Gusci esterni ed interni della terra. Caratteristiche dei gusci della terra

Fasi dello sviluppo evolutivo della Terra

La Terra è sorta dall'ispessimento di una frazione prevalentemente ad alta temperatura con una quantità significativa di ferro metallico, e il rimanente materiale vicino alla Terra, in cui il ferro è stato ossidato e trasformato in silicati, è andato probabilmente a costruire la Luna.

Le prime fasi dello sviluppo della Terra non sono fissate nella documentazione geologica della pietra, secondo la quale le scienze geologiche ne ripristinano con successo la storia. Anche le rocce più antiche (la loro età è contrassegnata da un'enorme cifra - 3,9 miliardi di anni) sono il prodotto di eventi molto successivi avvenuti dopo la formazione del pianeta stesso.

Le prime fasi dell'esistenza del nostro pianeta sono state segnate dal processo della sua integrazione planetaria (accumulo) e successiva differenziazione, che ha portato alla formazione del nucleo centrale e del mantello di silicato primario che lo avvolge. La formazione di una crosta di alluminosilicato di tipo oceanico e continentale si riferisce ad eventi successivi associati a processi fisico-chimici nel mantello stesso.

La Terra come pianeta primario si è formata a temperature inferiori al punto di fusione del suo materiale 5-4,6 miliardi di anni fa. La terra sorse per accumulazione come una palla chimicamente relativamente omogenea. Era una miscela relativamente omogenea di particelle di ferro, silicati e meno solfuri, distribuita abbastanza uniformemente in tutto il volume.

La maggior parte della sua massa si è formata a una temperatura inferiore alla temperatura di condensazione della frazione ad alta temperatura (metallo, silicato), cioè inferiore a 800° K. In generale, il completamento della formazione della Terra non poteva avvenire al di sotto di 320° K. , che era dettata dalla distanza dal Sole. Gli impatti delle particelle durante il processo di accumulo potrebbero aumentare la temperatura della Terra nascente, ma una stima quantitativa dell'energia di questo processo non può essere fatta in modo sufficientemente affidabile.

Dall'inizio della formazione della giovane Terra, si è notato il suo riscaldamento radioattivo, causato dal decadimento di nuclei radioattivi in ​​rapida estinzione, tra cui un certo numero di quelli transuranici sopravvissuti dall'era della fusione nucleare, e il decadimento di oggi radioisotopi conservati e.

Nell'energia atomica radiogenica totale nelle prime epoche dell'esistenza della Terra, ce n'era abbastanza perché il suo materiale iniziasse a fondersi in alcuni punti, seguito dal degassamento e dall'aumento delle componenti della luce verso gli orizzonti superiori.

Con una distribuzione relativamente omogenea degli elementi radioattivi con una distribuzione uniforme del calore radiogeno sull'intero volume della Terra, il massimo aumento della temperatura si è verificato al suo centro, seguito dall'equalizzazione lungo la periferia. Tuttavia, nelle regioni centrali della Terra, la pressione era troppo alta per sciogliersi. La fusione a causa del riscaldamento radioattivo è iniziata ad alcune profondità critiche, dove la temperatura ha superato il punto di fusione di alcune parti del materiale primario terrestre. In questo caso, il materiale di ferro con una miscela di zolfo ha iniziato a fondere più velocemente del ferro puro o del silicato.

Tutto ciò è avvenuto geologicamente piuttosto rapidamente, poiché le enormi masse di ferro fuso non potevano rimanere a lungo in uno stato instabile nelle parti superiori della Terra. Alla fine, tutto il ferro liquido si è trasformato in vetro nelle regioni centrali della Terra, formando un nucleo metallico. La sua parte interna è passata in una fase densa solida sotto l'influenza dell'alta pressione, formando un piccolo nucleo più profondo di 5000 km.

Il processo asimmetrico di differenziazione del materiale del pianeta iniziò 4,5 miliardi di anni fa, che portò alla comparsa degli emisferi (segmenti) continentali e oceanici. È possibile che l'emisfero del moderno Oceano Pacifico fosse il segmento in cui le masse di ferro affondavano verso il centro, e nell'emisfero opposto si sollevavano con l'aumento del materiale silicato e la successiva fusione di masse di alluminosilicato più leggere e componenti volatili. Le frazioni fusibili del materiale del mantello concentravano gli elementi litofili più tipici, che arrivavano insieme ai gas e al vapore acqueo sulla superficie della Terra primaria. Al termine della differenziazione planetaria, la maggior parte dei silicati formava uno spesso mantello del pianeta, ei prodotti della sua fusione diedero origine allo sviluppo di una crosta di alluminosilicato, di un oceano primario e di un'atmosfera primaria satura di CO 2 .

A. P. Vinogradov (1971), sulla base di un'analisi delle fasi metalliche della materia meteoritica, ritiene che una lega solida ferro-nichel sia nata indipendentemente e direttamente dalla fase vapore di una nuvola protoplanetaria e condensata a 1500 ° C. Il ferro- la lega di nichel dei meteoriti, secondo lo scienziato, ha un carattere primario e corrisponde a caratterizza la fase metallica dei pianeti terrestri. Le leghe ferro-nichel di densità piuttosto elevata, come crede Vinogradov, sono nate in una nuvola protoplanetaria, sinterizzata a causa dell'elevata conduttività termica in pezzi separati che sono caduti al centro della nuvola di polvere di gas, continuando la continua crescita della condensazione. Solo una massa di lega ferro-nichel, condensata indipendentemente da una nuvola protoplanetaria, potrebbe formare i nuclei di pianeti di tipo terrestre.

L'elevata attività del Sole primario ha creato un campo magnetico nello spazio circostante, che ha contribuito alla magnetizzazione delle sostanze ferromagnetiche. Questi includono ferro metallico, cobalto, nichel e in parte solfuro di ferro. Il punto di Curie - la temperatura al di sotto della quale le sostanze acquisiscono proprietà magnetiche - per il ferro è 1043°K, per il cobalto - 1393°K, per il nichel - 630°K e per il solfuro di ferro (pirrotite, vicino alla troilite) - 598°K. Poiché le forze magnetiche per le piccole particelle sono molti ordini di grandezza maggiori delle forze gravitazionali di attrazione, che dipendono dalle masse, quindi l'accumulo di particelle di ferro dalla nebulosa solare in raffreddamento potrebbe iniziare a temperature inferiori a 1000°K sotto forma di grandi concentrazioni ed è stato molte volte più efficiente dell'accumulo di particelle di silicato in altre condizioni uguali. Il solfuro di ferro al di sotto di 580°K potrebbe anche accumularsi sotto l'influenza di forze magnetiche dopo ferro, cobalto e nichel.

Il motivo principale della struttura zonale del nostro pianeta era associato al corso del successivo accumulo di particelle di diversa composizione: prima fortemente ferromagnetica, poi debolmente ferromagnetica e, infine, silicato e altre particelle, il cui accumulo era già dettato principalmente dalle forze gravitazionali delle enormi masse metalliche cresciute.

Pertanto, il motivo principale della struttura zonale e della composizione della crosta terrestre era il rapido riscaldamento radiogenico, che determinò l'aumento della sua temperatura e contribuì ulteriormente alla fusione locale del materiale, allo sviluppo della differenziazione chimica e alle proprietà ferromagnetiche sotto l'influenza di energia solare.

Lo stadio di una nuvola di polvere di gas e la formazione della Terra come condensa in questa nuvola. L'atmosfera contenuta H e Non, si è verificata la dissipazione di questi gas.

Nel processo di riscaldamento graduale del protopianeta, avvenuta la riduzione degli ossidi di ferro e dei silicati, le parti interne del protopianeta furono arricchite con ferro metallico. Vari gas sono stati rilasciati nell'atmosfera. La formazione di gas è avvenuta a causa di processi radioattivi, radiochimici e chimici. Inizialmente, principalmente gas inerti sono stati rilasciati nell'atmosfera: Ne(neon), ns(nilsborio), CO2(monossido di carbonio), H 2(idrogeno), Non(elio), Ag(argon), Kg(krypton), Ehi(xeno). Nell'atmosfera è stata creata un'atmosfera rigenerante. Forse c'era un po' di educazione NH3(ammoniaca) per sintesi. Quindi, oltre a quelli indicati, il fumo acido iniziò a entrare nell'atmosfera - CO2, H 2 S, HF, SO2. Ha avuto luogo la dissociazione di idrogeno ed elio. Il rilascio di vapore acqueo e la formazione dell'idrosfera hanno determinato una diminuzione delle concentrazioni di gas altamente solubili e reattivi ( CO2, H 2 S, NH3). La composizione dell'atmosfera è cambiata di conseguenza.

Attraverso i vulcani e in altri modi, è continuato il rilascio di vapore acqueo dal magma e dalle rocce ignee, CO2, COSÌ, NH3, NO 2, SO2. C'era anche una selezione H 2, Circa 2, non, Ag, Ne, kr, Xe a causa di processi radiochimici e trasformazioni di elementi radioattivi. gradualmente accumulato nell'atmosfera CO2 e N 2. C'era una leggera concentrazione Circa 2 nell'atmosfera, ma erano anche presenti in essa CH 4 , H 2 e COSÌ(dai vulcani). L'ossigeno ha ossidato questi gas. Quando la Terra si è raffreddata, l'idrogeno e i gas inerti sono stati assorbiti dall'atmosfera, trattenuti dalla gravità e dal campo geomagnetico, come altri gas dell'atmosfera primaria. L'atmosfera secondaria conteneva idrogeno residuo, acqua, ammoniaca, idrogeno solforato ed era di carattere fortemente riducente.

Durante la formazione della proto-Terra, tutta l'acqua era in varie forme associata alla sostanza del protopianeta. Poiché la Terra si è formata da un protopianeta freddo e la sua temperatura è aumentata gradualmente, l'acqua è stata sempre più inclusa nella composizione della soluzione magmatica di silicato. Parte di esso è evaporato dal magma nell'atmosfera e poi si è dissipato. Quando la Terra si è raffreddata, la dissipazione del vapore acqueo si è indebolita e quindi si è praticamente interrotta del tutto. L'atmosfera della Terra iniziò ad arricchirsi del contenuto di vapore acqueo. Tuttavia, le precipitazioni atmosferiche e la formazione di corpi idrici sulla superficie terrestre sono diventate possibili solo molto più tardi, quando la temperatura sulla superficie terrestre è scesa al di sotto dei 100°C. Il calo della temperatura sulla superficie terrestre a meno di 100°C è stato senza dubbio un salto nella storia dell'idrosfera terrestre. Fino a quel momento, l'acqua nella crosta terrestre era solo in uno stato legato chimicamente e fisicamente, costituendo, insieme alle rocce, un unico insieme indivisibile. L'acqua era sotto forma di gas o vapore caldo nell'atmosfera. Quando la temperatura della superficie terrestre è scesa al di sotto dei 100°C, sulla sua superficie hanno cominciato a formarsi serbatoi poco profondi piuttosto estesi, a causa delle forti piogge. Da quel momento, in superficie iniziarono a formarsi i mari e poi l'oceano primario. Nelle rocce della Terra, insieme al magma solidificante legato all'acqua e alle rocce ignee emergenti, appare acqua liquida a goccia libera.

Il raffreddamento della Terra ha contribuito all'emergere di acque sotterranee, che differivano in modo significativo nella composizione chimica tra loro e le acque superficiali dei mari primari. L'atmosfera terrestre, che si è formata durante il raffreddamento della materia calda iniziale da materiali volatili, vapori e gas, è diventata la base per la formazione dell'atmosfera e dell'acqua negli oceani. L'emergere dell'acqua sulla superficie terrestre ha contribuito al processo di circolazione atmosferica delle masse d'aria tra il mare e la terraferma. La distribuzione irregolare dell'energia solare sulla superficie terrestre ha causato la circolazione atmosferica tra i poli e l'equatore.

Tutti gli elementi esistenti si sono formati nella crosta terrestre. Otto di loro - ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio - costituivano più del 99% della crosta terrestre in peso e numero di atomi, mentre tutto il resto rappresentava meno dell'1%. La massa principale degli elementi è dispersa nella crosta terrestre e solo una piccola parte di essi ha formato accumuli sotto forma di depositi minerali. Nei depositi, gli elementi di solito non si trovano in forma pura. Formano composti chimici naturali - minerali. Solo pochi - zolfo, oro e platino - possono accumularsi in una forma nativa pura.

Una roccia è un materiale da cui sono costruite sezioni della crosta terrestre con una composizione e una struttura più o meno costanti, costituite da un accumulo di diversi minerali. Il principale processo di formazione delle rocce nella litosfera è il vulcanismo (Fig. 6.1.2). A grandi profondità, il magma è in condizioni di alta pressione e temperatura. Il magma (in greco: "fango denso") è costituito da un numero di elementi chimici o composti semplici.

Riso. 6.1.2. Eruzione

Con un calo di pressione e temperatura, gli elementi chimici ei loro composti vengono gradualmente "ordinati", formando i prototipi dei futuri minerali. Non appena la temperatura scende abbastanza per iniziare la solidificazione, i minerali iniziano a trasudare dal magma. Questo isolamento è accompagnato da un processo di cristallizzazione. Come esempio di cristallizzazione, diamo la formazione di un cristallo di sale NaCl(Fig. 6.1.3).

Fig.6.1.3. La struttura di un cristallo di sale da cucina (cloruro di sodio). (Le palline piccole sono atomi di sodio, le palline grandi sono atomi di cloro.)

La formula chimica indica che la sostanza è costituita dallo stesso numero di atomi di sodio e cloro. Non ci sono atomi di cloruro di sodio in natura. La sostanza cloruro di sodio è costituita da molecole di cloruro di sodio. I cristalli di salgemma sono costituiti da atomi di sodio e cloro alternati lungo gli assi del cubo. Durante la cristallizzazione, a causa delle forze elettromagnetiche, ciascuno degli atomi nella struttura cristallina tende a prendere il suo posto.

La cristallizzazione del magma si è verificata in passato e si verifica ora durante le eruzioni vulcaniche in varie condizioni naturali. Quando il magma si solidifica a una profondità, il processo del suo raffreddamento è lento, compaiono rocce granulari ben cristallizzate, che sono chiamate profonde. Questi includono graniti, diariti, gabbro, sianiti e peridotiti. Spesso, sotto l'influenza delle forze interne attive della Terra, il magma si riversa in superficie. In superficie, la lava si raffredda molto più velocemente che in profondità, quindi le condizioni per la formazione dei cristalli sono meno favorevoli. I cristalli sono meno durevoli e si trasformano rapidamente in rocce metamorfiche, sciolte e sedimentarie.

In natura non esistono minerali e rocce che esistono per sempre. Qualsiasi roccia una volta è sorta e un giorno la sua esistenza volge al termine. Non scompare senza lasciare traccia, ma si trasforma in un'altra roccia. Quindi, quando il granito viene distrutto, le sue particelle danno origine a strati di sabbia e argilla. La sabbia, una volta sommersa, può trasformarsi in arenaria e quarzite, ea pressioni e temperature più elevate danno origine al granito.

Il mondo dei minerali e delle rocce ha una sua "vita" speciale. Ci sono minerali gemelli. Ad esempio, se viene trovato un minerale "lucentezza di piombo", il minerale "miscela di zinco" sarà sempre accanto ad esso. Gli stessi gemelli sono oro e quarzo, cinabro e antimonite.

Ci sono minerali "nemici" - quarzo e nefelina. La composizione del quarzo corrisponde alla silice, alla nefelina - all'alluminosilicato di sodio. E sebbene il quarzo sia molto diffuso in natura e faccia parte di molte rocce, non “tollera” la nefelina e non si trova mai con essa in un luogo. Il segreto dell'antagonismo è legato al fatto che la nefelina è sottosatura di silice.

Nel mondo dei minerali, ci sono casi in cui un minerale risulta aggressivo e si sviluppa a spese di un altro, quando le condizioni ambientali cambiano.

Un minerale, cadendo in altre condizioni, a volte risulta essere instabile e viene sostituito da un altro minerale pur mantenendo la sua forma originaria. Tali trasformazioni si verificano spesso con la pirite, che ha una composizione simile al disolfuro di ferro. Di solito forma cristalli cubici di colore dorato con una forte lucentezza metallica. Sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico, la pirite si decompone in minerale di ferro marrone. Il minerale di ferro marrone non forma cristalli, ma, al posto della pirite, mantiene la forma del suo cristallo.

Tali minerali sono scherzosamente chiamati "ingannatori". Il loro nome scientifico è pseudomorfosi, o falsi cristalli; la loro forma non è caratteristica del minerale costituente.

Le pseudomorfosi testimoniano relazioni complesse tra diversi minerali. Anche le relazioni tra i cristalli di un minerale non sono sempre semplici. Nei musei geologici, probabilmente hai ammirato più di una volta bellissime intrecci di cristalli. Tali intrecci sono chiamati drusi o cespugli di montagna. Nei giacimenti minerari, sono l'oggetto della "caccia" sconsiderata degli amanti della pietra, sia principianti che esperti di mineralogia (Fig. 6.1.4).

I drusi sono molto belli, quindi un tale interesse per loro è abbastanza comprensibile. Ma non si tratta solo di sguardi. Vediamo come si formano questi pennelli di cristalli, scopriamo perché i cristalli, per il loro allungamento, si trovano sempre più o meno perpendicolari alla superficie di crescita, perché non ci sono o quasi cristalli nelle druse che starebbero piatti o crescerebbero obliquamente. Sembrerebbe che durante la formazione di un "nucleo" di un cristallo, dovrebbe giacere sulla superficie di crescita e non stare verticalmente su di esso.

Riso. 6.1.4. Schema di selezione geometrica dei cristalli in crescita durante la formazione delle druse (secondo D. P. Grigoriev).

Tutte queste domande sono ben spiegate dalla teoria della selezione geometrica dei cristalli del famoso mineralogista - professore dell'Istituto minerario di Leningrado D. P. Grigoriev. Ha dimostrato che una serie di ragioni influenzano la formazione dei drusi di cristallo, ma in ogni caso i cristalli in crescita interagiscono tra loro. Alcuni di loro risultano essere "più deboli", quindi la loro crescita si interrompe presto. I più “forti” continuano a crescere e, per non essere “vincolati” dai vicini, si estendono verso l'alto.

Qual è il meccanismo di formazione degli arbusti di montagna? In che modo numerosi "nuclei" diversamente orientati si trasformano in un piccolo numero di grandi cristalli situati più o meno perpendicolarmente alla superficie di crescita? La risposta a questa domanda si ottiene se consideriamo attentamente la struttura di una drusa, costituita da cristalli di colore zonale, cioè quelli in cui i cambiamenti di colore danno tracce di crescita.

Diamo un'occhiata più da vicino alla sezione longitudinale del Druso. Un certo numero di nuclei di cristallo sono visibili sulla superficie in crescita irregolare. Naturalmente, i loro allungamenti corrispondono alla direzione di maggiore crescita. Inizialmente, tutti i nuclei, indipendentemente dall'orientamento, sono cresciuti alla stessa velocità nella direzione dell'allungamento del cristallo. Ma poi i cristalli cominciarono a toccarsi. Quelli sporgenti si sono trovati rapidamente schiacciati dai loro vicini a crescita verticale, senza lasciare loro spazio libero. Pertanto, dalla massa di piccoli cristalli diversamente orientati, "sopravvissero solo quelli che si trovavano perpendicolari o quasi perpendicolari alla superficie di crescita". Dietro la scintillante fredda brillantezza delle druse di cristallo, conservate nelle vetrine dei musei, si cela una lunga vita piena di collisioni...

Un altro notevole fenomeno mineralogico è un cristallo di rocca con fasci di inclusioni minerali rutili. Un grande intenditore di pietre A. A. Malakhov disse che "quando giri questa pietra tra le mani, sembra di guardare il fondo del mare attraverso le profondità trafitte dai filamenti solari". Negli Urali, tale pietra è chiamata "pelosa" e nella letteratura mineralogica è conosciuta con il magnifico nome di "Capello di Venere".

Il processo di formazione dei cristalli inizia a una certa distanza dalla sorgente del magma infuocato, quando soluzioni acquose calde con silicio e titanio entrano nelle fessure delle rocce. In caso di diminuzione della temperatura, la soluzione risulta essere supersatura, da essa precipitano contemporaneamente cristalli di silice (cristallo di rocca) e ossido di titanio (rutilo). Questo spiega la penetrazione del cristallo di rocca con aghi di rutilo. I minerali cristallizzano in una certa sequenza. A volte si distinguono contemporaneamente, come nella formazione di "Hair of Venus".

Un colossale lavoro distruttivo e creativo è ancora in corso nelle viscere della Terra. In catene di reazioni infinite, nascono nuove sostanze: elementi, minerali, rocce. Il magma del mantello si precipita da profondità sconosciute nel sottile guscio della crosta terrestre, lo rompe, cercando di trovare una via d'uscita sulla superficie del pianeta. Onde di oscillazioni elettromagnetiche, flussi di neuroni, flussi di radiazioni radioattive provenienti dalle viscere della terra. Furono loro a diventare uno dei principali nell'origine e nello sviluppo della vita sulla Terra.

L'impatto antropogenico sulla natura sta attualmente penetrando in tutte le aree, quindi è necessario considerare brevemente le caratteristiche dei singoli gusci della Terra.

La terra è costituita da nucleo, mantello, crosta, litosfera, idrosfera e. A causa dell'impatto della materia vivente e dell'attività umana, sono sorti altri due gusci: la biosfera e la noosfera, inclusa la tecnosfera. L'attività umana si estende all'idrosfera, alla litosfera, alla biosfera e alla noosfera. Consideriamo brevemente questi gusci e la natura dell'impatto dell'attività umana su di essi.

Caratteristiche generali dell'atmosfera

Il guscio gassoso esterno della Terra. La parte inferiore è in contatto con la litosfera o, e la parte superiore è in contatto con lo spazio interplanetario. si compone di tre parti:

1. Troposfera (parte inferiore) e la sua altezza sopra la superficie è di 15 km. La troposfera è costituita da , la cui densità diminuisce con l'altezza. La parte superiore della troposfera è in contatto con lo schermo dell'ozono, uno strato di ozono spesso 7-8 km.

Lo schermo dell'ozono impedisce alle radiazioni ultraviolette o alle radiazioni cosmiche ad alta energia di raggiungere la superficie terrestre (litosfera, idrosfera), che sono dannose per tutti gli esseri viventi. Gli strati inferiori della troposfera - fino a 5 km dal livello del mare - sono un habitat aereo, mentre gli strati più bassi sono più densamente popolati - fino a 100 m dalla superficie terrestre o. L'impatto maggiore dell'attività umana, che ha il maggior significato ecologico, è vissuto dalla troposfera e soprattutto dai suoi strati inferiori.

2. Stratosfera: lo strato intermedio, il cui limite è un'altezza di 100 km sul livello del mare. La stratosfera è piena di gas rarefatti (azoto, idrogeno, elio, ecc.). Va nella ionosfera.

3. Ionosfera: lo strato superiore, che passa nello spazio interplanetario. La ionosfera è piena di particelle derivanti dal decadimento di molecole: ioni, elettroni, ecc. Nella parte inferiore della ionosfera compaiono le "aurore boreali", che si osservano nelle aree oltre il Circolo Polare Artico.

In termini ecologici, la troposfera è della massima importanza.

Breve descrizione della litosfera e dell'idrosfera

La superficie della Terra, situata sotto la troposfera, è eterogenea: parte è occupata dall'acqua, che forma l'idrosfera, e parte è terra, che forma la litosfera.

Litosfera - il guscio duro esterno del globo, formato da rocce (da cui il nome - "cast" - pietra). È costituito da due strati: quello superiore, formato da rocce sedimentarie con granito, e quello inferiore, formato da solide rocce basaltiche. Parte della litosfera è occupata dall'acqua () e parte è terra, che costituisce circa il 30% della superficie terrestre. Lo strato più alto di terra (per la maggior parte) è ricoperto da un sottile strato di superficie fertile - suolo. Il suolo è uno degli ambienti della vita e la litosfera è il substrato su cui vivono vari organismi.

Idrosfera - il guscio d'acqua della superficie terrestre, formato dalla totalità di tutti i corpi idrici sulla Terra. Lo spessore dell'idrosfera è diverso in diverse aree, ma la profondità media dell'oceano è di 3,8 km e in alcune depressioni fino a 11 km. L'idrosfera è una fonte d'acqua per tutti gli organismi che vivono sulla Terra, è una potente forza geologica che fa circolare l'acqua e altre sostanze, la "culla della vita" e l'habitat degli organismi acquatici. Anche l'impatto antropico sull'idrosfera è grande e sarà discusso di seguito.

Caratteristiche generali della biosfera e della noosfera

Dall'apparizione della vita sulla Terra, è sorto un nuovo guscio specifico: la biosfera. Il termine "biosfera" fu introdotto da E. Suess (1875).

La biosfera (sfera della vita) è quella parte dei gusci della Terra in cui vivono vari organismi. La biosfera occupa una parte (la parte inferiore della troposfera), la litosfera (la parte superiore, compreso il suolo) e permea l'intera idrosfera e la parte superiore della superficie inferiore.

La biosfera può anche essere definita come un guscio geologico abitato da organismi viventi.

I confini della biosfera sono determinati dalla presenza di condizioni necessarie per il normale funzionamento degli organismi. La parte superiore della biosfera è limitata dall'intensità della radiazione ultravioletta e la parte inferiore dall'alta temperatura (fino a 100°C). Le spore batteriche si trovano a un'altitudine di 20 km sul livello del mare e i batteri anaerobici si trovano a una profondità fino a 3 km dalla superficie terrestre.

È noto che sono formati da materia vivente. La densità della biosfera è caratterizzata dalla concentrazione di materia vivente. È stato stabilito che la più alta densità della biosfera è caratteristica della superficie terrestre e oceanica all'interfaccia tra la litosfera e l'idrosfera e l'atmosfera. La densità di vita nel suolo è molto alta.

La massa della materia vivente rispetto alla massa della crosta terrestre e dell'idrosfera è piccola, ma gioca un ruolo enorme nei processi di cambiamento della crosta terrestre.

La biosfera è la totalità di tutte le biogeocenosi sulla Terra, quindi è considerata l'ecosistema più alto della Terra. Tutto nella biosfera è interconnesso e interdipendente. Il pool genetico di tutti gli organismi sulla Terra garantisce la relativa stabilità e rinnovabilità delle risorse biologiche del pianeta, se non vi è una forte interferenza nei processi ecologici naturali da parte di varie forze di natura geologica o interplanetaria. Attualmente, come accennato in precedenza, i fattori antropici che interessano la biosfera hanno assunto il carattere di una forza geologica, di cui l'umanità deve tener conto se vuole sopravvivere sulla Terra.

Dalla comparsa dell'uomo sulla Terra, in natura sono emersi fattori antropogenici, il cui effetto si sta intensificando con lo sviluppo della civiltà, ed è sorto un nuovo guscio specifico della Terra: la noosfera (la sfera della vita intelligente). Il termine "noosfera" fu introdotto per la prima volta da E. Leroy e T. Ya. de Chardin (1927), e in Russia per la prima volta nelle sue opere fu usato da V. I. Vernadsky (30-40 del XX secolo). Nell'interpretazione del termine "noosfera" ci sono due approcci:

1. "La noosfera è quella parte della biosfera in cui si svolge l'attività economica umana". L'autore di questo concetto era LN Gumilyov (figlio della poetessa A. Akhmatova e del poeta N. Gumilyov). Questo punto di vista è corretto se è necessario individuare l'attività umana nella biosfera, per mostrarne la differenza dall'attività di altri organismi. Tale concetto caratterizza il "senso stretto" dell'essenza della noosfera come guscio della Terra.

2. "La noosfera è la biosfera, il cui sviluppo è diretto dalla mente umana". Questo concetto è ampiamente rappresentato ed è un concetto in un'ampia comprensione dell'essenza della noosfera, poiché l'influenza della mente umana sulla biosfera può essere sia positiva che negativa, quest'ultima molto spesso prevalente. La composizione della noosfera include la tecnosfera, una parte della noosfera associata all'attività di produzione dell'uomo.

Nella fase attuale dello sviluppo della civiltà e della popolazione, è necessario influenzare "ragionevolmente" la Natura, influenzarla in modo ottimale al fine di arrecare il minimo danno ai processi ecologici naturali, ripristinare le biogeocenosi distrutte o disturbate e persino sulla vita umana come parte integrante parte della biosfera. L'attività umana apporta inevitabilmente dei cambiamenti al mondo circostante, ma, tenendo conto delle possibili conseguenze, anticipando i possibili impatti negativi, è necessario assicurarsi che tali conseguenze siano le meno distruttive.

Breve descrizione delle emergenze che si verificano sulla superficie terrestre e loro classificazione

Un ruolo importante nei processi ecologici naturali è svolto dalle emergenze che si verificano costantemente sulla superficie della Terra. Distruggono le biogeocenosi locali e, se ripetute ciclicamente, in alcuni casi sono fattori ambientali che contribuiscono ai processi evolutivi.

Si definiscono emergenze le situazioni in cui il normale funzionamento di un gran numero di persone o la biogeocenosi nel suo complesso diventa difficile o impossibile.

Il concetto di "situazioni di emergenza" è più applicabile alle attività umane, ma si applica anche alle comunità naturali.

Per origine, le emergenze si dividono in naturali e antropogeniche (tecnogeniche).

Le emergenze naturali sorgono a causa di fenomeni naturali. Questi includono inondazioni, terremoti, smottamenti, colate di fango, uragani, eruzioni, ecc. Considera alcuni dei fenomeni che causano emergenze naturali.

Si tratta di un rilascio improvviso dell'energia potenziale dell'interno della terra, che assume la forma di onde d'urto e vibrazioni elastiche (onde sismiche).

I terremoti si verificano principalmente a causa di fenomeni vulcanici sotterranei, spostamento di strati l'uno rispetto all'altro, ma possono anche essere causati dall'uomo in natura e verificarsi a causa del crollo di scavi minerari. Durante i terremoti si verificano spostamenti, vibrazioni e vibrazioni delle rocce dovute alle onde sismiche e ai movimenti tettonici della crosta terrestre, che portano alla distruzione della superficie - comparsa di crepe, faglie, ecc., nonché al verificarsi di incendi, la distruzione degli edifici.

Frane - spostamento scorrevole di rocce verso il basso da superfici inclinate (montagne, colline, terrazze marine, ecc.) Sotto l'influenza della gravità.

Durante le frane, la superficie viene disturbata, le biocenosi muoiono, gli insediamenti vengono distrutti, ecc. Il danno maggiore è causato da frane molto profonde, la cui profondità supera i 20 metri.

Il vulcanismo (eruzioni vulcaniche) è un insieme di fenomeni associati al movimento di magma (ammasso roccioso fuso), gas caldi e vapore acqueo che salgono attraverso canali o crepe nella crosta terrestre.

Il vulcanismo è un tipico fenomeno naturale che provoca una grande distruzione delle biogeocenosi naturali, provoca gravi danni all'attività economica umana e inquina pesantemente la regione adiacente ai vulcani. Le eruzioni vulcaniche sono accompagnate da altri fenomeni naturali catastrofici: incendi, frane, inondazioni, ecc.

Le colate di fango sono inondazioni tempestose a breve termine che trasportano una grande quantità di sabbia, ciottoli, grandi macerie e pietre, che hanno il carattere di colate di fango.

Le colate di fango sono caratteristiche delle regioni montuose e possono causare danni significativi alle attività umane, causare la morte di vari animali e causare la distruzione delle comunità vegetali locali.

Le valanghe di neve sono chiamate valanghe di neve, portando con sé sempre più masse di neve e altri materiali sfusi. Le valanghe sono di origine sia naturale che antropica. Provocano gravi danni all'attività economica umana, distruggendo strade, linee elettriche, provocando la morte di persone, animali e comunità vegetali.

I suddetti fenomeni, che sono causa di situazioni di emergenza, sono strettamente correlati alla litosfera. Nell'idrosfera sono possibili anche fenomeni naturali che creano situazioni di emergenza. Questi includono inondazioni e tsunami.

Le inondazioni sono l'allagamento di aree con acqua all'interno di valli fluviali, coste lacustri, mari e oceani.

Se le inondazioni sono di natura strettamente periodica (maree, riflussi), in questo caso le biogeocenosi naturali si adattano ad esse come a un habitat in determinate condizioni. Ma spesso le alluvioni sono impreviste e associate a singoli fenomeni non periodici (l'eccessiva nevicata in inverno crea le condizioni per il verificarsi di estesi allagamenti che provocano allagamenti di una vasta area, ecc.). Durante le inondazioni, le coperture del suolo sono disturbate, l'area può essere contaminata da vari rifiuti a causa dell'erosione dei loro depositi, della morte di animali, piante e persone, la distruzione di insediamenti, ecc.

Onde gravitazionali di grande forza che sorgono sulla superficie dei mari e degli oceani.

Gli tsunami hanno cause naturali e provocate dall'uomo. Terremoti, maremoti ed eruzioni vulcaniche sottomarine sono classificati come cause naturali, le esplosioni nucleari sottomarine come cause artificiali.

Gli tsunami causano la morte di navi e incidenti su di esse, il che a sua volta porta all'inquinamento dell'ambiente naturale, ad esempio, la distruzione di una petroliera che trasporta petrolio comporterà l'inquinamento di un'enorme superficie d'acqua con uno strato di olio velenoso per il plancton e forme pelargiche di animali (il plancton sono piccoli organismi sospesi, che vivono nello strato superficiale dell'acqua dell'oceano o in altri corpi idrici; forme pelargiche di animali - animali che si muovono liberamente nella colonna d'acqua a causa del movimento attivo, ad esempio, squali, balene, cefalopodi; forme bentoniche di organismi - organismi che conducono uno stile di vita bentonico, ad esempio passere di mare, paguri, echinodermi, alghe attaccate al fondo, ecc.). Gli tsunami causano un forte mescolamento delle acque, il trasferimento di organismi in un habitat insolito e la morte.

Ci sono anche fenomeni che causano emergenze. Questi includono uragani, tornado, vari tipi di tempeste.

Gli uragani - i cicloni tropicali ed extratropicali, che hanno una pressione notevolmente ridotta al centro, sono accompagnati dal verificarsi di venti ad alta velocità e potere distruttivo.

Ci sono uragani deboli, forti ed estremi che causano acquazzoni, onde del mare e la distruzione di oggetti terrestri, la morte di vari organismi.

Le tempeste di vortici (tempeste) sono fenomeni atmosferici associati al verificarsi di forti venti con grande potere distruttivo e un'ampia area di distribuzione. Ci sono neve, polvere e tempeste senza polvere. Le raffiche causano il trasferimento degli strati superiori del suolo, la loro distruzione, la morte di piante, animali e la distruzione di strutture.

I tornado (tornado) sono una forma simile a un vortice di movimento delle masse d'aria, accompagnata dalla comparsa di imbuti d'aria.

La potenza dei tornado è grande, nell'area del loro movimento c'è una completa distruzione del suolo, gli animali muoiono, gli edifici vengono distrutti, gli oggetti vengono trasferiti da un luogo all'altro, causando danni agli oggetti lì situati.

Oltre ai fenomeni naturali sopra descritti, che portano all'insorgere di situazioni di emergenza, vi sono altri fenomeni che le provocano, la cui causa è l'attività umana. Le emergenze causate dall'uomo includono:

1. Incidenti di trasporto. Quando le regole del traffico vengono violate su varie autostrade (strade, ferrovie, fiumi, mari), muoiono veicoli, persone, animali, ecc. Varie sostanze entrano nell'ambiente naturale, comprese quelle che portano alla morte di organismi di tutti i regni (come pesticidi, ecc.). A seguito di incidenti durante il trasporto, sono possibili incendi e infiltrazioni di gas (acido cloridrico, ammoniaca, sostanze infiammabili ed esplosive).

2. Infortuni nelle grandi imprese. La violazione dei processi tecnologici, il mancato rispetto delle regole di funzionamento delle apparecchiature, l'imperfezione della tecnologia possono causare il rilascio di composti nocivi nell'ambiente, causando varie malattie nell'uomo e negli animali, contribuendo alla comparsa di mutazioni negli organismi vegetali e animali, oltre a portare alla distruzione di edifici e incendi. Gli incidenti più pericolosi presso le imprese che utilizzano. Gli incidenti nelle centrali nucleari (NPP) causano gravi danni, poiché oltre ai consueti fattori dannosi (distruzione meccanica, rilascio di sostanze nocive in un'unica azione, incendi), gli incidenti nelle centrali nucleari sono caratterizzati da danni all'area da parte di radionuclidi, che penetrano le radiazioni e il raggio del danno in questo caso superano significativamente la probabilità che si verifichino incidenti in altre imprese.

3. Incendi che coprono vaste aree di foreste o torbiere. Di norma, tali incendi sono di natura antropogenica a causa della violazione delle regole per la gestione del fuoco, ma possono anche essere di natura naturale, ad esempio a causa di scariche di fulmini (fulmini). Tali incendi possono essere causati anche da guasti alle linee elettriche. Gli incendi distruggono comunità naturali di organismi su vaste aree, causando gravi danni economici all'attività economica umana.

Tutti i fenomeni descritti che violano le biogeocenosi naturali, causando gravi danni all'attività economica umana, richiedono lo sviluppo e l'adozione di misure per ridurne l'impatto negativo, che si attua nell'attuazione delle azioni ambientali e nella gestione delle conseguenze delle situazioni di emergenza.

Si chiama crosta ed entra nella litosfera, che in greco significa letteralmente "pietra" o "palla dura". Comprende anche parte del mantello superiore. Tutto questo si trova direttamente sopra l'astenosfera ("palla impotente") - sopra uno strato più viscoso o plastico, come se fosse sottostante la litosfera.

La struttura interna della Terra

Il nostro pianeta ha la forma di un ellissoide, o più precisamente di un geoide, che è un corpo geometrico tridimensionale di forma chiusa. Questo concetto geodetico più importante è letteralmente tradotto come "simile alla Terra". Ecco come appare il nostro pianeta dall'esterno. Internamente, è organizzata come segue: la Terra è costituita da strati separati da confini che hanno i loro nomi specifici (il più chiaro è il confine Mohorovichico, o Moho, che separa la crosta e il mantello). Il nucleo, che è il centro del nostro pianeta, il guscio (o mantello) e la crosta - il guscio solido superiore della Terra - questi sono gli strati principali, due dei quali - il nucleo e il mantello, a loro volta, sono divisi in 2 sottostrati: interno ed esterno, o inferiore e superiore. Pertanto, il nucleo, il cui raggio della sfera è di 3,5 mila chilometri, è costituito da un nucleo interno solido (raggio 1,3) e da uno esterno liquido. E il mantello, o guscio di silicato, è diviso in parte inferiore e parte superiore, che insieme rappresentano il 67% della massa totale del nostro pianeta.

Lo strato più sottile del pianeta

I suoli stessi sono sorti contemporaneamente alla vita sulla Terra e sono il prodotto dell'influenza dell'ambiente: acqua, aria, organismi viventi e piante. A seconda delle diverse condizioni (geologiche, geografiche e climatiche), questa importantissima risorsa naturale ha uno spessore da 15 cm a 3 M. Il valore di alcuni tipi di suolo è molto elevato. Ad esempio, durante l'occupazione, i tedeschi esportarono la terra nera ucraina in rotoli in Germania. Parlando della crosta terrestre, non si può fare a meno di citare grandi aree solide che scorrono su strati più liquidi del mantello e si muovono l'una rispetto all'altra. Il loro riavvicinamento e "arrivi" minacciano i cambiamenti tettonici, che possono essere la causa di disastri sulla Terra.

Circa 40.000 chilometri. I gusci geografici della Terra sono sistemi del pianeta, in cui tutti i componenti all'interno sono interconnessi e determinati l'uno rispetto all'altro. Esistono quattro tipi di conchiglie: atmosfera, litosfera, idrosfera e biosfera. Gli stati aggregati delle sostanze in essi contenuti sono di tutti i tipi: liquidi, solidi e gassosi.

I gusci della Terra: l'atmosfera

L'atmosfera è il guscio esterno. È costituito da vari gas:

• azoto - 78,08%;
• ossigeno - 20,95%;
• argon - 0,93%;
• anidride carbonica - 0,03%.

Oltre a loro ci sono ozono, elio, idrogeno, gas inerti, ma la loro quota nel volume totale non supera lo 0,01%. Questo guscio della Terra include anche polvere e vapore acqueo.

L'atmosfera, a sua volta, è divisa in 5 strati:

• troposfera - sono caratteristici l'altezza da 8 a 12 km, la presenza di vapore acqueo, la formazione di precipitazioni, il movimento delle masse d'aria;
• stratosfera - 8-55 km, contiene uno strato di ozono che assorbe i raggi UV;
• mesosfera - 55-80 km, bassa densità dell'aria rispetto alla troposfera inferiore;
• ionosfera - 80-1000 km, composta da atomi di ossigeno ionizzati, elettroni liberi e altre molecole di gas cariche;
• atmosfera superiore (sfera di diffusione) - più di 1000 km, le molecole si muovono a grandi velocità e possono penetrare nello spazio.

L'atmosfera sostiene la vita sul pianeta perché aiuta a mantenere la terra calda. Impedisce inoltre l'ingresso della luce solare diretta. E le sue precipitazioni hanno influenzato il processo di formazione del suolo e la formazione del clima.

Gusci della Terra: litosfera

È un guscio duro che costituisce la crosta terrestre. La composizione del globo comprende diversi strati concentrici con diversi spessori e densità. Hanno anche una composizione eterogenea. La densità media della Terra è 5,52 g/cm 3 e negli strati superiori - 2,7. Ciò indica che ci sono sostanze più pesanti all'interno del pianeta che in superficie.

Gli strati litosferici superiori hanno uno spessore di 60-120 km. Sono dominati da rocce ignee: granito, gneiss, basalto. La maggior parte di loro è stata sottoposta a processi di distruzione, pressione, temperatura per milioni di anni e si è trasformata in rocce sciolte: sabbia, argilla, loess, ecc.

Fino a 1200 km è il cosiddetto guscio sigmatico. I suoi costituenti principali sono magnesio e silicio.

A una profondità di 1200-2900 km c'è un guscio, chiamato semimetallico medio o minerale. Contiene principalmente metalli, in particolare ferro.

Sotto i 2900 km c'è la parte centrale della Terra.

Idrosfera

La composizione di questo guscio della Terra è rappresentata da tutte le acque del pianeta, siano esse oceani, mari, fiumi, laghi, paludi, falde acquifere. L'idrosfera si trova sulla superficie della Terra e occupa il 70% dell'area totale - 361 milioni di km 2.

1375 milioni di km 3 d'acqua sono concentrati nell'oceano, 25 sulla superficie terrestre e nei ghiacciai e 0,25 nei laghi. Secondo l'accademico Vernadsky, nello spessore della crosta terrestre si trovano grandi riserve d'acqua.

Sulla superficie del terreno, l'acqua è coinvolta in un continuo scambio d'acqua. L'evaporazione avviene principalmente dalla superficie dell'oceano, dove l'acqua è salata. A causa del processo di condensazione nell'atmosfera, la terra è dotata di acqua dolce.

Biosfera

La struttura, la composizione e l'energia di questo guscio della Terra sono determinate dai processi di attività degli organismi viventi. Confini della biosfera: la superficie terrestre, lo strato di suolo, la bassa atmosfera e l'intera idrosfera.

Le piante distribuiscono e immagazzinano l'energia solare sotto forma di varie sostanze organiche. Gli organismi viventi svolgono il processo di migrazione delle sostanze chimiche nel suolo, nell'atmosfera, nell'idrosfera, nelle rocce sedimentarie. Grazie agli animali, in questi gusci avvengono scambi gassosi e reazioni redox. L'atmosfera è anche il risultato dell'attività degli organismi viventi.

La conchiglia è rappresentata dalle biogeocenosi, che sono aree della Terra geneticamente omogenee con un tipo di copertura vegetale e animali che abitano. Le biogeocenosi hanno i loro suoli, topografia e microclima.

Tutti i gusci della Terra sono in stretta interazione continua, che si esprime come uno scambio di materia ed energia. La ricerca nel campo di questa interazione e l'identificazione dei principi generali è importante per comprendere il processo di formazione del suolo. I gusci geografici della Terra sono sistemi unici che sono caratteristici solo del nostro pianeta.

introduzione

1. Gusci di base della terra

3. Regime geotermico della terra

Conclusione

Elenco delle fonti utilizzate

introduzione

La geologia è la scienza della struttura e della storia dello sviluppo della Terra. I principali oggetti della ricerca sono le rocce, in cui è impressa la documentazione geologica della Terra, nonché i moderni processi e meccanismi fisici che agiscono sia sulla sua superficie che nelle viscere, il cui studio ci permette di capire come si è sviluppato il nostro pianeta in il passato.

La terra è in continua evoluzione. Alcuni cambiamenti si verificano improvvisamente e molto rapidamente (ad esempio eruzioni vulcaniche, terremoti o grandi inondazioni), ma il più delle volte si verificano lentamente (uno strato di precipitazioni di spessore non superiore a 30 cm viene demolito o accumulato nell'arco di un secolo). Tali cambiamenti non sono evidenti per tutta la vita di una persona, ma alcune informazioni sono state accumulate sui cambiamenti per un lungo periodo e, con l'aiuto di misurazioni regolari e accurate, vengono registrati anche i movimenti insignificanti della crosta terrestre.

La storia della Terra iniziò contemporaneamente allo sviluppo del sistema solare circa 4,6 miliardi di anni fa. Tuttavia, la documentazione geologica è caratterizzata da frammentazione e incompletezza, poiché molte rocce antiche sono state distrutte o ricoperte da sedimenti più giovani. Le lacune devono essere colmate mediante la correlazione con eventi che si sono verificati altrove e per i quali sono disponibili più dati, nonché mediante analogie e ipotesi. L'età relativa delle rocce è determinata in base ai complessi di resti fossili in esse contenuti, e ai depositi in cui tali resti sono assenti, in base alla posizione relativa di entrambi. Inoltre, l'età assoluta di quasi tutte le rocce può essere determinata con metodi geochimici.

In questo articolo vengono considerati i principali gusci della terra, la sua composizione e struttura fisica.

1. Gusci di base della terra

La Terra ha 6 gusci: atmosfera, idrosfera, biosfera, litosfera, pirosfera e centrosfera.

L'atmosfera è il guscio gassoso esterno della Terra. Il suo confine inferiore passa attraverso la litosfera e l'idrosfera e quello superiore - a un'altitudine di 1000 km. L'atmosfera è suddivisa in troposfera (lo strato mobile), la stratosfera (lo strato sopra la troposfera) e la ionosfera (lo strato superiore).

L'altezza media della troposfera è di 10 km. La sua massa è il 75% della massa totale dell'atmosfera. L'aria nella troposfera si muove sia orizzontalmente che verticalmente.

La stratosfera sorge a 80 km sopra la troposfera. La sua aria, muovendosi solo in direzione orizzontale, forma strati.

Ancora più in alto si estende la ionosfera, che ha preso il nome dal fatto che la sua aria è costantemente ionizzata sotto l'influenza dei raggi ultravioletti e cosmici.

L'idrosfera copre il 71% della superficie terrestre. La sua salinità media è di 35 g/l. La temperatura della superficie dell'oceano va da 3 a 32 ° C, la densità è di circa 1. La luce solare penetra a una profondità di 200 me i raggi ultravioletti a una profondità di 800 m.

La biosfera, o sfera della vita, si fonde con l'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera. Il suo confine superiore raggiunge gli strati superiori della troposfera, mentre quello inferiore corre lungo il fondo dei bacini oceanici. La biosfera è suddivisa nella sfera delle piante (oltre 500.000 specie) e nella sfera degli animali (oltre 1.000.000 di specie).

La litosfera - il guscio di pietra della Terra - ha uno spessore compreso tra 40 e 100 km. Comprende continenti, isole e il fondo degli oceani. L'altezza media dei continenti sopra il livello degli oceani: Antartide - 2200 m, Asia - 960 m, Africa - 750 m, Nord America - 720 m, Sud America - 590 m, Europa - 340 m, Australia - 340 m.

Sotto la litosfera c'è la pirosfera, il guscio infuocato della Terra. La sua temperatura aumenta di circa 1°C ogni 33 m di profondità. Le rocce a profondità considerevoli sono probabilmente allo stato fuso a causa delle alte temperature e dell'alta pressione.

Il centrosfera, o nucleo della Terra, si trova a una profondità di 1800 km. Secondo la maggior parte degli scienziati, è costituito da ferro e nichel. La pressione qui raggiunge 300000000000 Pa (3000000 atmosfere), la temperatura è di diverse migliaia di gradi. Lo stato del nucleo è ancora sconosciuto.

La sfera infuocata della Terra continua a raffreddarsi. Il guscio duro si addensa, il guscio infuocato si addensa. Un tempo, ciò ha portato alla formazione di massi solidi - continenti. Tuttavia, l'influenza della sfera di fuoco sulla vita del pianeta Terra è ancora molto grande. I contorni dei continenti e degli oceani, il clima e la composizione dell'atmosfera sono cambiati ripetutamente.

I processi esogeni ed endogeni cambiano continuamente la superficie solida del nostro pianeta, che, a sua volta, influenza attivamente la biosfera terrestre.

2. Composizione e struttura fisica della terra

I dati geofisici e i risultati dello studio delle inclusioni profonde indicano che il nostro pianeta è costituito da diversi gusci con diverse proprietà fisiche, il cambiamento in cui riflette sia il cambiamento nella composizione chimica della materia con la profondità sia il cambiamento nel suo stato di aggregazione in funzione di pressione.

Il guscio più alto della Terra - la crosta terrestre - sotto i continenti ha uno spessore medio di circa 40 km (25-70 km) e sotto gli oceani - solo 5-10 km (senza uno strato d'acqua, in media 4,5 km) . La superficie di Mohorovichich è considerata il bordo inferiore della crosta terrestre - una sezione sismica, sulla quale la velocità di propagazione delle onde elastiche longitudinali aumenta bruscamente con una profondità da 6,5-7,5 a 8-9 km / s, che corrisponde a un aumento nella densità della materia da 2,8-3,0 a 3,3 g/cm3.

Dalla superficie di Mohorovichich a una profondità di 2900 km, si estende il mantello terrestre; la zona superiore meno densa di 400 km di spessore spicca come mantello superiore. L'intervallo da 2900 a 5150 km è occupato dal nucleo esterno e da questo livello al centro della Terra, cioè da 5150 a 6371 km, è il nucleo interno.

Il nucleo della Terra è stato di interesse per gli scienziati sin dalla sua scoperta nel 1936. Era estremamente difficile immaginarlo a causa del numero relativamente piccolo di onde sismiche che lo raggiungevano e tornavano in superficie. Inoltre, le temperature e le pressioni estreme del nucleo sono state a lungo difficili da riprodurre in laboratorio. Una nuova ricerca potrebbe fornire un quadro più dettagliato del centro del nostro pianeta. Il nucleo terrestre è diviso in 2 regioni separate: liquido (nucleo esterno) e solido (interno), la cui transizione si trova a una profondità di 5.156 km.

Il ferro è l'unico elemento che si avvicina molto alle proprietà sismiche del nucleo terrestre ed è abbastanza abbondante nell'universo da rappresentare circa il 35% della massa del pianeta nel nucleo del pianeta. Secondo i dati moderni, il nucleo esterno è un flusso rotante di ferro fuso e nichel, un buon conduttore di elettricità. È a lui che si associa l'origine del campo magnetico terrestre, visto che, come un gigantesco generatore, le correnti elettriche che scorrono nel nucleo liquido creano un campo magnetico globale. Lo strato del mantello, che è a diretto contatto con il nucleo esterno, ne risente, poiché le temperature nel nucleo sono più elevate che nel mantello. In alcuni punti, questo strato genera un enorme calore e flussi di massa diretti alla superficie terrestre: pennacchi.

Il nucleo solido interno non è collegato al mantello. Si ritiene che il suo stato solido, nonostante l'elevata temperatura, sia fornito dalla gigantesca pressione al centro della Terra. Si suggerisce che, oltre alle leghe ferro-nichel, nel nucleo siano presenti anche elementi più leggeri, come silicio e zolfo, ed eventualmente silicio e ossigeno. La questione dello stato del nucleo terrestre è ancora discutibile. All'aumentare della distanza dalla superficie, aumenta la compressione a cui è sottoposta la sostanza. I calcoli mostrano che la pressione nel nucleo terrestre può raggiungere i 3 milioni di atm. Allo stesso tempo, molte sostanze sembrano essere metallizzate: passano in uno stato metallico. C'era persino un'ipotesi che il nucleo della Terra fosse costituito da idrogeno metallico.

Anche il nucleo esterno è metallico (essenzialmente ferro), ma a differenza del nucleo interno, il metallo è qui allo stato liquido e non trasmette onde elastiche trasversali. Le correnti convettive nel nucleo metallico esterno sono la causa della formazione del campo magnetico terrestre.

Il mantello terrestre è costituito da silicati: composti di silicio e ossigeno con Mg, Fe, Ca. Il mantello superiore è dominato da peridotiti - rocce costituite principalmente da due minerali: olivina (Fe, Mg) 2SiO4 e pirosseno (Ca, Na) (Fe, Mg, Al) (Si, Al) 2O6. Queste rocce contengono relativamente poco (< 45 мас. %) кремнезема (SiO2) и обогащены магнием и железом. Поэтому их называют ультраосновными и ультрамафическими. Выше поверхности Мохоровичича в пределах континентальной земной коры преобладают силикатные магматические породы основного и кислого составов. Основные породы содержат 45-53 мас. % SiO2. Кроме оливина и пироксена в состав основных пород входит Ca-Na полевой шпат - плагиоклаз CaAl2Si2O8 - NaAlSi3O8. Кислые магматические породы предельно обогащены кремнеземом, содержание которого возрастает до 65-75 мас. %. Они состоят из кварца SiO2, плагиоклаза и K-Na полевого шпата (K,Na) AlSi3O8. Наиболее распространенной интрузивной породой основного состава является габбро, а вулканической породой - базальт. Среди кислых интрузивных пород чаще всего встречается гранит, a вулканическим аналогом гранита является риолит.

Pertanto, il mantello superiore è costituito da rocce ultramafiche e ultramafiche, mentre la crosta terrestre è formata principalmente da rocce ignee basiche e felsiche: gabbro, graniti e loro analoghi vulcanici, che, rispetto alle peridotiti del mantello superiore, contengono meno magnesio e ferro e, allo stesso tempo, sono arricchiti in silice, alluminio e metalli alcalini.

Sotto i continenti, le rocce principali sono concentrate nella parte inferiore della crosta e le rocce acide sono nella sua parte superiore. Sotto gli oceani, la sottile crosta è composta quasi interamente da gabbro e basalti. È fermamente accertato che le rocce di base, che, secondo varie stime, costituiscono dal 75 al 25% della massa della crosta continentale e quasi tutta la crosta oceanica, siano state fuse dal mantello superiore nel processo di attività magmatica. Le rocce acide sono generalmente considerate come il prodotto di ripetuti scioglimenti parziali di rocce mafiche all'interno della crosta continentale. Le peridotiti dalla parte più alta del mantello sono esaurite in componenti fusibili spostati nel corso dei processi magmatici nella crosta terrestre. Particolarmente "esaurito" è il mantello superiore sotto i continenti, dove si è formata la crosta terrestre più spessa.

biosfera dell'atmosfera del guscio terrestre

3. Regime geotermico della terra

Il regime geotermico degli strati congelati è determinato dalle condizioni di trasferimento del calore ai confini del massiccio congelato. Le principali forme del regime geotermico sono le fluttuazioni periodiche della temperatura (annuale, a lungo termine, secolare, ecc.), La cui natura è dovuta alle variazioni delle temperature superficiali e al flusso di calore dalle viscere della Terra. Quando le fluttuazioni di temperatura si propagano dalla superficie in profondità nelle rocce, il loro periodo rimane invariato e l'ampiezza diminuisce esponenzialmente con la profondità. In proporzione all'aumento della profondità, le temperature estreme sono in ritardo di un periodo di tempo chiamato sfasamento. A parità di ampiezza delle fluttuazioni di temperatura, il rapporto tra le profondità della loro attenuazione è proporzionale alla radice quadrata dei rapporti dei periodi.

La specificità del regime geotermico degli strati congelati è determinata dalla presenza di transizioni di fase "acqua-ghiaccio", accompagnate dal rilascio o dall'assorbimento di calore e da un cambiamento delle proprietà termofisiche delle rocce. Il consumo di calore per le transizioni di fase rallenta l'avanzamento dell'isoterma 0°С e provoca l'inerzia termica degli strati congelati. Nella parte superiore della sezione del permafrost si distingue uno strato di fluttuazioni di temperatura annuali. Nella parte inferiore di questo strato, la temperatura corrisponde alla temperatura media annuale per un periodo a lungo termine (5-10 anni). Lo spessore dello strato di sbalzi termici annuali varia in media da 3-5 a 20-25 m, a seconda della temperatura media annuale e delle proprietà termofisiche delle rocce.

Il campo di temperatura delle rocce sotto lo strato di fluttuazioni annuali si forma sotto l'influenza di un flusso di calore dalle viscere della Terra e delle fluttuazioni di temperatura sulla superficie con un periodo superiore a 1 anno. È influenzato dalla struttura geologica, dalle caratteristiche termofisiche delle rocce e dal trasferimento di calore delle acque sotterranee a contatto con il permafrost.

Durante il degrado del permafrost, la temperatura più bassa si osserva più in profondità rispetto alla base dello strato di fluttuazioni annuali, ciò è causato da un aumento della temperatura media annuale. Durante lo sviluppo aggradazionale, il campo di temperatura riflette il raffreddamento degli strati congelati dalla superficie, che si esprime in un aumento del gradiente di temperatura.

La dinamica del limite inferiore degli strati congelati dipende dal rapporto tra i flussi di calore nella zona congelata e scongelata. La loro disuguaglianza è dovuta alle fluttuazioni di temperatura a lungo termine sulla superficie, che penetrano a una profondità superiore allo spessore del permafrost. Le condizioni geotecniche e idrogeologiche dello sviluppo del campo dipendono in modo significativo dalle caratteristiche del regime geotermico e dai suoi cambiamenti sotto l'influenza dei lavori minerari e di altre strutture ingegneristiche. Lo studio del regime geotermico e la previsione del suo cambiamento viene effettuato nel corso dell'indagine geocriologica.

Conclusione

La faccia individuale del pianeta, come l'aspetto di un essere vivente, è in gran parte determinata da fattori interni che sorgono nelle sue profondità. È molto difficile studiare queste profondità, poiché i materiali che compongono la Terra sono opachi e densi, quindi il volume dei dati diretti sulla sostanza delle zone profonde è molto limitato.

Esistono molti metodi ingegnosi e interessanti per studiare il nostro pianeta, ma le principali informazioni sulla sua struttura interna si ottengono a seguito di studi sulle onde sismiche che si verificano durante terremoti e potenti esplosioni. Ogni ora vengono registrate circa 10 oscillazioni della superficie terrestre in vari punti della Terra. In questo caso sorgono onde sismiche di due tipi: longitudinale e trasversale. Entrambi i tipi di onde possono propagarsi in un solido, ma solo le onde longitudinali possono propagarsi nei liquidi.

Gli spostamenti della superficie terrestre sono registrati da sismografi installati in tutto il mondo. Le osservazioni della velocità con cui le onde viaggiano attraverso la Terra consentono ai geofisici di determinare la densità e la durezza delle rocce a profondità inaccessibili alla ricerca diretta. Un confronto tra le densità note dai dati sismici e quelle ottenute nel corso di esperimenti di laboratorio con rocce (dove vengono modellate la temperatura e la pressione corrispondenti ad una certa profondità della Terra) permette di trarre una conclusione sulla composizione materiale dell'interno della terra . Gli ultimi dati della geofisica e gli esperimenti relativi allo studio delle trasformazioni strutturali dei minerali hanno permesso di modellare molte caratteristiche della struttura, della composizione e dei processi che si verificano nelle profondità della Terra.

Vita di Zatsi. I principali elementi strutturali qui sono la biogeocenosi, che è la via di mezzo, cioè il guscio geografico della Terra (atmosfera, suolo, idrosfera, radiazione sonora, vibrazione cosmica e altro), afflusso antropogenico. Al famigerato sguardo V.I. Vernadsky ha definito il linguaggio vivente, inerte e biologico come i principali componenti strutturali della biosfera come funzioni importanti della vita unica ...

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