Zemes ārējie un iekšējie apvalki. Zemes čaulu raksturojums

Zemes evolūcijas attīstības posmi

Zeme radās, sabiezinot pārsvarā augstas temperatūras frakciju ar ievērojamu daudzumu metāliskā dzelzs, un atlikušais zemei ​​tuvu materiāls, kurā dzelzs oksidējās un pārvērtās silikātos, iespējams, devās uz Mēness būvniecību.

Zemes attīstības sākuma stadijas nav fiksētas akmens ģeoloģiskajā ierakstā, saskaņā ar kuru ģeoloģijas zinātnes veiksmīgi atjauno tās vēsturi. Pat senākie ieži (to vecumu iezīmē milzīgs skaitlis - 3,9 miljardi gadu) ir daudz vēlāku notikumu produkts, kas notika pēc pašas planētas veidošanās.

Mūsu planētas pastāvēšanas sākumposmos iezīmējās tās planetārās integrācijas (akumulācijas) un sekojošās diferenciācijas process, kas noveda pie centrālā kodola un to aptverošā primārā silikāta apvalka veidošanās. Okeāna un kontinentāla tipa alumīnija silikāta garozas veidošanās attiecas uz vēlākiem notikumiem, kas saistīti ar fizikāli ķīmiskajiem procesiem pašā apvalkā.

Zeme kā primārā planēta veidojās temperatūrā, kas zemāka par tās materiāla kušanas temperatūru pirms 5-4,6 miljardiem gadu. Zeme radās akumulācijas rezultātā kā ķīmiski samērā viendabīga bumba. Tas bija samērā viendabīgs dzelzs daļiņu, silikātu un mazāk sulfīdu maisījums, kas bija diezgan vienmērīgi sadalīts visā tilpumā.

Lielākā daļa tās masas veidojās temperatūrā, kas ir zemāka par augstas temperatūras frakcijas (metāla, silikāta) kondensācijas temperatūru, ti, zem 800°K. Kopumā Zemes veidošanās pabeigšana nevarēja notikt zemāk par 320°K. , ko noteica attālums no Saules. Daļiņu ietekme uzkrāšanās procesa laikā varētu paaugstināt topošās Zemes temperatūru, taču kvantitatīvu šī procesa enerģijas novērtējumu nevar veikt pietiekami ticami.

Kopš jaunās Zemes veidošanās sākuma tika novērota tās radioaktīvā karsēšana, ko izraisīja strauji izmirstošo radioaktīvo kodolu, tostarp dažu transurānu kodolu, kas saglabājušies no kodolsintēzes laikmeta, sabrukšanas un mūsdienu sabrukšanas. konservēti radioizotopi un.

Kopējā radiogēnajā atomenerģijā Zemes pastāvēšanas agrīnajos posmos bija pietiekami daudz, lai tās materiāls vietām sāktu kust, kam sekoja degazēšana un gaismas komponentu pacelšanās augšējos horizontos.

Ar relatīvi viendabīgu radioaktīvo elementu sadalījumu ar vienmērīgu radiogēnā siltuma sadalījumu visā Zemes tilpumā maksimālā temperatūras paaugstināšanās notika tās centrā, kam sekoja izlīdzināšana gar perifēriju. Tomēr Zemes centrālajos reģionos spiediens bija pārāk augsts, lai kutu. Kušana radioaktīvās karsēšanas rezultātā sākās dažos kritiskos dziļumos, kur temperatūra pārsniedza kādas Zemes primārā materiāla daļas kušanas temperatūru. Šajā gadījumā dzelzs materiāls ar sēra piejaukumu sāka kust ātrāk nekā tīrs dzelzs vai silikāts.

Tas viss notika ģeoloģiski diezgan ātri, jo milzīgās izkausētās dzelzs masas nevarēja ilgstoši palikt nestabilā stāvoklī Zemes augšdaļās. Beigās viss šķidrais dzelzs iestiklojās Zemes centrālajos reģionos, veidojot metālisku kodolu. Tā iekšējā daļa augsta spiediena ietekmē pārgāja cietā blīvā fāzē, veidojot nelielu kodolu dziļāk par 5000 km.

Planētas materiāla asimetrisks diferenciācijas process sākās pirms 4,5 miljardiem gadu, kā rezultātā parādījās kontinentālās un okeāna puslodes (segmenti). Iespējams, ka mūsdienu Klusā okeāna puslode bija segments, kurā dzelzs masas nogrima centra virzienā, un pretējā puslodē tās pieauga līdz ar silikāta materiāla pieaugumu un tam sekojošu vieglāku alumīnija silikātu masu un gaistošo komponentu kušanu. Mantijas materiāla kausējamās frakcijas koncentrēja tipiskākos litofilos elementus, kas kopā ar gāzēm un ūdens tvaikiem nonāca primārās Zemes virsmā. Planētu diferenciācijas beigās lielākā daļa silikātu veidoja biezu planētas apvalku, un tās kušanas produkti izraisīja alumīnija silikāta garozas, primārā okeāna un primārās atmosfēras, kas piesātināta ar CO 2, attīstību.

AP Vinogradovs (1971), pamatojoties uz meteorīta vielas metālisko fāžu analīzi, uzskata, ka ciets dzelzs-niķeļa sakausējums radās neatkarīgi un tieši no protoplanetāra mākoņa tvaika fāzes un kondensējās 1500 °C temperatūrā. meteorītu niķeļa sakausējumam, pēc zinātnieka domām, ir primārs raksturs un tas attiecīgi raksturo sauszemes planētu metālisko fāzi. Diezgan augsta blīvuma dzelzs un niķeļa sakausējumi, kā uzskata Vinogradovs, radās protoplanetārā mākonī, kas augstās siltumvadītspējas dēļ saķepināja atsevišķos gabalos, kas nokrita uz gāzes un putekļu mākoņa centru, turpinot nepārtrauktu kondensācijas pieaugumu. Tikai dzelzs un niķeļa sakausējuma masa, kas neatkarīgi kondensēta no protoplanētu mākoņa, varēja veidot sauszemes tipa planētu kodolus.

Primārās Saules augstā aktivitāte radīja magnētisko lauku apkārtējā telpā, kas veicināja feromagnētisko vielu magnetizāciju. Tie ietver metālisku dzelzi, kobaltu, niķeli un daļēji dzelzs sulfīdu. Kirī punkts — temperatūra, zem kuras vielas iegūst magnētiskās īpašības — dzelzs ir 1043 °K, kobaltam — 1393 °K, niķelim — 630 °K un dzelzs sulfīdam (pirotīts, tuvu troilītam) — 598 °K. Kopš tā laika magnētiskie spēki mazām daļiņām ir daudzkārt lielāki par pievilkšanas gravitācijas spēkiem, kas ir atkarīgi no masām, tad dzelzs daļiņu uzkrāšanās no dzesēšanas saules miglāja varētu sākties temperatūrā zem 1000 ° K lielu koncentrāciju veidā un bija daudzkārt efektīvāka nekā silikāta daļiņu uzkrāšanās citos vienādos apstākļos. Dzelzs sulfīds zem 580°K var uzkrāties arī magnētisko spēku ietekmē pēc dzelzs, kobalta un niķeļa.

Mūsu planētas zonālās struktūras galvenais motīvs bija saistīts ar dažāda sastāva daļiņu secīgas uzkrāšanās gaitu – vispirms stipri feromagnētisko, tad vāji feromagnētisko un, visbeidzot, silikātu un citas daļiņas, kuru uzkrāšanās jau bija diktēta. galvenokārt pieaugošo masīvo metālu masu gravitācijas spēki.

Līdz ar to galvenais zemes garozas zonālās struktūras un sastāva cēlonis bija strauja radiogēnā karsēšana, kas noteica tās temperatūras paaugstināšanos un tālāk veicināja materiāla lokālu kušanu, ķīmiskās diferenciācijas un feromagnētisko īpašību attīstību. saules enerģija.

Gāzu-putekļu mākoņa stadija un Zemes kā kondensācijas veidošanās šajā mākonī. Atmosfēra saturēja H Un Nav, notika šo gāzu izkliede.

Protoplanētas pakāpeniskas sildīšanas procesā notika dzelzs oksīdu un silikātu reducēšana, protoplanētas iekšējās daļas tika bagātinātas ar metālisku dzelzi. Atmosfērā tika izlaistas dažādas gāzes. Gāzu veidošanās notika radioaktīvo, radioķīmisko un ķīmisko procesu rezultātā. Sākotnēji atmosfērā tika izlaistas galvenokārt inertās gāzes: Ne(neona), Ns(nilsborijs), CO 2(oglekļa monoksīds), H 2(ūdeņradis), Nav(hēlijs), Ag(argons), Kilograms(kriptona), Heh(ksenons). Atmosfērā tika radīta atjaunojoša atmosfēra. Varbūt bija kāda izglītība NH3(amonjaks) sintēzes ceļā. Tad papildus norādītajiem atmosfērā sāka iekļūt skābie dūmi - CO 2, H2S, HF, SO2. Notika ūdeņraža un hēlija disociācija. Ūdens tvaiku izdalīšanās un hidrosfēras veidošanās izraisīja labi šķīstošo un reaktīvo gāzu koncentrācijas samazināšanos ( CO2, H2S, NH3). Attiecīgi mainījās atmosfēras sastāvs.

Caur vulkāniem un citos veidos turpinājās ūdens tvaiku izdalīšanās no magmas un magmatiskajiem iežiem, CO 2, SO, NH3, NĒ 2, SO2. Bija arī atlase H 2, Apmēram 2, nē, Ag, Ne, kr, Xe radioķīmisko procesu un radioaktīvo elementu transformāciju dēļ. pakāpeniski uzkrājas atmosfērā CO 2 Un N 2. Bija neliela koncentrēšanās Apmēram 2 atmosfērā, bet arī bija tajā klāt CH4, H2 Un SO(no vulkāniem). Skābeklis oksidēja šīs gāzes. Zemei atdziestot, atmosfērā tika absorbēts ūdeņradis un inertās gāzes, ko aizturēja gravitācija un ģeomagnētiskais lauks, tāpat kā citas primārās atmosfēras gāzes. Sekundārā atmosfērā bija nedaudz ūdeņraža, ūdens, amonjaka, sērūdeņraža atlikumu, un tai bija krasi reducējošs raksturs.

Protozemes veidošanās laikā viss ūdens bija dažādās formās, kas saistītas ar protoplanētas vielu. Zemei veidojoties no aukstas protoplanētas un tās temperatūrai pakāpeniski pieaugot, silikāta magmatiskā šķīduma sastāvā arvien vairāk tika iekļauts ūdens. Daļa no magmas iztvaikoja atmosfērā un pēc tam izkliedējās. Zemei atdziestot, ūdens tvaiku izkliede vājinājās un pēc tam praktiski apstājās. Zemes atmosfēra sāka bagātināties ar ūdens tvaiku saturu. Taču atmosfēras nokrišņi un ūdenstilpņu veidošanās uz Zemes virsmas kļuva iespējama tikai krietni vēlāk, kad temperatūra uz Zemes virsmas kļuva zem 100°C. Temperatūras pazemināšanās uz Zemes virsmas līdz zem 100°C neapšaubāmi bija lēciens Zemes hidrosfēras vēsturē. Līdz tam brīdim ūdens zemes garozā bija tikai ķīmiski un fizikāli saistītā stāvoklī, kas kopā ar akmeņiem veidoja vienotu nedalāmu veselumu. Ūdens atmosfērā bija gāzes vai karstu tvaiku veidā. Zemes virsmas temperatūrai noslīdot zem 100°C, stipro lietusgāžu rezultātā uz tās virsmas sāka veidoties diezgan plaši sekli rezervuāri. Kopš tā laika uz virsmas sāka veidoties jūras un pēc tam primārais okeāns. Zemes iežos kopā ar ūdeni saistītu cieto magmu un topošajiem magmatiskajiem iežiem parādās brīvs pilošs šķidrs ūdens.

Zemes atdzišana veicināja gruntsūdeņu rašanos, kuru ķīmiskais sastāvs būtiski atšķīrās no primāro jūru virszemes ūdeņiem. Zemes atmosfēra, kas radās sākotnējās karstās vielas dzesēšanas laikā no gaistošiem materiāliem, tvaikiem un gāzēm, kļuva par pamatu atmosfēras un ūdens veidošanās okeānos. Ūdens parādīšanās uz zemes virsmas veicināja gaisa masu atmosfēras cirkulācijas procesu starp jūru un zemi. Saules enerģijas nevienmērīgais sadalījums pa zemes virsmu ir izraisījis atmosfēras cirkulāciju starp poliem un ekvatoru.

Visi esošie elementi veidojās zemes garozā. Astoņi no tiem — skābeklis, silīcijs, alumīnijs, dzelzs, kalcijs, nātrijs, kālijs un magnijs — veidoja vairāk nekā 99% no zemes garozas masas un atomu skaita, bet viss pārējais veidoja mazāk nekā 1%. Galvenā elementu masa ir izkliedēta zemes garozā un tikai neliela daļa no tiem veidoja uzkrājumus minerālu atradņu veidā. Nogulumos elementi parasti nav atrodami tīrā veidā. Tie veido dabiskos ķīmiskos savienojumus – minerālvielas. Tikai daži — sērs, zelts un platīns — var uzkrāties tīrā dabīgā veidā.

Akmens ir materiāls, no kura ir uzbūvēti zemes garozas posmi ar vairāk vai mazāk nemainīgu sastāvu un struktūru, kas sastāv no vairāku minerālu uzkrāšanās. Galvenais iežu veidošanās process litosfērā ir vulkānisms (6.1.2. att.). Lielos dziļumos magma atrodas augsta spiediena un temperatūras apstākļos. Magma (grieķu: "biezie dubļi") sastāv no vairākiem ķīmiskiem elementiem vai vienkāršiem savienojumiem.

Rīsi. 6.1.2. Izvirdums

Pazeminoties spiedienam un temperatūrai, ķīmiskie elementi un to savienojumi pamazām "sakārtojas", veidojot nākotnes minerālu prototipus. Tiklīdz temperatūra pazeminās pietiekami, lai sāktu sacietēšanu, no magmas sāk izdalīties minerāli. Šo izolāciju pavada kristalizācijas process. Kā kristalizācijas piemēru mēs sniedzam sāls kristāla veidošanos NaCl(6.1.3. att.).

6.1.3.att. Galda sāls (nātrija hlorīda) kristāla struktūra. (Mazas bumbiņas ir nātrija atomi, lielas bumbiņas ir hlora atomi.)

Ķīmiskā formula norāda, ka viela ir veidota no vienāda skaita nātrija un hlora atomu. Dabā nav nātrija hlorīda atomu. Viela nātrija hlorīds ir veidota no nātrija hlorīda molekulām. Akmens sāls kristāli sastāv no nātrija un hlora atomiem, kas mijas pa kuba asīm. Kristalizācijas laikā elektromagnētisko spēku ietekmē katrs no kristāla struktūras atomiem mēdz ieņemt savu vietu.

Magmas kristalizācija notika pagātnē un notiek tagad vulkāna izvirdumu laikā dažādos dabas apstākļos. Kad magma sacietē dziļumā, tad tās atdzišanas process notiek lēni, parādās graudaini labi kristalizēti ieži, kurus sauc par dziļajiem. Tie ietver granītus, diarītus, gabbro, sianītus un peridotītus. Bieži vien Zemes aktīvo iekšējo spēku ietekmē magma izplūst virspusē. Virspusē lava atdziest daudz ātrāk nekā dziļumā, tāpēc apstākļi kristālu veidošanai ir mazāk labvēlīgi. Kristāli ir mazāk izturīgi un ātri pārvēršas metamorfos, irdenos un nogulumiežu iežos.

Dabā nav minerālu un iežu, kas pastāvētu mūžīgi. Jebkurš klints reiz radās un kādreiz tā pastāvēšana beidzas. Tas nepazūd bez pēdām, bet pārvēršas citā klintī. Tātad, kad granīts tiek iznīcināts, tā daļiņas rada smilšu un māla slāņus. Smiltis, iegremdējot, var pārvērsties smilšakmenī un kvarcītā, un pie augstāka spiediena un temperatūras veidojas granīts.

Minerālu un iežu pasaulei ir sava īpašā "dzīve". Ir dvīņu minerāli. Piemēram, ja tiek atrasts “svina spīduma” minerāls, tad blakus vienmēr būs minerāls “cinka maisījums”. Tie paši dvīņi ir zelts un kvarcs, cinobrs un antimonīts.

Ir minerāli "ienaidnieki" - kvarcs un nefelīns. Kvarcs pēc sastāva atbilst silīcija dioksīdam, nefelīns - nātrija aluminosilikātam. Un, lai gan kvarcs ir ļoti izplatīts dabā un ir daļa no daudziem akmeņiem, tas “nepanes” nefelīnu un nekad ar to nerodas vietā. Antagonisma noslēpums ir saistīts ar faktu, ka nefelīns ir nepietiekami piesātināts ar silīcija dioksīdu.

Derīgo izrakteņu pasaulē ir gadījumi, kad viens minerāls, mainoties vides apstākļiem, izrādās agresīvs un attīstās uz cita rēķina.

Minerāls, kas nonāk citos apstākļos, dažkārt izrādās nestabils un tiek aizstāts ar citu minerālu, saglabājot sākotnējo formu. Šādas pārvērtības bieži notiek ar pirītu, kas pēc sastāva ir līdzīgs dzelzs disulfīdam. Tas parasti veido zeltainas krāsas kubiskus kristālus ar spēcīgu metālisku spīdumu. Atmosfēras skābekļa ietekmē pirīts sadalās brūnā dzelzsrūdā. Brūna dzelzsrūda neveido kristālus, bet, radusies pirīta vietā, saglabā sava kristāla formu.

Tādus minerālus jokojot sauc par "krāpniekiem". Viņu zinātniskais nosaukums ir pseidomorfozes jeb viltus kristāli; to forma nav raksturīga sastāvā esošajam minerālam.

Pseidomorfozes liecina par sarežģītām attiecībām starp dažādiem minerāliem. Arī viena minerāla kristālu attiecības ne vienmēr ir vienkāršas. Ģeoloģijas muzejos droši vien ne reizi vien esat apbrīnojuši skaistus kristālu saaugumus. Šādas starpaugu vietas sauc par drūzām jeb kalnu birstēm. Derīgo izrakteņu atradnēs tie ir akmeņu mīļotāju – gan iesācēju, gan pieredzējušu mineralogu – neapdomīgu “medību” objekti (6.1.4. att.).

Druzes ir ļoti skaistas, tāpēc šāda interese par viņiem ir diezgan saprotama. Bet tas nav tikai izskats. Apskatīsim, kā veidojas šīs kristālu otas, noskaidrosim, kāpēc kristāli ar to izstiepšanos vienmēr ir vairāk vai mazāk perpendikulāri augšanas virsmai, kāpēc drūzās nav vai gandrīz nav kristālu, kas gultos līdzeni vai augtu šķībi. Šķiet, ka kristāla “kodola” veidošanās laikā tam vajadzētu gulēt uz augšanas virsmas, nevis stāvēt uz tās vertikāli.

Rīsi. 6.1.4. Augošo kristālu ģeometriskās atlases shēma drūzu veidošanās laikā (pēc D. P. Grigorjeva).

Visus šos jautājumus labi izskaidro slavenā mineraloga - Ļeņingradas Kalnrūpniecības institūta profesora D. P. Grigorjeva kristālu ģeometriskās atlases teorija. Viņš pierādīja, ka kristāla drūzu veidošanos ietekmē vairāki iemesli, taču jebkurā gadījumā augošie kristāli mijiedarbojas viens ar otru. Daži no tiem izrādās "vājāki", tāpēc to augšana drīz apstājas. “Spēcīgākie” turpina augt un, lai kaimiņi viņus “neierobežotu”, stiepjas uz augšu.

Kāds ir kalnu suku veidošanās mehānisms? Kā daudzi atšķirīgi orientēti "kodoli" pārvēršas par nelielu skaitu lielu kristālu, kas atrodas vairāk vai mazāk perpendikulāri augšanas virsmai? Atbildi uz šo jautājumu var iegūt, ja rūpīgi apsveram drūzas struktūru, kas sastāv no zonas krāsas kristāliem, tas ir, tiem, kuros krāsas izmaiņas rada augšanas pēdas.

Apskatīsim tuvāk Druzes garengriezumu. Uz nelīdzenās augšanas virsmas ir redzami vairāki kristāla kodoli. Protams, to pagarinājumi atbilst lielākās izaugsmes virzienam. Sākotnēji visi kodoli, neatkarīgi no orientācijas, pieauga ar tādu pašu ātrumu kristāla pagarinājuma virzienā. Bet tad kristāli sāka pieskarties. Sliekšos ātri vien saspieda vertikāli augošie kaimiņi, neatstājot viņiem brīvu vietu. Tāpēc no dažādi orientētu mazo kristālu masas "izdzīvoja" tikai tie, kas atradās perpendikulāri vai gandrīz perpendikulāri augšanas virsmai. Aiz kristāla drūzu dzirkstošā aukstā mirdzuma, kas glabājas muzeju vitrīnās, slēpjas ilgs, sadursmju pilns mūžs...

Vēl viena ievērojama mineraloģiska parādība ir kalnu kristāls ar rutila minerālu ieslēgumu kūļiem. Liels akmens pazinējs A. A. Malakhovs teica, ka, "griežot šo akmeni savās rokās, šķiet, ka jūs skatāties uz jūras dibenu cauri saules pavedienu caurdurtajiem dziļumiem". Urālos šādu akmeni sauc par "matainu", un mineraloģiskajā literatūrā tas ir pazīstams ar lielisko nosaukumu "Venēras mati".

Kristālu veidošanās process sākas zināmā attālumā no ugunīgās magmas avota, kad iežu plaisās iekļūst karsti ūdens šķīdumi ar silīciju un titānu. Temperatūras pazemināšanās gadījumā šķīdums izrādās pārsātināts, no tā vienlaikus izgulsnējas silīcija dioksīda kristāli (akmens kristāls) un titāna oksīds (rutils). Tas izskaidro kalnu kristāla iespiešanos ar rutila adatām. Minerāli kristalizējas noteiktā secībā. Dažreiz tie izceļas vienlaikus, piemēram, veidojot "Venēras mati".

Kolosāls postošs un radošs darbs joprojām notiek Zemes iekšienē. Nebeidzamu reakciju ķēdēs dzimst jaunas vielas - elementi, minerāli, ieži. Mantijas magma no nezināmiem dziļumiem metās zemes garozas plānā čaulā, izlaužas tai cauri, cenšoties atrast izeju uz planētas virsmu. Elektromagnētisko svārstību viļņi, neironu plūsmas, radioaktīvā starojuma plūsma no zemes zarnām. Tieši viņi kļuva par vienu no galvenajiem dzīvības izcelsmē un attīstībā uz Zemes.

Antropogēnā ietekme uz dabu pašlaik iekļūst visās jomās, tāpēc ir nepieciešams īsi apsvērt atsevišķo Zemes apvalku īpašības.

Zeme sastāv no kodola, mantijas, garozas, litosfēras, hidrosfēras un. Dzīvās vielas un cilvēka darbības ietekmes dēļ radās vēl divi apvalki - biosfēra un noosfēra, ieskaitot tehnosfēru. Cilvēka darbība attiecas uz hidrosfēru, litosfēru, biosfēru un noosfēru. Īsi aplūkosim šos čaulas un cilvēka darbības ietekmes uz tiem raksturu.

Atmosfēras vispārīgās īpašības

Zemes ārējais gāzveida apvalks. Apakšējā daļa saskaras ar litosfēru vai, un augšējā daļa saskaras ar starpplanētu telpu. sastāv no trim daļām:

1. Troposfēra (apakšējā daļa) un tās augstums virs virsmas ir 15 km. Troposfēra sastāv no , kuras blīvums samazinās līdz ar augstumu. Troposfēras augšdaļa saskaras ar ozona sietu - 7-8 km biezu ozona slāni.

Ozona vairogs neļauj cietajam ultravioletajam starojumam vai lielas enerģijas kosmiskajam starojumam sasniegt Zemes virsmu (litosfēru, hidrosfēru), kas ir kaitīgi visam dzīvajam. Troposfēras apakšējie slāņi - līdz 5 km no jūras līmeņa - ir gaisa biotops, savukārt zemākie slāņi ir visblīvāk apdzīvoti - līdz 100 m no zemes virsmas vai. Vislielāko cilvēka darbības ietekmi, kam ir vislielākā ekoloģiskā nozīme, izjūt troposfēra un īpaši tās apakšējie slāņi.

2. Stratosfēra - vidējais slānis, kura robeža ir 100 km augstums virs jūras līmeņa. Stratosfēra ir piepildīta ar retinātām gāzēm (slāpekli, ūdeņradi, hēliju utt.). Tas nonāk jonosfērā.

3. Jonosfēra - augšējais slānis, kas pāriet starpplanētu telpā. Jonosfēra ir piepildīta ar daļiņām, kas rodas molekulu sabrukšanas rezultātā - joniem, elektroniem utt. Jonosfēras lejas daļā parādās "ziemeļblāzma", kas novērojama apgabalos aiz polārā loka.

Ekoloģiskā ziņā vislielākā nozīme ir troposfērai.

Īss litosfēras un hidrosfēras apraksts

Zemes virsma, kas atrodas zem troposfēras, ir neviendabīga - daļu no tās aizņem ūdens, kas veido hidrosfēru, bet daļu ir zeme, kas veido litosfēru.

Litosfēra - zemeslodes ārējais cietais apvalks, ko veido akmeņi (tātad nosaukums - "liet" - akmens). Tas sastāv no diviem slāņiem - augšējā, ko veido nogulumieži ar granītu, un apakšējā, ko veido cietie bazalta ieži. Daļu litosfēras aizņem ūdens (), bet daļu ir zeme, kas veido aptuveni 30% no zemes virsmas. Augšējais zemes slānis (lielākoties) ir klāts ar plānu auglīgas virsmas slāni - augsni. Augsne ir viena no dzīvības vidēm, un litosfēra ir substrāts, uz kura dzīvo dažādi organismi.

Hidrosfēra - zemes virsmas ūdens apvalks, ko veido visu Zemes ūdenstilpņu kopums. Hidrosfēras biezums dažādos apgabalos ir atšķirīgs, bet vidējais okeāna dziļums ir 3,8 km, bet atsevišķās ieplakās - līdz 11 km. Hidrosfēra ir ūdens avots visiem uz Zemes dzīvojošajiem organismiem, tas ir spēcīgs ģeoloģisks spēks, kas veic ūdens un citu vielu apriti, "dzīvības šūpulis" un ūdens organismu dzīvotne. Liela ir arī antropogēnā ietekme uz hidrosfēru, un tā tiks aplūkota turpmāk.

Biosfēras un noosfēras vispārīgie raksturojumi

Kopš dzīvības parādīšanās uz Zemes ir radies jauns, specifisks apvalks - biosfēra. Terminu "biosfēra" ieviesa E. Suess (1875).

Biosfēra (dzīves sfēra) ir tā Zemes čaumalu daļa, kurā dzīvo dažādi organismi. Biosfēra aizņem daļu (troposfēras apakšējo daļu), litosfēru (augšējo daļu, ieskaitot augsni) un caurstrāvo visu hidrosfēru un apakšējās virsmas augšējo daļu.

Biosfēru var definēt arī kā ģeoloģisko apvalku, kurā dzīvo dzīvi organismi.

Biosfēras robežas nosaka organismu normālai funkcionēšanai nepieciešamo apstākļu klātbūtne. Biosfēras augšējo daļu ierobežo ultravioletā starojuma intensitāte, bet apakšējo daļu - augsta temperatūra (līdz 100°C). Baktēriju sporas atrodas 20 km augstumā virs jūras līmeņa, bet anaerobās baktērijas atrodas līdz 3 km dziļumā no zemes virsmas.

Ir zināms, ka tos veido dzīvā viela. Biosfēras blīvumu raksturo dzīvās vielas koncentrācija. Konstatēts, ka vislielākais biosfēras blīvums ir raksturīgs zemes un okeāna virsmām litosfēras un hidrosfēras un atmosfēras saskarsmē. Dzīvības blīvums augsnē ir ļoti augsts.

Dzīvās vielas masa salīdzinājumā ar zemes garozas un hidrosfēras masu ir neliela, taču tai ir milzīga nozīme zemes garozas izmaiņu procesos.

Biosfēra ir visu Zemes biogeocenožu kopums, tāpēc to uzskata par augstāko Zemes ekosistēmu. Viss biosfērā ir savstarpēji saistīts un savstarpēji atkarīgs. Visu Zemes organismu genofonds nodrošina planētas bioloģisko resursu relatīvu stabilitāti un atjaunojamību, ja dabiskajos ekoloģiskajos procesos nenotiek krasa iejaukšanās ar dažādiem ģeoloģiskas vai starpplanētu dabas spēkiem. Šobrīd, kā minēts iepriekš, antropogēnie faktori, kas ietekmē biosfēru, ir ieguvuši ģeoloģiskā spēka raksturu, kas cilvēcei ir jāņem vērā, ja tā vēlas izdzīvot uz Zemes.

Kopš cilvēka parādīšanās uz Zemes dabā ir radušies antropogēni faktori, kuru ietekme pastiprinās līdz ar civilizācijas attīstību, un ir radies jauns specifisks Zemes apvalks - noosfēra (saprātīgas dzīves sfēra). Terminu "noosfēra" pirmo reizi ieviesa E. Lerojs un T. Ja. de Šardēns (1927), bet Krievijā pirmo reizi savos darbos to izmantoja V. I. Vernadskis (XX gadsimta 30.-40. gadi). Termina "noosfēra" interpretācijā ir divas pieejas:

1. "Noosfēra ir tā biosfēras daļa, kurā tiek veikta cilvēka saimnieciskā darbība." Šīs koncepcijas autors bija L. N. Gumiļovs (dzejnieces A. Ahmatovas un dzejnieka N. Gumiļova dēls). Šis viedoklis ir pareizs, ja nepieciešams izcelt cilvēka darbību biosfērā, parādīt tās atšķirību no citu organismu darbības. Šāds jēdziens raksturo noosfēras kā Zemes čaulas būtības "šauru sajūtu".

2. "Noosfēra ir biosfēra, kuras attīstību virza cilvēka prāts." Šis jēdziens ir plaši pārstāvēts un ir jēdziens plašā noosfēras būtības izpratnē, jo cilvēka prāta ietekme uz biosfēru var būt gan pozitīva, gan negatīva, pēdējā ļoti bieži dominē. Noosfēras sastāvā ietilpst tehnosfēra - noosfēras daļa, kas saistīta ar cilvēka ražošanas darbību.

Pašreizējā civilizācijas un iedzīvotāju attīstības stadijā ir nepieciešams “saprātīgi” ietekmēt dabu, optimāli ietekmēt to, lai radītu minimālu kaitējumu dabiskajiem ekoloģiskajiem procesiem, atjaunotu iznīcinātās vai izjauktās biogeocenozes un pat cilvēka dzīvībai kā neatņemamai sastāvdaļai. biosfēras daļa. Cilvēka darbība neizbēgami rada izmaiņas apkārtējā pasaulē, taču, ņemot vērā iespējamās sekas, paredzot iespējamo negatīvo ietekmi, ir jāpārliecinās, ka šīs sekas ir vismazāk postošās.

Īss apraksts par ārkārtas situācijām, kas rodas uz Zemes virsmas, un to klasifikācija

Dabiskajos ekoloģiskajos procesos nozīmīgu lomu spēlē ārkārtas situācijas, kas pastāvīgi rodas uz Zemes virsmas. Tie iznīcina lokālās biogeocenozes, un, ja atkārtojas cikliski, dažos gadījumos tie ir vides faktori, kas veicina evolūcijas procesus.

Situācijas, kurās liela skaita cilvēku normāla darbība vai biogeocenoze kopumā kļūst apgrūtināta vai neiespējama, sauc par ārkārtas situācijām.

Jēdziens "ārkārtas situācijas" ir vairāk attiecināms uz cilvēka darbību, taču tas attiecas arī uz dabiskajām kopienām.

Pēc izcelsmes ārkārtas situācijas iedala dabiskajās un antropogēnās (tehnogēnās).

Dabas ārkārtas situācijas rodas dabas parādību rezultātā. Tie ietver plūdus, zemestrīces, zemes nogruvumus, dubļu straumes, viesuļvētras, izvirdumus utt. Apsveriet dažas parādības, kas izraisa dabas katastrofas.

Tā ir pēkšņa zemes iekšpuses potenciālās enerģijas atbrīvošanās, kas izpaužas triecienviļņu un elastīgo vibrāciju (seismisko viļņu) formā.

Zemestrīces notiek galvenokārt pazemes vulkānisko parādību, slāņu pārvietošanās viens pret otru dēļ, taču tās var būt arī cilvēka radītas dabā un rasties minerālu izrakumu sabrukšanas dēļ. Zemestrīču laikā notiek iežu pārvietošanās, vibrācijas un vibrācijas no seismiskiem viļņiem un zemes garozas tektoniskām kustībām, kas izraisa virsmas iznīcināšanu - plaisu, defektu u.c. parādīšanos, kā arī ugunsgrēku rašanos, ēku iznīcināšana.

Nogruvumi - klinšu slīdēšana lejup no slīpām virsmām (kalni, pauguri, jūras terases utt.) gravitācijas ietekmē.

Nogruvumu laikā tiek izjaukta virsma, iet bojā biocenozes, tiek iznīcinātas apmetnes u.c.. Vislielākos postījumus nodara ļoti dziļi nogruvumi, kuru dziļums pārsniedz 20 metrus.

Vulkānisms (vulkāna izvirdumi) ir parādību kopums, kas saistīts ar magmas (izkusušu iežu masas), karstu gāzu un ūdens tvaiku kustību, kas paceļas pa zemes garozas kanāliem vai plaisām.

Vulkānisms ir tipiska dabas parādība, kas izraisa lielu dabisko biogeocenožu iznīcināšanu, radot milzīgus postījumus cilvēka ekonomiskajai darbībai un smagi piesārņojot vulkāniem piegulošo reģionu. Vulkānu izvirdumus pavada arī citas katastrofālas dabas parādības – ugunsgrēki, zemes nogruvumi, plūdi u.c.

Dubļu plūsmas ir īslaicīgi vētraini plūdi, kas nes lielu daudzumu smilšu, oļu, lielu šķembu un akmeņu, kam ir dubļu-akmeņu plūsmu raksturs.

Dubļu plūsmas ir raksturīgas kalnu apgabaliem un var nodarīt būtisku kaitējumu cilvēku darbībai, izraisīt dažādu dzīvnieku nāvi un izraisīt vietējo augu sabiedrību iznīcināšanu.

Sniega lavīnas sauc par sniega lavīnām, kas nes sev līdzi arvien lielākas sniega un citu beramkravu masas. Lavīnām ir gan dabiska, gan antropogēna izcelsme. Tie nodara lielu kaitējumu cilvēku saimnieciskajai darbībai, iznīcinot ceļus, elektrolīnijas, izraisot cilvēku, dzīvnieku un augu sabiedrību nāvi.

Iepriekš minētās parādības, kas ir avārijas situāciju cēlonis, ir cieši saistītas ar litosfēru. Hidrosfērā iespējamas arī dabas parādības, kas rada avārijas situācijas. Tajos ietilpst plūdi un cunami.

Plūdi ir apgabalu applūšana ar ūdeni upju ielejās, ezeru krastos, jūrās un okeānos.

Ja plūdi pēc būtības ir stingri periodiski (paisumi, bēgumi), tad šajā gadījumā dabiskās biogeocenozes tiek pielāgotas tiem kā biotopam noteiktos apstākļos. Taču bieži plūdi ir negaidīti un saistīti ar atsevišķām neperiodiskām parādībām (pārmērīga snigšana ziemā rada apstākļus plašu plūdu rašanās, kas izraisa lielas teritorijas applūšanu u.c.). Plūdu laikā tiek izjaukti augsnes segumi, teritorija var tikt piesārņota ar dažādiem atkritumiem to uzglabāšanas telpu erozijas, dzīvnieku, augu un cilvēku bojāejas, apdzīvoto vietu iznīcināšanas u.c.

Liela spēka gravitācijas viļņi, kas rodas uz jūru un okeānu virsmas.

Cunami cēloņi ir dabiski un cilvēka radīti. Zemestrīces, jūrastrīces un zemūdens vulkānu izvirdumi tiek klasificēti kā dabiski cēloņi, zemūdens kodolsprādzieni kā cilvēka izraisīti cēloņi.

Cunami izraisa kuģu bojāeju un avārijas uz tiem, kas savukārt noved pie dabiskās vides piesārņojuma, piemēram, naftas tankkuģa iznīcināšana novedīs pie milzīgas ūdens virsmas piesārņošanas ar planktonam indīgu naftas plēvi un pelargiskās dzīvnieku formas (planktons ir suspendēti mazi organismi, kas dzīvo okeāna vai citas ūdenstilpes ūdens virsmas slānī; pelargiskās dzīvnieku formas - dzīvnieki, kas aktīvās kustības dēļ brīvi pārvietojas ūdens kolonnā, piemēram, haizivis , vaļi, galvkāji; bentosa organismu formas - organismi, kas piekopj bentisko dzīvesveidu, piemēram, plekste, vientuļnieki, adatādaiņi, apakšā piestiprinātas aļģes u.c.). Cunami izraisa spēcīgu ūdeņu sajaukšanos, organismu pārvietošanos uz neparastu dzīvotni un nāvi.

Ir arī parādības, kas izraisa ārkārtas situācijas. Tajos ietilpst viesuļvētras, viesuļvētras, dažāda veida vētras.

Viesuļvētras - tropu un ekstratropu cikloni, kuru centrā ir stipri pazemināts spiediens, pavada vēji ar lielu ātrumu un postošu spēku.

Ir vājas, spēcīgas un ekstrēmas viesuļvētras, kas izraisa lietusgāzes, jūras viļņus un sauszemes objektu iznīcināšanu, dažādu organismu nāvi.

Virpuļvētras ir atmosfēras parādības, kas saistītas ar spēcīgu vēju ar lielu postošo spēku un lielu izplatības zonu. Ir sniegs, putekļi un bezputekļu vētras. Plūmes izraisa augsnes augšējo slāņu pārnešanu, to iznīcināšanu, augu, dzīvnieku nāvi un konstrukciju iznīcināšanu.

Tornado (tornado) ir virpuļveidīgs gaisa masu kustības veids, ko pavada gaisa piltuvju parādīšanās.

Tornado spēks ir liels, to kustības zonā notiek pilnīga augsnes iznīcināšana, dzīvnieki iet bojā, ēkas tiek iznīcinātas, objekti tiek pārvietoti no vienas vietas uz otru, radot bojājumus tur esošajiem objektiem.

Papildus iepriekš aprakstītajām dabas parādībām, kas izraisa ārkārtas situāciju rašanos, ir arī citas tās izraisošas parādības, kuru cēlonis ir cilvēka darbība. Cilvēka izraisītas ārkārtas situācijas ietver:

1. Transporta negadījumi. Pārkāpjot ceļu satiksmes noteikumus uz dažādām maģistrālēm (ceļiem, dzelzceļiem, upēm, jūrām), iet bojā transportlīdzekļi, cilvēki, dzīvnieki u.c. Dabiskajā vidē nonāk dažādas vielas, arī tādas, kas noved pie visu karaļvalstu organismu bojāejas (piemēram, pesticīdi utt.). Transporta negadījumu rezultātā iespējama aizdegšanās un iekļūšana gāzēs (hlorūdeņradis, amonjaks, uzliesmojošas un sprādzienbīstamas vielas).

2. Nelaimes gadījumi lielos uzņēmumos. Tehnoloģisko procesu pārkāpšana, iekārtu ekspluatācijas noteikumu neievērošana, tehnikas nepilnības var izraisīt kaitīgu savienojumu nokļūšanu vidē, izraisot dažādas saslimšanas cilvēkiem un dzīvniekiem, veicinot mutāciju parādīšanos augu un dzīvnieku organismos, kā arī novest pie ēku iznīcināšanas un ugunsgrēkiem. Bīstamākie negadījumi uzņēmumos, kas izmanto. AES avārijas rada lielu kaitējumu, jo papildus parastajiem kaitīgajiem faktoriem (mehāniski bojājumi, vienreizējas iedarbības kaitīgo vielu izplūde, ugunsgrēki) AES avārijām raksturīgi radionuklīdu, caurstrāvas starojuma bojājumi. , un bojājumu rādiuss šajā gadījumā ievērojami pārsniedz negadījumu iespējamību citos uzņēmumos.

3. Ugunsgrēki, kas aptver lielas mežu vai kūdrāju platības. Parasti šādiem ugunsgrēkiem ir antropogēns raksturs, jo tiek pārkāpti ugunsdzēsības noteikumi, taču tie var būt arī dabiski, piemēram, zibens izlādes (zibens) dēļ. Šādus ugunsgrēkus var izraisīt arī elektrolīniju bojājumi. Ugunsgrēki iznīcina dabiskās organismu kopas lielās platībās, nodarot lielus ekonomiskos zaudējumus cilvēku saimnieciskajai darbībai.

Visas aprakstītās parādības, kas pārkāpj dabiskās biogeocenozes, nodarot lielu kaitējumu cilvēka saimnieciskajai darbībai, prasa izstrādāt un pieņemt pasākumus to negatīvās ietekmes mazināšanai, kas tiek īstenots vides pasākumu īstenošanā un ārkārtas situāciju seku likvidēšanā.

To sauc par garozu un iekļūst litosfērā, kas grieķu valodā burtiski nozīmē "akmeņaina" vai "cieta bumba". Tas ietver arī daļu no augšējās mantijas. Tas viss atrodas tieši virs astenosfēras ("bezspēcīga bumba") - virs viskozāka vai plastiskāka slāņa, it kā zem litosfēras.

Zemes iekšējā struktūra

Mūsu planētai ir elipsoīda jeb precīzāk ģeoīda forma, kas ir slēgtas formas trīsdimensiju ģeometrisks ķermenis. Šis vissvarīgākais ģeodēziskais jēdziens burtiski tiek tulkots kā "līdzīgs Zemei". Tā izskatās mūsu planēta no ārpuses. Iekšēji tas ir sakārtots šādi - Zeme sastāv no slāņiem, kas atdalīti ar robežām, kuriem ir savi specifiski nosaukumi (skaidrākā no tiem ir Mohoroviča robeža jeb Moho, kas atdala garozu un mantiju). Kodols, kas ir mūsu planētas centrs, apvalks (vai mantija) un garoza - augšējais cietais Zemes apvalks - tie ir galvenie slāņi, no kuriem divi - kodols un mantija, savukārt, ir sadalīti 2 apakšslāņos - iekšējā un ārējā vai apakšējā un augšējā. Tādējādi kodols, kura sfēras rādiuss ir 3,5 tūkstoši kilometru, sastāv no cietas iekšējās serdes (rādiuss 1,3) un šķidrā ārējā. Un mantija jeb silikāta apvalks ir sadalīts apakšējā un augšējā daļā, kas kopā veido 67% no mūsu planētas kopējās masas.

Plānākais planētas slānis

Pašas augsnes radās vienlaikus ar dzīvību uz Zemes un ir vides – ūdens, gaisa, dzīvo organismu un augu – ietekmes produkts. Atkarībā no dažādiem apstākļiem (ģeoloģiskajiem, ģeogrāfiskajiem un klimatiskajiem) šī vissvarīgākā dabas resursa biezums ir no 15 cm līdz 3 m. Dažu augsnes veidu vērtība ir ļoti augsta. Piemēram, okupācijas laikā vācieši uz Vāciju izveda Ukrainas melnzemi ruļļos. Runājot par zemes garozu, nevar nepieminēt lielus cietus laukumus, kas slīd pāri šķidrākiem mantijas slāņiem un pārvietojas viens pret otru. Viņu tuvināšanās un "ierašanās" apdraud tektoniskās nobīdes, kas var būt par cēloni katastrofām uz Zemes.

Apmēram 40 000 kilometru. Zemes ģeogrāfiskie apvalki ir planētas sistēmas, kurās visas sastāvdaļas ir savstarpēji saistītas un noteiktas viena pret otru. Ir četru veidu čaumalas – atmosfēras, litosfēras, hidrosfēras un biosfēras. Vielu agregātie agregāti tajās ir visu veidu - šķidri, cieti un gāzveida.

Zemes čaumalas: atmosfēra

Atmosfēra ir ārējais apvalks. Tas sastāv no dažādām gāzēm:

• slāpeklis - 78,08%;
• skābeklis - 20,95%;
• argons - 0,93%;
• oglekļa dioksīds - 0,03%.

Papildus tiem ir ozons, hēlijs, ūdeņradis, inertās gāzes, bet to īpatsvars kopējā tilpumā ir ne vairāk kā 0,01%. Šajā Zemes apvalkā ietilpst arī putekļi un ūdens tvaiki.

Savukārt atmosfēra ir sadalīta 5 slāņos:

• troposfēra - augstums no 8 līdz 12 km, raksturīga ūdens tvaiku klātbūtne, nokrišņu veidošanās, gaisa masu kustība;
• stratosfēra - 8-55 km, satur ozona slāni, kas absorbē UV starojumu;
• mezosfēra - 55-80 km, zems gaisa blīvums salīdzinājumā ar zemāko troposfēru;
• jonosfēra - 80-1000 km, sastāv no jonizētiem skābekļa atomiem, brīviem elektroniem un citām lādētām gāzes molekulām;
• augšējā atmosfēra (izkliedes sfēra) - vairāk nekā 1000 km, molekulas pārvietojas ar lielu ātrumu un var iekļūt kosmosā.

Atmosfēra atbalsta dzīvību uz planētas, jo tā palīdz uzturēt zemi siltu. Tas arī novērš tiešas saules gaismas iekļūšanu. Un tā nokrišņi ietekmēja augsnes veidošanās procesu un klimata veidošanos.

Zemes čaumalas: litosfēra

Tas ir ciets apvalks, kas veido zemes garozu. Globusa sastāvs ietver vairākus koncentriskus slāņus ar dažādu biezumu un blīvumu. Viņiem ir arī neviendabīgs sastāvs. Zemes vidējais blīvums ir 5,52 g/cm 3, bet augšējos slāņos - 2,7. Tas norāda, ka planētas iekšpusē ir smagākas vielas nekā uz virsmas.

Augšējie litosfēras slāņi ir 60-120 km biezi. Tajos dominē magmatiskie ieži – granīts, gneiss, bazalts. Lielākā daļa no tiem miljoniem gadu ir bijuši pakļauti iznīcināšanas procesiem, spiedienam, temperatūrai un pārvērtušies par irdeniem iežiem - smiltīm, māliem, lesu u.c.

Līdz 1200 km ir tā sauktais sigmatiskais apvalks. Tās galvenās sastāvdaļas ir magnijs un silīcijs.

1200-2900 km dziļumā atrodas apvalks, ko sauc par vidējo pusmetālu vai rūdu. Tas galvenokārt satur metālus, jo īpaši dzelzi.

Zem 2900 km atrodas Zemes centrālā daļa.

Hidrosfēra

Šīs Zemes čaulas sastāvu attēlo visi planētas ūdeņi, neatkarīgi no tā, vai tie ir okeāni, jūras, upes, ezeri, purvi, gruntsūdeņi. Hidrosfēra atrodas uz Zemes virsmas un aizņem 70% no kopējās platības - 361 miljonu km 2.

1375 miljoni km 3 ūdens ir koncentrēti okeānā, 25 — uz sauszemes un ledājiem, bet 0,25 — ezeros. Pēc akadēmiķa Vernadska domām, lielas ūdens rezerves atrodas zemes garozas biezumā.

Uz zemes virsmas ūdens ir iesaistīts nepārtrauktā ūdens apmaiņā. Iztvaikošana notiek galvenokārt no okeāna virsmas, kur ūdens ir sāļš. Pateicoties kondensācijas procesam atmosfērā, zeme tiek nodrošināta ar saldūdeni.

Biosfēra

Šīs Zemes čaulas uzbūvi, sastāvu un enerģiju nosaka dzīvo organismu darbības procesi. Biosfēras robežas - zemes virsma, augsnes slānis, zemākie atmosfēras slāņi un visa hidrosfēra.

Augi izplata un uzglabā saules enerģiju dažādu organisko vielu veidā. Dzīvie organismi veic ķīmisko vielu migrācijas procesu augsnē, atmosfērā, hidrosfērā, nogulumiežu iežos. Pateicoties dzīvniekiem, šajos čaumalās notiek gāzu apmaiņa un redoksreakcijas. Arī atmosfēra ir dzīvo organismu darbības rezultāts.

Apvalku attēlo biogeocenozes, kas ir ģenētiski viendabīgi Zemes apgabali ar viena veida veģetācijas segumu un apdzīvotiem dzīvniekiem. Biogeocenozēm ir savas augsnes, topogrāfija un mikroklimats.

Visi Zemes apvalki atrodas ciešā nepārtrauktā mijiedarbībā, kas izpaužas kā matērijas un enerģijas apmaiņa. Pētījumi šīs mijiedarbības jomā un vispārīgo principu noteikšana ir svarīgi, lai izprastu augsnes veidošanās procesu. Zemes ģeogrāfiskie apvalki ir unikālas sistēmas, kas raksturīgas tikai mūsu planētai.

Ievads

1. Zemes pamata čaulas

3. Zemes ģeotermālais režīms

Secinājums

Izmantoto avotu saraksts

Ievads

Ģeoloģija ir zinātne par Zemes uzbūvi un attīstības vēsturi. Galvenie pētījumu objekti ir ieži, kuros iespiests Zemes ģeoloģiskais ieraksts, kā arī mūsdienu fizikālie procesi un mehānismi, kas darbojas gan uz tās virsmas, gan zarnās, kuru izpēte ļauj izprast, kā mūsu planēta attīstījusies g. pagātne.

Zeme nemitīgi mainās. Dažas izmaiņas notiek pēkšņi un ļoti strauji (piemēram, vulkānu izvirdumi, zemestrīces vai lieli plūdi), taču visbiežāk tās notiek lēni (gadsimta laikā tiek nojaukts vai uzkrājies ne vairāk kā 30 cm biezs nokrišņu slānis). Šādas izmaiņas viena cilvēka dzīves laikā nav manāmas, taču ir uzkrāta zināma informācija par izmaiņām ilgākā laika periodā, un ar regulāru precīzu mērījumu palīdzību tiek fiksētas pat nebūtiskas zemes garozas kustības.

Zemes vēsture sākās vienlaikus ar Saules sistēmas attīstību aptuveni pirms 4,6 miljardiem gadu. Tomēr ģeoloģiskajam ierakstam ir raksturīga sadrumstalotība un nepilnīgums, kopš daudzus senos iežus iznīcinājuši vai pārklājuši jaunāki nogulumi. Nepilnības jāaizpilda ar korelāciju ar notikumiem, kas notikuši citur un par kuriem ir pieejams vairāk datu, kā arī ar analoģiju un hipotēzēm. Iežu relatīvais vecums tiek noteikts, pamatojoties uz tajos esošajiem fosilo atlieku kompleksiem un atradnēm, kurās šādu atlieku nav, pamatojoties uz abu relatīvo stāvokli. Turklāt gandrīz visu iežu absolūto vecumu var noteikt ar ģeoķīmiskām metodēm.

Šajā rakstā apskatīti galvenie zemes čaumalas, to sastāvs un fiziskā uzbūve.

1. Zemes pamata čaulas

Zemei ir 6 apvalki: atmosfēra, hidrosfēra, biosfēra, litosfēra, pirosfēra un centrosfēra.

Atmosfēra ir Zemes ārējais gāzveida apvalks. Tās apakšējā robeža iet cauri litosfērai un hidrosfērai, bet augšējā - 1000 km augstumā. Atmosfēra ir sadalīta troposfērā (kustīgais slānis), stratosfērā (slānis virs troposfēras) un jonosfēra (augšējais slānis).

Troposfēras vidējais augstums ir 10 km. Tās masa ir 75% no kopējās atmosfēras masas. Gaiss troposfērā pārvietojas gan horizontāli, gan vertikāli.

Stratosfēra paceļas 80 km virs troposfēras. Tās gaiss, pārvietojoties tikai horizontālā virzienā, veido slāņus.

Vēl augstāk stiepjas jonosfēra, kas savu nosaukumu ieguvusi tāpēc, ka tās gaiss pastāvīgi tiek jonizēts ultravioleto un kosmisko staru ietekmē.

Hidrosfēra aizņem 71% no Zemes virsmas. Tās vidējais sāļums ir 35 g/l. Okeāna virsmas temperatūra ir no 3 līdz 32 ° C, blīvums ir aptuveni 1. Saules gaisma iekļūst 200 m dziļumā, bet ultravioletie stari līdz 800 m dziļumam.

Biosfēra jeb dzīvības sfēra saplūst ar atmosfēru, hidrosfēru un litosfēru. Tās augšējā robeža sasniedz troposfēras augšējos slāņus, bet apakšējā robeža iet gar okeāna baseinu dibenu. Biosfēra ir sadalīta augu sfērā (vairāk nekā 500 000 sugu) un dzīvnieku sfērā (vairāk nekā 1 000 000 sugu).

Litosfēra - Zemes akmens apvalks - ir 40 līdz 100 km biezs. Tas ietver kontinentus, salas un okeānu dibenu. Kontinentu vidējais augstums virs okeāna līmeņa: Antarktīda - 2200 m, Āzija - 960 m, Āfrika - 750 m, Ziemeļamerika - 720 m, Dienvidamerika - 590 m, Eiropa - 340 m, Austrālija - 340 m.

Zem litosfēras atrodas pirosfēra - Zemes ugunīgais apvalks. Tā temperatūra paaugstinās par aptuveni 1°C uz katriem 33 m dziļumā. Ieži ievērojamā dziļumā, iespējams, ir izkusuši augstās temperatūras un augsta spiediena dēļ.

Centrosfēra jeb Zemes kodols atrodas 1800 km dziļumā. Pēc lielākās daļas zinātnieku domām, tas sastāv no dzelzs un niķeļa. Spiediens šeit sasniedz 300000000000 Pa (3000000 atmosfēras), temperatūra ir vairāki tūkstoši grādu. Kodola stāvoklis joprojām nav zināms.

Zemes ugunīgā sfēra turpina atdzist. Cietā čaula sabiezē, ugunīgā čaula sabiezē. Savulaik tas noveda pie cietu laukakmeņu - kontinentu - veidošanās. Tomēr ugunīgās sfēras ietekme uz planētas Zeme dzīvi joprojām ir ļoti liela. Kontinentu un okeānu kontūras, klimats un atmosfēras sastāvs ir vairākkārt mainījušies.

Eksogēni un endogēni procesi nepārtraukti maina mūsu planētas cieto virsmu, kas, savukārt, aktīvi ietekmē Zemes biosfēru.

2. Zemes sastāvs un fiziskā uzbūve

Ģeofiziskie dati un dziļo ieslēgumu izpētes rezultāti liecina, ka mūsu planēta sastāv no vairākiem apvalkiem ar dažādām fizikālajām īpašībām, kuru izmaiņas atspoguļo gan vielas ķīmiskā sastāva izmaiņas līdz ar dziļumu, gan tās agregācijas stāvokļa izmaiņas atkarībā no spiedienu.

Zemes augšējā apvalka - zemes garozas - vidējais biezums zem kontinentiem ir aptuveni 40 km (25-70 km), bet zem okeāniem - tikai 5-10 km (bez ūdens slāņa, vidēji 4,5 km) . Mohorovičiča virsma tiek ņemta par zemes garozas apakšējo malu - seismisko griezumu, uz kura strauji palielinās garenisko elastīgo viļņu izplatīšanās ātrums ar dziļumu no 6,5-7,5 līdz 8-9 km / s, kas atbilst pieaugumam. vielas blīvumā no 2,8-3 ,0 līdz 3,3 g/cm3.

No Mohorovičičas virsmas līdz 2900 km dziļumam stiepjas Zemes mantija; augšējā vismazāk blīvā zona 400 km biezumā izceļas kā augšējā mantija. Intervālu no 2900 līdz 5150 km aizņem ārējais kodols, un no šī līmeņa līdz Zemes centram, t.i. no 5150 līdz 6371 km, ir iekšējais kodols.

Zemes kodols ir interesējis zinātniekus kopš tā atklāšanas 1936. gadā. Bija ārkārtīgi grūti to attēlot, jo to sasniedza un uz virsmas atgriežas salīdzinoši neliels seismisko viļņu skaits. Turklāt ārkārtējo temperatūru un spiedienu kodolā jau sen ir bijis grūti reproducēt laboratorijā. Jauni pētījumi varētu sniegt detalizētāku priekšstatu par mūsu planētas centru. Zemes kodols ir sadalīts 2 atsevišķos reģionos: šķidrā (ārējais kodols) un cietais (iekšējais), pāreja starp kuriem atrodas 5156 km dziļumā.

Dzelzs ir vienīgais elements, kas cieši atbilst Zemes kodola seismiskajām īpašībām un ir pietiekami daudz Visumā, lai pārstāvētu aptuveni 35% no planētas masas planētas kodolā. Saskaņā ar mūsdienu datiem ārējais kodols ir rotējoša kausēta dzelzs un niķeļa plūsma, kas ir labs elektrības vadītājs. Tieši ar viņu tiek saistīta zemes magnētiskā lauka izcelsme, ņemot vērā, ka līdzīgi kā milzu ģeneratoram elektriskās strāvas, kas plūst šķidrajā kodolā, rada globālu magnētisko lauku. Tas ietekmē mantijas slāni, kas ir tiešā saskarē ar ārējo serdi, jo temperatūra kodolā ir augstāka nekā apvalkā. Vietām šis slānis ģenerē milzīgas siltuma un masu plūsmas, kas vērstas uz Zemes virsmu – plūmēm.

Iekšējais cietais kodols nav savienots ar apvalku. Tiek uzskatīts, ka tā cieto stāvokli, neskatoties uz augsto temperatūru, nodrošina gigantisks spiediens Zemes centrā. Tiek ierosināts, ka papildus dzelzs un niķeļa sakausējumiem kodolā vajadzētu būt arī vieglākiem elementiem, piemēram, silīcijam un sēram, kā arī, iespējams, silīcijam un skābeklim. Jautājums par Zemes kodola stāvokli joprojām ir strīdīgs. Palielinoties attālumam no virsmas, palielinās saspiešana, kurai viela tiek pakļauta. Aprēķini liecina, ka spiediens zemes kodolā var sasniegt 3 miljonus atm. Tajā pašā laikā šķiet, ka daudzas vielas ir metalizētas - tās pāriet metāliskā stāvoklī. Bija pat hipotēze, ka Zemes kodols sastāv no metāliskā ūdeņraža.

Arī ārējais kodols ir metālisks (būtībā dzelzs), taču atšķirībā no iekšējā serdeņa metāls šeit atrodas šķidrā stāvoklī un nepārraida šķērsvirziena elastīgos viļņus. Konvekcijas strāvas metāliskajā ārējā kodolā ir Zemes magnētiskā lauka veidošanās cēlonis.

Zemes apvalks sastāv no silikātiem: silīcija un skābekļa savienojumiem ar Mg, Fe, Ca. Augšējā mantijā dominē peridotīti – ieži, kas sastāv galvenokārt no diviem minerāliem: olivīna (Fe, Mg) 2SiO4 un piroksēna (Ca, Na) (Fe, Mg, Al) (Si, Al) 2O6. Šie akmeņi satur salīdzinoši maz (< 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.

Tādējādi augšējo mantiju veido ultramafiskie un ultramafiskie ieži, savukārt Zemes garozu veido galvenokārt pamata un felsiskie magmatiskie ieži: gabbro, granīti un to vulkāniskie analogi, kas, salīdzinot ar augšējās mantijas peridotītiem, satur mazāk magnija un dzelzs un tajā pašā laikā ir bagātināti ar silīcija dioksīdu, alumīniju un sārmu metāliem.

Zem kontinentiem galvenie ieži ir koncentrēti garozas apakšējā daļā, bet skābie ieži atrodas tās augšējā daļā. Zem okeāniem plānā garoza gandrīz pilnībā sastāv no gabbro un bazaltiem. Ir stingri noteikts, ka pamata ieži, kas pēc dažādām aplēsēm veido no 75 līdz 25% no kontinentālās garozas un gandrīz visas okeāna garozas masas, tika izkausēti no augšējās mantijas magmatiskās aktivitātes procesā. Skābie ieži parasti tiek uzskatīti par kontinentālās garozas mafisko iežu atkārtotas daļējas kušanas produktu. Peridotīti no mantijas augšējās daļas ir izsmelti kausējamos komponentos, kas magmatisko procesu gaitā tiek pārvietoti zemes garozā. Īpaši "noplicināta" ir augšējā mantija zem kontinentiem, kur radās biezākā zemes garoza.

zemes čaumalas atmosfēras biosfēra

3. Zemes ģeotermālais režīms

Sasalušu slāņu ģeotermālo režīmu nosaka siltuma pārneses apstākļi sasalušā masīva robežās. Galvenās ģeotermālā režīma formas ir periodiskas temperatūras svārstības (ikgadējās, ilgstošas, laicīgās utt.), kuru raksturs ir saistīts ar virsmas temperatūras izmaiņām un siltuma plūsmu no Zemes zarnām. Kad temperatūras svārstības no virsmas izplatās dziļi iežos, to periods paliek nemainīgs, un amplitūda eksponenciāli samazinās līdz ar dziļumu. Proporcionāli dziļuma pieaugumam ekstremālās temperatūras atpaliek par laika periodu, ko sauc par fāzes nobīdi. Ar vienādām temperatūras svārstību amplitūdām to vājināšanās dziļumu attiecība ir proporcionāla periodu attiecību kvadrātsaknei.

Sasalušu slāņu ģeotermālā režīma specifiku nosaka "ūdens-ledus" fāzu pāreju klātbūtne, ko pavada siltuma izdalīšanās vai absorbcija un iežu termofizikālo īpašību maiņa. Siltuma patēriņš fāzu pārejām palēnina 0°С izotermas virzību un izraisa sasalušo slāņu termisko inerci. Mūžīgā sasaluma posma augšējā daļā izceļas gada temperatūras svārstību slānis. Šī slāņa apakšā temperatūra atbilst vidējai gada temperatūrai ilgtermiņā (5-10 gadi). Gada temperatūras svārstību slāņa biezums svārstās vidēji no 3-5 līdz 20-25 m atkarībā no gada vidējās temperatūras un iežu termofizikālajām īpašībām.

Iežu temperatūras lauks zem ikgadējo svārstību slāņa veidojas siltuma plūsmas no Zemes zarnām un virsmas temperatūras svārstību ietekmē ar periodu ilgāku par 1 gadu. To ietekmē iežu ģeoloģiskā uzbūve, termofizikālās īpašības un siltuma pārnese pa gruntsūdeņiem, saskaroties ar mūžīgo sasalumu.

Mūžīgā sasaluma degradācijas laikā zemākā temperatūra tiek novērota dziļāk par gada svārstību slāņa pamatni, to izraisa gada vidējās temperatūras paaugstināšanās. Agradācijas attīstības laikā temperatūras lauks atspoguļo sasalušo slāņu atdzišanu no virsmas, kas izpaužas kā temperatūras gradienta palielināšanās.

Sasalušu slāņu apakšējās robežas dinamika ir atkarīga no siltuma plūsmu attiecības sasalušajā un atkausētajā zonā. To nevienlīdzība ir saistīta ar ilgstošām temperatūras svārstībām uz virsmas, kas iekļūst dziļumā, kas pārsniedz mūžīgā sasaluma biezumu. Lauku attīstības ģeotehniskie un hidroģeoloģiskie apstākļi būtiski atkarīgi no ģeotermālā režīma īpatnībām un tā izmaiņām raktuvju darba un citu inženierbūvju ietekmē. Ģeotermālā režīma izpēte un tā izmaiņu prognoze tiek veikta ģeokrioloģiskās izpētes gaitā.

Secinājums

Planētas individuālo seju, tāpat kā dzīvas būtnes izskatu, lielā mērā nosaka iekšējie faktori, kas rodas tās dziļajos dziļumos. Šos interjerus ir ļoti grūti izpētīt, jo materiāli, kas veido Zemi, ir necaurspīdīgi un blīvi, tāpēc tiešo datu apjoms par dziļo zonu vielu ir ļoti ierobežots.

Mūsu planētas pētīšanai ir daudz ģeniālu un interesantu metožu, taču galvenā informācija par tās iekšējo uzbūvi tiek iegūta zemestrīču un spēcīgu sprādzienu laikā notiekošo seismisko viļņu pētījumu rezultātā. Katru stundu dažādos Zemes punktos tiek reģistrētas aptuveni 10 zemes virsmas svārstības. Šajā gadījumā rodas divu veidu seismiskie viļņi: garenvirziena un šķērsvirziena. Abu veidu viļņi var izplatīties cietā vielā, bet tikai gareniskie viļņi var izplatīties šķidrumos.

Zemes virsmas pārvietojumus reģistrē seismogrāfi, kas uzstādīti visā pasaulē. Novērojumi par ātrumu, ar kādu viļņi pārvietojas pa Zemi, ļauj ģeofiziķiem noteikt iežu blīvumu un cietību dziļumos, kas nav pieejami tiešai izpētei. No seismiskiem datiem zināmo blīvumu salīdzinājums ar laboratoriskajos eksperimentos ar akmeņiem iegūto (kur tiek modelēta noteiktam Zemes dziļumam atbilstoša temperatūra un spiediens) ļauj izdarīt secinājumu par zemes iekšpuses materiālo sastāvu. . Jaunākie ģeofizikas dati un eksperimenti, kas saistīti ar minerālu strukturālo transformāciju izpēti, ļāva modelēt daudzas Zemes dzīlēs notiekošās struktūras, sastāva un procesu pazīmes.

Zatsii dzīve. Galvenie strukturālie elementi šeit ir biogeocenoze, kas ir vidusceļš, tas ir, Zemes ģeogrāfiskais apvalks (atmosfēra, augsne, hidrosfēra, Sony starojums, kosmiskā vibrācija un citi), antropogēnais pieplūdums. Pēc bēdīgi slavenā skatiena V.I. Vernadskis dzīvo, inerto un bioloģisko runu sauca par galvenajām biosfēras strukturālajām sastāvdaļām kā unikālas dzīvībai svarīgas funkcijas ...

Vai ne šajā takā var atrast tiltu starp nedzīvu un dzīvo dabu. Izšķirošais vārds šajā jautājumā pieder dažādiem nākotnes bioķīmiskiem un ģenētiskiem pētījumiem. Tādējādi galvenās hipotēzes par dzīvības izcelsmi uz Zemes var iedalīt 3 grupās: 1) reliģiskā hipotēze par dzīvības "dievišķo" izcelsmi; 2) "panspermija" - dzīvība radās kosmosā un pēc tam tika atvesta ...

25 mg. U vitamīns veicina kuņģa un divpadsmitpirkstu zarnas čūlu dzīšanu. Satur pētersīļus, svaigu balto kāpostu sulu. 1.1.6. Citas pārtikas vielas. Papildus aplūkotajām pamatvielām pārtikas produkti satur organiskās skābes, ēteriskās eļļas, glikozīdus, alkaloīdus, tanīnus, krāsvielas un fitoncīdus. Organiskās skābes ir atrodamas...

Ir arī mazāk svarīgas pareizticīgo skolas, piemēram, gramatikas, medicīnas un citas, kas atzīmētas Madhavačarjas darbā. Starp heterodoksālajām sistēmām galvenokārt ir trīs galvenās skolas - materiālistiskā (piemēram, Charvaka), budisma (Vaibhashika, Sautrantika, Yogochara un Madyamaka) un Jain. Viņus sauc par neparastiem, jo ​​viņi nepieņem Vēdu autoritāti. viens)...