Zemes ārējie apvalki. Zemes sfēras

Dzīve uz mūsu planētas radās daudzu faktoru kombinācijas dēļ. Zeme atrodas labvēlīgā attālumā no Saules – dienā tā pārāk nesasilst un naktī nepārdzesē. Zemei ir cieta virsma, un uz tās ir šķidrs ūdens. Gaisa apvalks, kas ieskauj Zemi, pasargā to no cietā kosmiskā starojuma un meteorītu "bombardēšanas". Mūsu planētai ir unikālas iezīmes - tās virsmu ieskauj, savstarpēji mijiedarbojoties, vairāki apvalki: ciets, gaiss un ūdens.

Gaisa apvalks - atmosfēra stiepjas virs Zemes līdz 2-3 tūkstošu km augstumam, bet lielākā daļa tās masas ir koncentrēta uz planētas virsmas. Atmosfēru satur kopā Zemes gravitācija, tāpēc tās blīvums samazinās līdz ar augstumu. Atmosfērā ir skābeklis, kas nepieciešams dzīvo organismu elpošanai. Atmosfērā ir ozona slānis, tā sauktais aizsargvairogs, kas absorbē daļu no saules ultravioletā starojuma un aizsargā Zemi no pārmērīgiem ultravioletajiem stariem. Ne visām Saules sistēmas planētām ir ciets apvalks: piemēram, milzu planētu - Jupitera, Saturna, Urāna un Neptūna virsmas sastāv no gāzēm, kas augsta spiediena un zemas temperatūras dēļ atrodas šķidrā vai cietā stāvoklī. Zemes cietais apvalks jeb litosfēra ir milzīga akmeņu masa uz sauszemes un okeāna dibenā. Zem okeāniem un kontinentiem tam ir atšķirīgs biezums - no 70 līdz 250 km. Litosfēra ir sadalīta lielos blokos - litosfēras plāksnēs.

Mūsu planētas ūdens apvalks - hidrosfēra ietver visu planētas ūdeni - cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī. Hidrosfēra ir jūras un okeāni, upes un ezeri, gruntsūdeņi, purvi, ledāji, ūdens tvaiki gaisā un ūdens dzīvos organismos. Ūdens apvalks pārdala siltumu, kas nāk no Saules. Lēnām uzkarstot, Pasaules okeāna ūdens masas uzkrāj siltumu un pēc tam nodod to atmosfērā, kas aukstajos periodos mīkstina klimatu kontinentos. Iesaistoties pasaules ciklā, ūdens nepārtraukti pārvietojas: iztvaikojot no jūru, okeānu, ezeru vai upju virsmām, tas ar mākoņiem un kritieniem lietus vai sniega veidā tiek pārnests uz zemi.

Zemes apvalku, kurā dzīvība pastāv visās tās izpausmēs, sauc par biosfēru. Tas ietver litosfēras augšējo daļu, hidrosfēru un atmosfēras virsmas daļu. Biosfēras apakšējā robeža atrodas kontinentu zemes garozā 4-5 km dziļumā, un gaisa čaulā dzīvības sfēra sniedzas līdz ozona slānim.

Visi Zemes apvalki ietekmē viens otru. Galvenais ģeogrāfijas izpētes objekts ir ģeogrāfiskais apvalks - planetārā sfēra, kurā savijas un cieši mijiedarbojas atmosfēras apakšējā daļa, hidrosfēra, biosfēra un litosfēras augšdaļa. Ģeogrāfiskais apvalks attīstās atbilstoši ikdienas un gada ritmiem, to ietekmē vienpadsmit gadu Saules aktivitātes cikli, tāpēc ģeogrāfiskajam apvalkam raksturīga iezīme ir notiekošo procesu ritms.

Ģeogrāfiskā aploksne mainās no ekvatora uz poliem un no pakājes uz kalnu virsotnēm, to raksturo pamata modeļi: integritāte, visu sastāvdaļu vienotība, nepārtrauktība un neviendabīgums.

Cilvēka civilizācijas straujā attīstība ir novedusi pie čaulas parādīšanās, kurā cilvēks aktīvi ietekmē dabu. Šo apvalku sauc par noosfēru jeb prāta sfēru. Dažreiz cilvēki maina planētas virsmu pat aktīvāk nekā daži dabiskie procesi. Rupja iejaukšanās dabā, tās likumu neievērošana var novest pie tā, ka laika gaitā apstākļi uz mūsu planētas kļūs dzīvībai nepieņemami.

Ievads

1. Zemes pamata čaulas

2. Zemes sastāvs un fiziskā uzbūve

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 posmu, 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.

Zemes raksturojums (forma, izmēri).

Zeme ir viena no deviņām planētām, kas riņķo ap Sauli. Pirmās idejas par Zemes formām un izmēriem parādījās senos laikos. Senie domātāji (Pitagors – V gs.p.m.ē., Aristotelis – III gs.pmē. u.c.) izteica domu, ka mūsu planētai ir sfēriska forma. Ņūtons teorētiski pamatoja nostāju, ko forma pārstāv rotācijas elipsoīds, vai sfērisks. Atšķirība starp polāro un ekvatoriālo rādiusu ir 21 km. Pēc T. D. Žongloviča un S. I. Tropiņinas aprēķiniem, ir parādīta Zemes asimetrija attiecībā pret ekvatoru: dienvidu pols atrodas tuvāk ekvatoram nekā ziemeļi. Saistībā ar reljefa sadalīšanu (augstu kalnu un dziļu ieplaku klātbūtne) faktiskā Zemes forma ir sarežģītāka nekā trīsasu elipsoīds. Augstākais punkts uz Zemes – Čomolungmas kalns Himalajos – sasniedz 8848m augstumu. Lielākais dziļums 11 034 m tika atrasts Marianas tranšejā .. 1873. gadā vācu fiziķis Listings nosauca Zemes figūru par ģeoīdu, kas burtiski nozīmē "zemei ​​līdzīgs". Padomju Savienībā tas pašlaik ir pieņemts F. N. Krasovska elipsoīds un viņa studenti (A. A. Izotovs un citi), kuru galvenos parametrus apstiprina mūsdienu pētījumi un no orbitālajām stacijām. Saskaņā ar šiem datiem ekvatoriālais rādiuss ir 6378,245 km, polārais rādiuss ir 6356,863 km, un polārā kompresija ir 1/298,25. Zemes tilpums ir 1,083 10 12 km 3, un masa ir 6 10 27 g.

Zemes ārējie apvalki.

Zemes ārējie apvalki ir atmosfēra, hidrosfēra un litosfēra. Zemes gāzveida apvalks ir atmosfēra, apakšā tā robežojas ar hidrosfēru vai litosfēru un stiepjas uz augšu 1000 km garumā. Tajā izšķir trīs slāņus: troposfēru, kas kustas; pēc tam ir stratosfēra; aiz tā ir jonosfēra (augšējais slānis).

Hidrosfēras - Zemes ūdens apvalka izmērs ir 71% no visas planētas virsmas. Vidējais ūdens sāļums ir 35 g/l. Okeāna virsmas blīvums ir aptuveni 1, un temperatūra ir 3-32 ° C. Saules stari var iekļūt ne dziļāk par divsimt metriem, bet ultravioletie - 800 m.

Dzīvo organismu dzīvotne ir biosfēra, tā saplūst ar hidrosfēru, atmosfēru un litosfēru. Biosfēras augšējā mala paceļas līdz troposfēras augšējām bumbiņām, bet apakšējā - okeānu ieplakas. Tas izšķir dzīvnieku sfēru (vairāk nekā miljons sugu) un augu sfēru (vairāk nekā 500 tūkstošus sugu).

Litosfēras – Zemes akmens čaulas – biezums var svārstīties no 35 līdz 100 km. Tas ietver visus kontinentus, salas un okeāna dibenu. Zem tā atrodas pirosfēra, kas ir mūsu planētas ugunīgais apvalks. Ik pēc 33 metriem dziļumā temperatūra paaugstinās par aptuveni 1 °C. Iespējams, lielā dziļumā, milzīga spiediena un ļoti augstas temperatūras ietekmē, ieži ir izkusuši un atrodas šķidram stāvoklī.

Zemes evolūcijas attīstības posmi

Zeme radās, sabiezinot pārsvarā augstas temperatūras frakciju ar ievērojamu daudzumu metāliskā dzelzs, un atlikušais zemei ​​tuvais 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 sfēra. 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 zem 320°K. , ko noteica attālums no Saules. Daļiņu ietekme uzkrāšanās procesa laikā varētu paaugstināt topošās Zemes temperatūru, taču nevar pietiekami ticami novērtēt šī procesa enerģijas kvantitatīvo novērtējumu.

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-niķeļa sakausējumi, kā uzskata Vinogradovs, radās protoplanetārā mākonī, kas augstās siltumvadītspējas dēļ tika saķepināts 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 noteikta. 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 starp tiem un 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 struktūrā esošajiem 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. Malahovs teica, ka, "griežot šo akmeni savās rokās, šķiet, ka jūs skatāties uz jūras dibenu caur saules pavedienu caurdurtām dzīlēm". 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.

Zeme ir vienīgā planēta mūsu Saules sistēmā, kur radās dzīvība. Daudzos aspektos to veicināja sešu dažādu apvalku klātbūtne tajā: ​​atmosfēra, hidrosfēra, biosfēra, litosfēra, pirosfēra un centrosfēra. Viņi visi cieši mijiedarbojas viens ar otru, ko izsaka enerģijas un matērijas apmaiņa. Šajā rakstā mēs apsvērsim to sastāvu, galvenās īpašības un īpašības.

Zemes ārējie apvalki ir atmosfēra, hidrosfēra un litosfēra.

Zemes gāzveida apvalks ir atmosfēra, zem tās robežojas ar hidrosfēru vai litosfēru un stiepjas uz augšu 1000 km garumā. Tajā izšķir trīs slāņus: troposfēru, kas kustas; pēc tam ir stratosfēra; aiz tā ir jonosfēra (augšējais slānis).

Troposfēras augstums ir aptuveni 10 km, un masa ir 75% no atmosfēras masas. Tas pārvieto gaisu horizontāli vai vertikāli. Augšpusē ir stratosfēra, kas stiepjas 80 km uz augšu. Tas veido slāņus, virzoties horizontālā virzienā. Aiz stratosfēras atrodas jonosfēra, kurā gaiss tiek pastāvīgi jonizēts.

Hidrosfēras - Zemes ūdens apvalka izmērs ir 71% no visas planētas virsmas. Vidējais ūdens sāļums ir 35 g/l. Okeāna virsmas blīvums ir aptuveni 1, un temperatūra ir 3-32 ° C. Tie spēj iekļūt ne dziļāk par divsimt metriem, bet ultravioletais - 800 m.

Dzīvo organismu dzīvotne ir biosfēra, tā saplūst ar hidrosfēru, atmosfēru un litosfēru. Biosfēras augšējā mala paceļas līdz troposfēras augšējām bumbiņām, bet apakšējā - okeānu ieplakas. Tas izšķir dzīvnieku sfēru (vairāk nekā miljons sugu) un augu sfēru (vairāk nekā 500 tūkstošus sugu).

Litosfēras – Zemes akmens čaulas – biezums var svārstīties no 35 līdz 100 km. Tas ietver visus kontinentus, salas un okeāna dibenu. Zem tā atrodas pirosfēra, kas ir mūsu planētas ugunīgais apvalks. Ik pēc 33 metriem dziļumā temperatūra paaugstinās par aptuveni 1 °C. Iespējams, lielā dziļumā, milzīga spiediena un ļoti augstas temperatūras ietekmē, ieži ir izkusuši un atrodas šķidram stāvoklī.

Zemes centrālā čaulas atrašanās vieta - kodols - 1800 km dziļumā. Lielākā daļa zinātnieku atbalsta versiju, ka tas sastāv no niķeļa un dzelzs. Tajā sastāvdaļu temperatūra ir vairāki tūkstoši grādu pēc Celsija, un spiediens ir 3 000 000 atmosfēru. Kodola stāvoklis vēl nav ticami izpētīts, taču ir zināms, ka tas turpina atdzist.

Zemes ģeosfēriskie apvalki nepārtraukti mainās: ugunīgais sabiezē, bet cietais sabiezē. Šis process savulaik izraisīja masīvu akmens bluķu - kontinentu parādīšanos. Un mūsu laikos ugunīgā sfēra nepārtrauc savu ietekmi uz dzīvību uz planētas. Tās ietekme ir ļoti liela. Pastāvīgi mainot kontinentu, klimata, okeānu kontūras,

Endogēns un ietekmē nepārtrauktas cietās vielas izmaiņas, kas ietekmē planētas biosfēru.

Visiem Zemes ārējiem apvalkiem ir kopīga īpašība - augsta mobilitāte, kuras dēļ vismazākās izmaiņas jebkurā no tām nekavējoties izplatās uz visu tās masu. Tas izskaidro, kāpēc čaulu sastāva vienveidība dažādos laikos ir relatīva, lai gan ģeoloģiskās attīstības gaitā tie ir piedzīvojuši būtiskas izmaiņas. Piemēram, atmosfērā, pēc daudzu zinātnieku domām, sākotnēji nebija brīva skābekļa, bet tas bija piesātināts.Un vēlāk, augu dzīvībai svarīgās aktivitātes rezultātā, tas ieguva savu pašreizējo stāvokli. Līdzīgi mainījās arī Zemes ūdens čaulas sastāvs, ko pierāda slēgto ūdeņu un okeāna sāļu sastāva salīdzinošie rādītāji. Visa organiskā pasaule mainījās tāpat, izmaiņas tajā joprojām notiek.