de la Terre sont l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère.

La coquille gazeuse de la Terre est l'atmosphère, en dessous elle borde l'hydrosphère ou la lithosphère, et s'étend vers le haut sur 1000 km. Trois couches s'y distinguent : la troposphère, qui est en mouvement ; après c'est la stratosphère ; derrière se trouve l'ionosphère (couche supérieure).

La hauteur de la troposphère est d'environ 10 km et sa masse représente 75% de la masse de l'atmosphère. Il déplace l'air de manière horizontale ou verticale. Au-dessus se trouve la stratosphère, qui s'étend sur 80 km vers le haut. Il forme des couches, se déplaçant dans une direction horizontale. Au-delà de la stratosphère se trouve l'ionosphère, dans laquelle l'air est constamment ionisé.

La taille de l'hydrosphère - la coquille d'eau de la Terre, représente 71% de la surface totale de la planète. La salinité moyenne de l'eau est de 35 g/l. La surface de l'océan a une densité d'environ 1 et une température de 3 à 32 ° C. Ils ne peuvent pas pénétrer plus profondément que deux cents mètres et les ultraviolets - 800 m.

L'habitat des organismes vivants est la biosphère, elle se confond avec l'hydrosphère, l'atmosphère et la lithosphère. Le bord supérieur de la biosphère s'élève jusqu'aux boules supérieures de la troposphère et le bas atteint le fond des dépressions des océans. Il distingue la sphère des animaux (plus d'un million d'espèces) et la sphère des plantes (plus de 500 000 espèces).

L'épaisseur de la lithosphère - la coquille de pierre de la Terre, peut varier de 35 à 100 km. Il comprend tous les continents, les îles et le fond de l'océan. En dessous se trouve la pyrosphère, qui est la coquille ardente de notre planète. Il y a une augmentation de température d'environ 1°C tous les 33 mètres de profondeur. Probablement, à de grandes profondeurs, sous l'influence d'énormes pressions et de températures très élevées, les roches sont fondues et se trouvent dans un état proche du liquide.

L'emplacement de la coque centrale de la Terre - le noyau - à 1800 km de profondeur. La plupart des scientifiques soutiennent la version selon laquelle il se compose de nickel et de fer. Dans celui-ci, la température des composants est de plusieurs milliers de degrés Celsius et la pression est de 3 000 000 d'atmosphères. L'état du cœur n'a pas encore été étudié de manière fiable, mais on sait qu'il continue à se refroidir.

Les coquilles géosphériques de la Terre changent constamment : la ardente s'épaissit et la solide s'épaissit. Ce processus a provoqué à un moment donné l'apparition de blocs de pierre solides - des continents. Et à notre époque, la sphère ardente n'arrête pas son influence sur la vie sur la planète. Son impact est très grand. Changeant constamment les contours des continents, du climat, des océans,

Endogène et affecter le changement continu du solide qui affecte la biosphère de la planète.

Toutes les coquilles extérieures de la Terre ont une propriété commune - une mobilité élevée, grâce à laquelle le moindre changement dans l'une d'entre elles se propage immédiatement à toute sa masse. Ceci explique pourquoi l'uniformité de la composition des coquilles est relative à différentes époques, bien qu'elles aient subi des changements importants au cours du développement géologique. Par exemple, dans l'atmosphère, selon de nombreux scientifiques, il n'y avait initialement pas d'oxygène libre, mais il était saturé et plus tard, en raison de l'activité vitale des plantes, il a acquis son état actuel. La composition de la coquille d'eau de la Terre a changé de manière similaire, ce qui est prouvé par les indicateurs comparatifs de la composition en sel des eaux fermées et océaniques. Tout le monde organique a changé de la même manière, des changements s'y produisent encore.