Jordens yttre skal. Jordens sfärer

Livet på vår planet uppstod på grund av en kombination av många faktorer. Jorden ligger på ett gynnsamt avstånd från solen - den värms inte upp för mycket under dagen och blir inte underkyld på natten. Jorden har en fast yta och flytande vatten finns på den. Lufthöljet som omger jorden skyddar den från hård kosmisk strålning och "bombardering" av meteoriter. Vår planet har unika egenskaper - dess yta är omgiven, interagerar med varandra, av flera skal: fast, luft och vatten.

Luftskal - atmosfären sträcker sig över jorden till en höjd av 2-3 tusen km, men det mesta av dess massa är koncentrerad på planetens yta. Atmosfären hålls samman av jordens gravitation, så dess densitet minskar med höjden. Atmosfären innehåller syre, nödvändigt för andning av levande organismer. Atmosfären innehåller ett lager av ozon, den så kallade skyddsskölden, som absorberar en del av solens ultravioletta strålning och skyddar jorden från överskott av ultravioletta strålar. Alla planeter i solsystemet har inte ett fast skal: till exempel är ytorna på jätteplaneterna - Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus sammansatta av gaser som är i flytande eller fast tillstånd på grund av högt tryck och låga temperaturer. Jordens fasta skal, eller litosfären, är en enorm massa stenar på land och på havets botten. Under haven och kontinenterna har den en annan tjocklek - från 70 till 250 km. Litosfären är uppdelad i stora block - litosfäriska plattor.

Vår planets vattenskal - hydrosfären inkluderar allt vatten på planeten - i fast, flytande och gasformigt tillstånd. Hydrosfären är hav och oceaner, floder och sjöar, grundvatten, träsk, glaciärer, vattenånga i luften och vatten i levande organismer. Vattenskalet omfördelar värmen som kommer från solen. Långsamt värms upp, vattenmassorna i världshavet samlar värme och överför den sedan till atmosfären, vilket mjukar upp klimatet på kontinenterna under kalla perioder. Vatten är inblandat i världscykeln och rör sig ständigt: det avdunstar från ytorna på haven, oceanerna, sjöarna eller floderna, det överförs till land av moln och faller i form av regn eller snö.

Jordens skal, i vilket liv existerar i alla dess manifestationer, kallas biosfären. Det inkluderar den översta delen av litosfären, hydrosfären och ytdelen av atmosfären. Biosfärens nedre gräns ligger i jordskorpan på kontinenterna på ett djup av 4-5 km, och i luftskalet sträcker sig livssfären till ozonskiktet.

Alla jordens skal påverkar varandra. Huvudobjektet för studier av geografi är det geografiska skalet - planetsfären, där den nedre delen av atmosfären, hydrosfären, biosfären och den övre delen av litosfären flätas samman och samverkar nära. Det geografiska skalet utvecklas enligt dagliga och årliga rytmer, det påverkas av elvaåriga cykler av solaktivitet, därför är en karakteristisk egenskap hos det geografiska skalet rytmen av pågående processer.

Det geografiska höljet förändras från ekvatorn till polerna och från foten till bergens toppar, det kännetecknas av grundläggande mönster: integritet, enhet av alla komponenter, kontinuitet och heterogenitet.

Den snabba utvecklingen av mänsklig civilisation har lett till uppkomsten av ett skal där människan aktivt påverkar naturen. Detta skal kallas noosfären, eller sinnets sfär. Ibland förändrar människor planetens yta ännu mer aktivt än vissa naturliga processer. Grovt ingrepp i naturen, försummelse av dess lagar kan leda till att förhållandena på vår planet med tiden blir oacceptabla för livet.

Introduktion

1. Grundläggande skal av jorden

2. Jordens sammansättning och fysiska struktur

3. Jordens geotermiska regim

Slutsats

Lista över använda källor

Introduktion

Geologi är vetenskapen om strukturen och historien om jordens utveckling. Huvudobjekten för forskning är stenar, i vilka jordens geologiska rekord är inpräntat, såväl som moderna fysiska processer och mekanismer som verkar både på dess yta och i tarmarna, vars studie gör att vi kan förstå hur vår planet utvecklades i det förflutna.

Jorden förändras ständigt. Vissa förändringar sker plötsligt och mycket snabbt (till exempel vulkanutbrott, jordbävningar eller stora översvämningar), men oftast sker de långsamt (ett nederbördslager som inte är mer än 30 cm tjockt rivs eller ackumuleras under ett sekel). Sådana förändringar märks inte under en persons liv, men viss information har samlats om förändringar under lång tid, och med hjälp av regelbundna noggranna mätningar registreras även obetydliga rörelser av jordskorpan.

Jordens historia började samtidigt med utvecklingen av solsystemet för cirka 4,6 miljarder år sedan. Det geologiska rekordet kännetecknas dock av fragmentering och ofullständighet, eftersom många gamla stenar har förstörts eller överlagrats av yngre sediment. Luckor måste fyllas genom korrelation med händelser som har inträffat på andra håll och för vilka mer data finns tillgängliga, samt genom analogi och hypoteser. Bergarternas relativa ålder bestäms på basis av komplexen av fossila lämningar som finns i dem, och avlagringarna i vilka sådana lämningar saknas, på grundval av den relativa positionen för båda. Dessutom kan den absoluta åldern för nästan alla bergarter bestämmas med geokemiska metoder.

I detta dokument behandlas jordens huvudskal, dess sammansättning och fysiska struktur.

1. Grundläggande skal av jorden

Jorden har 6 skal: atmosfär, hydrosfär, biosfär, litosfär, pyrosfär och centrosfär.

Atmosfären är jordens yttre gasformiga skal. Dess nedre gräns passerar genom litosfären och hydrosfären, och den övre - på en höjd av 1000 km. Atmosfären är uppdelad i troposfären (det rörliga lagret), stratosfären (lagret ovanför troposfären) och jonosfären (det övre lagret).

Medelhöjden på troposfären är 10 km. Dess massa är 75 % av atmosfärens totala massa. Luften i troposfären rör sig både horisontellt och vertikalt.

Stratosfären reser sig 80 km över troposfären. Dess luft, som rör sig endast i horisontell riktning, bildar lager.

Ännu högre sträcker sig jonosfären, som fick sitt namn på grund av det faktum att dess luft ständigt joniseras under påverkan av ultravioletta och kosmiska strålar.

Hydrosfären täcker 71 % av jordens yta. Dess genomsnittliga salthalt är 35 g/l. Temperaturen på havsytan är från 3 till 32 ° C, densiteten är cirka 1. Solljus tränger in till ett djup av 200 m, och ultravioletta strålar till ett djup av 800 m.

Biosfären, eller livets sfär, smälter samman med atmosfären, hydrosfären och litosfären. Dess övre gräns når de övre lagren av troposfären, medan den nedre löper längs botten av havsbassängerna. Biosfären är uppdelad i växtsfären (över 500 000 arter) och sfären djur (över 1 000 000 arter).

Litosfären - jordens stenskal - är 40 till 100 km tjock. Det inkluderar kontinenter, öar och havens botten. Den genomsnittliga höjden på kontinenterna över havsnivån: Antarktis - 2200 m, Asien - 960 m, Afrika - 750 m, Nordamerika - 720 m, Sydamerika - 590 m, Europa - 340 m, Australien - 340 m.

Under litosfären finns pyrosfären - jordens eldiga skal. Dess temperatur stiger med cirka 1°C för varje 33 m djup. Stenar på avsevärda djup är sannolikt i smält tillstånd på grund av höga temperaturer och högt tryck.

Centrosfären, eller jordens kärna, ligger på ett djup av 1800 km. Enligt de flesta forskare består den av järn och nickel. Trycket här når 300000000000 Pa (3000000 atmosfärer), temperaturen är flera tusen grader. Tillståndet för kärnan är fortfarande okänt.

Jordens eldsfär fortsätter att svalna. Det hårda skalet tjocknar, det eldiga skalet tjocknar. En gång ledde detta till bildandet av fasta stenblock - kontinenter. Den eldiga sfärens inflytande på planeten jordens liv är dock fortfarande mycket stort. Kontinenternas och havens konturer, klimatet och atmosfärens sammansättning har upprepade gånger förändrats.

Exogena och endogena processer förändrar kontinuerligt den fasta ytan på vår planet, vilket i sin tur aktivt påverkar jordens biosfär.

2. Jordens sammansättning och fysiska struktur

Geofysiska data och resultaten av att studera djupa inneslutningar indikerar att vår planet består av flera skal med olika fysikaliska egenskaper, vars förändring återspeglar både förändringen i materiens kemiska sammansättning med djupet och förändringen i dess aggregationstillstånd som funktion av tryck.

Jordens översta skal - jordskorpan - under kontinenterna har en genomsnittlig tjocklek på cirka 40 km (25-70 km), och under haven - endast 5-10 km (utan ett vattenlager, i genomsnitt 4,5 km) . Ytan av Mohorovichich tas som den nedre kanten av jordskorpan - en seismisk sektion, på vilken utbredningshastigheten för längsgående elastiska vågor ökar abrupt med ett djup av 6,5-7,5 till 8-9 km / s, vilket motsvarar en ökning i materiadensiteten från 2,8-3,0 till 3,3 g/cm3.

Från ytan av Mohorovichich till ett djup av 2900 km sträcker sig jordens mantel; den övre minst täta zonen 400 km tjock sticker ut som den övre manteln. Intervallet från 2900 till 5150 km upptas av den yttre kärnan, och från denna nivå till jordens centrum, d.v.s. från 5150 till 6371 km, är den inre kärnan.

Jordens kärna har varit av intresse för forskare sedan upptäckten 1936. Det var extremt svårt att avbilda det på grund av det relativt lilla antalet seismiska vågor som nådde den och återvände till ytan. Dessutom har de extrema temperaturerna och trycken i kärnan länge varit svåra att reproducera i laboratoriet. Ny forskning kan ge en mer detaljerad bild av vår planets centrum. Jordens kärna är uppdelad i 2 separata regioner: flytande (yttre kärna) och fast (inre), övergången mellan vilka ligger på ett djup av 5 156 km.

Järn är det enda grundämnet som nära matchar de seismiska egenskaperna hos jordens kärna och är tillräckligt rikligt i universum för att representera ungefär 35 % av planetens massa i planetens kärna. Enligt moderna data är den yttre kärnan en roterande ström av smält järn och nickel, en bra ledare av elektricitet. Det är med honom som ursprunget till jordens magnetfält är associerat, med tanke på att elektriska strömmar som flyter i den flytande kärnan, som en gigantisk generator, skapar ett globalt magnetfält. Mantelskiktet, som är i direkt kontakt med den yttre kärnan, påverkas av det, eftersom temperaturerna i kärnan är högre än i manteln. På vissa ställen genererar detta lager enorm värme och massflöden riktade till jordens yta - plymer.

Jordens egenskaper (form, dimensioner).

Jorden är en av de nio planeterna som kretsar runt solen. De första idéerna om jordens former och storlekar dök upp i antiken. Forntida tänkare (Pythagoras - V-talet f.Kr., Aristoteles - III-talet f.Kr., etc.) uttryckte idén att vår planet har en sfärisk form. Newton underbyggde teoretiskt den position som formen representerar ellipsoid av rotation, eller sfäroid. Skillnaden mellan polar- och ekvatorialradien är 21 km. Enligt beräkningarna av T. D. Zhonglovich och S. I. Tropinina visas jordens asymmetri med avseende på ekvatorn: sydpolen är belägen närmare ekvatorn än norr. I samband med dissektionen av reliefen (närvaron av höga berg och djupa fördjupningar) är jordens faktiska form mer komplex än en triaxiell ellipsoid. Den högsta punkten på jorden - Mount Chomolungma i Himalaya - når en höjd av 8848m. Det största djupet på 11 034 m hittades i Mariangraven. År 1873 kallade den tyske fysikern Listing jordens figur för en geoid, vilket bokstavligen betyder "jordliknande." I Sovjetunionen är det för närvarande accepterat ellipsoid av F. N. Krasovsky och hans elever (A. A. Izotov och andra), vars huvudparametrar bekräftas av modern forskning och från orbitalstationer. Enligt dessa data är ekvatorialradien 6378,245 km, polarradien är 6356,863 km och polarkompressionen är 1/298,25. Jordens volym är 1,083 10 12 km 3, och massan är 6 10 27 g.

Jordens yttre skal.

Jordens yttre skal är atmosfären, hydrosfären och litosfären. Jordens gashölje är atmosfären, längst ner gränsar den till hydrosfären eller litosfären och sträcker sig uppåt i 1000 km. Tre lager urskiljs i den: troposfären, som rör sig; efter det är stratosfären; bakom den finns jonosfären (övre lagret).

Storleken på hydrosfären - jordens vattenskal, är 71% av hela planetens yta. Den genomsnittliga salthalten i vattnet är 35 g/l. Havsytan har en densitet på cirka 1 och en temperatur på 3-32 ° C. Solens strålar kan inte tränga djupare än tvåhundra meter och ultraviolett - 800 m.

Levande organismers livsmiljö är biosfären, den smälter samman med hydrosfären, atmosfären och litosfären. Den övre kanten av biosfären stiger till troposfärens övre kulor, och den nedre når botten av fördjupningarna i haven. Den skiljer djursfären (mer än en miljon arter) och växtsfären (mer än 500 tusen arter).

Tjockleken på litosfären - jordens stenskal, kan variera från 35 till 100 km. Det omfattar alla kontinenter, öar och havsbotten. Under den finns pyrosfären, som är det eldiga skalet på vår planet. Det finns en temperaturökning på cirka 1 ° C var 33:e meter på djupet. Förmodligen, på stora djup, under påverkan av enormt tryck och mycket höga temperaturer, smälts stenarna och är i ett tillstånd nära vätska.

Stadier av jordens evolutionära utveckling

Jorden uppstod genom att en övervägande högtemperaturfraktion förtjockades med en betydande mängd metalliskt järn, och det återstående jordnära materialet, i vilket järn oxiderades och förvandlades till silikater, gick förmodligen till att bygga månen.

De tidiga stadierna av jordens utveckling är inte fixerade i det geologiska stenregistret, enligt vilket de geologiska vetenskaperna framgångsrikt återställer sin historia. Till och med de äldsta stenarna (deras ålder markeras med en enorm siffra - 3,9 miljarder år) är produkten av mycket senare händelser som inträffade efter bildandet av själva planeten.

De tidiga stadierna av vår planets existens präglades av processen för dess planetariska integration (ackumulering) och efterföljande differentiering, vilket ledde till bildandet av den centrala kärnan och den primära silikatmanteln som omsluter den. Bildandet av en aluminatsilikatskorpa av oceaniska och kontinentala typer hänvisar till senare händelser i samband med fysikalisk-kemiska processer i själva manteln.

Jorden som en primär planet bildades vid temperaturer under smältpunkten för dess material för 5-4,6 miljarder år sedan. Jorden uppstod genom ackumulering som en kemiskt relativt homogen sfär. Det var en relativt homogen blandning av järnpartiklar, silikater och mindre sulfider, fördelade ganska jämnt över hela volymen.

Det mesta av dess massa bildades vid en temperatur under kondensationstemperaturen för högtemperaturfraktionen (metall, silikat), d.v.s. under 800° K. I allmänhet kunde fullbordandet av jordens bildning inte ske under 320° K , som dikterades av avståndet från solen. Partikelpåverkan under ackumuleringsprocessen kan höja temperaturen på den begynnande jorden, men en kvantitativ uppskattning av energin i denna process kan inte göras tillräckligt tillförlitligt.

Från början av bildandet av den unga jorden noterades dess radioaktiva uppvärmning, orsakad av sönderfallet av snabbt utdöende radioaktiva kärnor, inklusive ett visst antal transuraniska kärnor som har överlevt från kärnfusionens era, och förfallet nu bevarade radioisotoper och.

I den totala radiogena atomenergin under de tidiga epokerna av jordens existens fanns det tillräckligt för att dess material skulle börja smälta på sina ställen, följt av avgasning och uppkomsten av lätta komponenter till de övre horisonterna.

Med en relativt homogen fördelning av radioaktiva grundämnen med en enhetlig fördelning av radiogen värme över hela jordens volym inträffade den maximala temperaturökningen i dess centrum, följt av utjämning längs periferin. Men i de centrala delarna av jorden var trycket för högt för att smälta. Smältning till följd av radioaktiv uppvärmning började på vissa kritiska djup, där temperaturen översteg smältpunkten för någon del av jordens primära material. I detta fall började järnmaterialet med en inblandning av svavel smälta snabbare än rent järn eller silikat.

Allt detta hände geologiskt ganska snabbt, eftersom de enorma massorna av smält järn inte kunde förbli i ett instabilt tillstånd under lång tid i de övre delarna av jorden. Till slut glasades allt flytande järn in i de centrala delarna av jorden och bildade en metallisk kärna. Den inre delen av den övergick i en fast tät fas under påverkan av högt tryck och bildade en liten kärna djupare än 5000 km.

Den asymmetriska processen för differentiering av planetens material började för 4,5 miljarder år sedan, vilket ledde till utseendet av kontinentala och oceaniska halvklot (segment). Det är möjligt att halvklotet i det moderna Stilla havet var segmentet i vilket järnmassorna sjönk mot mitten, och på det motsatta halvklotet steg de med uppkomsten av silikatmaterial och den efterföljande smältningen av lättare aluminosilikatmassor och flyktiga komponenter. De smältbara fraktionerna av mantelmaterialet koncentrerade de mest typiska litofila elementen, som anlände tillsammans med gaser och vattenånga på ytan av den primära jorden. I slutet av planetdifferentieringen bildade de flesta silikaterna en tjock mantel av planeten, och produkterna från dess smältning gav upphov till utvecklingen av en aluminosilikatskorpa, ett primärt hav och en primär atmosfär mättad med CO 2 .

A.P. Vinogradov (1971), på grundval av en analys av meteoritmaterialets metallfaser, tror att en solid järn-nickellegering uppstod oberoende och direkt från ångfasen av ett protoplanetärt moln och kondenserade vid 1500 °C. nickellegering av meteoriter, enligt forskaren, har en primär karaktär och kännetecknar på motsvarande sätt den metalliska fasen av jordplaneterna. Järn-nickellegeringar med ganska hög densitet, som Vinogradov tror, ​​uppstod i ett protoplanetärt moln, sintrade på grund av hög värmeledningsförmåga i separata bitar som föll till mitten av gas-dammmolnet, och fortsatte kontinuerlig kondensationstillväxt. Endast en massa av järn-nickellegeringar, oberoende kondenserad från ett protoplanetärt moln, kunde bilda kärnor av jordliknande planeter.

Den höga aktiviteten hos den primära solen skapade ett magnetfält i det omgivande rymden, vilket bidrog till magnetiseringen av ferromagnetiska ämnen. Dessa inkluderar metalliskt järn, kobolt, nickel och delvis järnsulfid. Curie-punkten - temperaturen under vilken ämnen förvärvar magnetiska egenskaper - för järn är 1043 ° K, för kobolt - 1393 ° K, för nickel - 630 ° K och för järnsulfid (pyrrhotite, nära troilit) - 598 ° K. Sedan magnetiska krafter för små partiklar är många storleksordningar större än gravitationskrafterna för attraktion, som beror på massor, då kunde ansamlingen av järnpartiklar från den kylande solnebulosan börja vid temperaturer under 1000°K i form av stora koncentrationer och var många gånger effektivare än ackumulering av silikatpartiklar vid andra lika förhållanden. Järnsulfid under 580°K kan också ackumuleras under påverkan av magnetiska krafter efter järn, kobolt och nickel.

Huvudmotivet för vår planets zonstruktur var förknippat med förloppet av den successiva ackumuleringen av partiklar av olika sammansättning - först starkt ferromagnetiska, sedan svagt ferromagnetiska och slutligen silikat och andra partiklar, vars ackumulering redan var dikterad främst av gravitationskrafterna hos de växta massiva metallmassorna.

Sålunda var huvudorsaken till jordskorpans zonstruktur och sammansättning snabb radiogen uppvärmning, som bestämde ökningen av dess temperatur och ytterligare bidrog till den lokala smältningen av materialet, utvecklingen av kemisk differentiering och ferromagnetiska egenskaper under påverkan av solenergi.

Stadiet av ett gas-damm moln och bildandet av jorden som en kondensation i detta moln. Atmosfären innehöll H och Inte, skedde avledning av dessa gaser.

I processen med gradvis uppvärmning av protoplaneten reducerades järnoxider och silikater, och de inre delarna av protoplaneten berikades med metalliskt järn. Olika gaser släpptes ut i atmosfären. Bildandet av gaser skedde på grund av radioaktiva, radiokemiska och kemiska processer. Inledningsvis släpptes huvudsakligen inerta gaser ut i atmosfären: Ne(neon), Ns(nilsborium), CO 2(kolmonoxid), H 2(väte), Inte(helium), Ag(argon), Kg(krypton), Heh(xenon). En återställande atmosfär skapades i atmosfären. Kanske fanns det någon utbildning NH3(ammoniak) genom syntes. Sedan, förutom de indikerade, började sur rök komma in i atmosfären - CO 2, H 2S, HF, SO2. Dissociation av väte och helium ägde rum. Utsläppet av vattenånga och bildningen av hydrosfären orsakade en minskning av koncentrationerna av mycket lösliga och reaktiva gaser ( CO2, H 2S, NH3). Atmosfärens sammansättning förändrades därefter.

Genom vulkaner och på andra sätt fortsatte utsläppet av vattenånga från magma och magmatiska bergarter, CO 2, SÅ, NH3, NO 2, SO2. Det fanns också ett urval H 2, Cirka 2, inte, Ag, Ne, kr, Xe på grund av radiokemiska processer och omvandlingar av radioaktiva grundämnen. ackumuleras gradvis i atmosfären CO 2 och N 2. Det var en liten koncentration Ungefär 2 i atmosfären, men var också närvarande i den CH4, H2 och SÅ(från vulkaner). Syre oxiderade dessa gaser. När jorden svalnade, absorberades väte och inerta gaser av atmosfären, kvarhållna av gravitationen och det geomagnetiska fältet, som andra gaser i den primära atmosfären. Den sekundära atmosfären innehöll en del kvarvarande väte, vatten, ammoniak, vätesulfid och var av kraftigt reducerande karaktär.

Under bildandet av protojorden var allt vatten i olika former förknippat med protoplanetens substans. När jorden bildades från en kall protoplanet och dess temperatur gradvis ökade, ingick vatten alltmer i sammansättningen av den magmatiska silikatlösningen. En del av det avdunstade från magman till atmosfären och försvann sedan. När jorden svalnade försvagades avledningen av vattenånga och stoppades sedan praktiskt taget helt. Jordens atmosfär började berikas med innehållet av vattenånga. Atmosfärisk nederbörd och bildandet av vattenkroppar på jordens yta blev dock möjlig först långt senare, när temperaturen på jordens yta blev under 100°C. Temperaturfallet på jordens yta till mindre än 100°C var utan tvekan ett språng i historien om jordens hydrosfär. Fram till det ögonblicket var vattnet i jordskorpan endast i ett kemiskt och fysiskt bundet tillstånd, vilket tillsammans med stenar utgjorde en enda odelbar helhet. Vatten fanns i form av gas eller het ånga i atmosfären. När temperaturen på jordens yta sjönk under 100°C började ganska omfattande grunda reservoarer bildas på dess yta, som ett resultat av kraftiga regn. Sedan den tiden började hav att bildas på ytan, och sedan det primära havet. I jordens bergarter, tillsammans med vattenbunden stelnande magma och framväxande magmatiska bergarter, uppstår fritt dropp-vätskevatten.

Nedkylningen av jorden bidrog till uppkomsten av grundvatten, som skilde sig avsevärt i kemisk sammansättning mellan dem själva och ytvattnet i de primära haven. Den terrestra atmosfären, som uppstod under kylningen av den initiala heta materien från flyktiga material, ångor och gaser, blev grunden för bildandet av atmosfären och vattnet i haven. Uppkomsten av vatten på jordens yta bidrog till processen med atmosfärisk cirkulation av luftmassor mellan havet och land. Den ojämna fördelningen av solenergi över jordens yta har orsakat atmosfärisk cirkulation mellan polerna och ekvatorn.

Alla befintliga grundämnen bildades i jordskorpan. Åtta av dem – syre, kisel, aluminium, järn, kalcium, natrium, kalium och magnesium – utgjorde mer än 99 % av jordskorpan i vikt och antal atomer, medan resten stod för mindre än 1 %. Huvudmassan av element är spridd i jordskorpan, och endast en liten del av dem bildade ansamlingar i form av mineralavlagringar. I avlagringar finns grundämnen vanligtvis inte i ren form. De bildar naturliga kemiska föreningar - mineraler. Endast ett fåtal - svavel, guld och platina - kan ackumuleras i en ren inhemsk form.

En bergart är ett material av vilket delar av jordskorpan är uppbyggda med en mer eller mindre konstant sammansättning och struktur, bestående av en ansamling av flera mineraler. Den huvudsakliga stenbildande processen i litosfären är vulkanism (Fig. 6.1.2). På stora djup är magma under förhållanden med högt tryck och temperatur. Magma (grekiska: "tjock lera") består av ett antal kemiska grundämnen eller enkla föreningar.

Ris. 6.1.2. Utbrott

Med ett fall i tryck och temperatur "ordnas" de kemiska elementen och deras föreningar gradvis och bildar prototyper av framtida mineraler. Så fort temperaturen sjunker tillräckligt mycket för att börja stelna börjar mineraler frigöras från magman. Denna isolering åtföljs av en kristallisationsprocess. Som ett exempel på kristallisation ger vi bildandet av en saltkristall NaCl(Fig. 6.1.3).

Fig.6.1.3. Strukturen av en kristall av bordssalt (natriumklorid). (Små bollar är natriumatomer, stora bollar är kloratomer.)

Den kemiska formeln indikerar att ämnet är byggt av samma antal natrium- och kloratomer. Det finns inga atomer av natriumklorid i naturen. Ämnet natriumklorid är uppbyggt av natriumkloridmolekyler. Bergsaltkristaller består av natrium- och kloratomer som alternerar längs kubens axlar. Under kristallisation, på grund av elektromagnetiska krafter, tenderar var och en av atomerna i kristallstrukturen att ta sin plats.

Kristallisering av magma inträffade tidigare och sker nu under vulkanutbrott under olika naturliga förhållanden. När magma stelnar på ett djup är processen för dess avkylning långsam, granulära välkristalliserade stenar uppstår, som kallas djupa. Dessa inkluderar graniter, diariter, gabbro, syaniter och peridotiter. Ofta, under påverkan av jordens aktiva inre krafter, rinner magma ut till ytan. På ytan kyls lava mycket snabbare än på djupet, så förutsättningarna för kristallbildning är mindre gynnsamma. Kristaller är mindre hållbara och förvandlas snabbt till metamorfa, lösa och sedimentära bergarter.

I naturen finns det inga mineraler och stenar som finns för alltid. Vilken sten som helst uppstod en gång och en dag tar dess existens ett slut. Den försvinner inte spårlöst utan förvandlas till en annan sten. Så när granit förstörs ger dess partiklar upphov till lager av sand och lera. Sand kan, när den är nedsänkt, förvandlas till sandsten och kvartsit och vid högre tryck och temperatur ge upphov till granit.

Mineralernas och stenarnas värld har sitt eget speciella "liv". Det finns tvillingmineraler. Till exempel, om ett "blyglans"-mineral hittas, kommer "zinc blende"-mineralet alltid att finnas bredvid det. Samma tvillingar är guld och kvarts, cinnober och antimonit.

Det finns mineraler "fiender" - kvarts och nefelin. Kvarts i sammansättning motsvarar kiseldioxid, nefelin - till natriumaluminatsilikat. Och även om kvarts är mycket utbrett i naturen och är en del av många stenar, "tolererar" det inte nefelin och förekommer aldrig med det på en plats. Hemligheten med antagonism är relaterad till det faktum att nefelin är undermättad med kiseldioxid.

I mineralvärlden finns det fall då ett mineral visar sig vara aggressivt och utvecklas på bekostnad av ett annat, när miljöförhållandena förändras.

Ett mineral, som hamnar i andra förhållanden, visar sig ibland vara instabilt och ersätts av ett annat mineral samtidigt som det behåller sin ursprungliga form. Sådana omvandlingar sker ofta med pyrit, som i sammansättning liknar järndisulfid. Det bildar vanligtvis guldfärgade kubiska kristaller med en stark metallisk glans. Under påverkan av atmosfäriskt syre sönderfaller pyrit till brun järnmalm. Brun järnmalm bildar inte kristaller, men, som uppstår i stället för pyrit, behåller formen av sin kristall.

Sådana mineraler kallas skämtsamt "bedragare". Deras vetenskapliga namn är pseudomorfoser, eller falska kristaller; deras form är inte karakteristisk för det ingående mineralet.

Pseudomorfoser vittnar om komplexa samband mellan olika mineral. Relationer mellan kristaller av ett mineral är inte heller alltid enkla. På geologiska museer har du förmodligen beundrat vackra sammanväxter av kristaller mer än en gång. Sådana sammanväxter kallas druser, eller bergsborstar. I mineralfyndigheter är de föremål för hänsynslös "jakt" av stenälskare - både nybörjare och erfarna mineraloger (Fig. 6.1.4).

Druzer är väldigt vackra, så ett sådant intresse för dem är ganska förståeligt. Men det handlar inte bara om utseende. Låt oss se hur dessa borstar av kristaller bildas, ta reda på varför kristallerna med sin förlängning alltid är mer eller mindre vinkelräta mot tillväxtytan, varför det inte finns några eller nästan inga kristaller i druze som skulle ligga platt eller växa snett. Det verkar som att under bildandet av en "kärna" av en kristall bör den ligga på tillväxtytan och inte stå vertikalt på den.

Ris. 6.1.4. Schema för geometriskt urval av växande kristaller under bildandet av druse (enligt D. P. Grigoriev).

Alla dessa frågor förklaras väl av teorin om geometriskt urval av kristaller av den berömda mineralogen - professor vid Leningrad Mining Institute D. P. Grigoriev. Han bevisade att ett antal skäl påverkar bildandet av kristalldruser, men i alla fall interagerar växande kristaller med varandra. Vissa av dem visar sig vara "svagare", så deras tillväxt stannar snart. De mer "starka" fortsätter att växa, och för att inte bli "trängda" av sina grannar sträcker de sig uppåt.

Vad är mekanismen för bildandet av bergsborstar? Hur förvandlas många olika orienterade "kärnor" till ett litet antal stora kristaller som ligger mer eller mindre vinkelrätt mot tillväxtytan? Svaret på denna fråga kan erhållas om vi noggrant överväger strukturen hos en druse, bestående av zonfärgade kristaller, det vill säga de där färgförändringar ger spår av tillväxt.

Låt oss ta en närmare titt på det längsgående snittet av Druse. Ett antal kristallkärnor är synliga på den ojämna växtytan. Naturligtvis motsvarar deras förlängningar riktningen för den största tillväxten. Inledningsvis växte alla kärnor, oavsett orientering, i samma takt i kristallförlängningsriktningen. Men så började kristallerna röra vid. De lutande fann sig snabbt klämda av sina vertikalt växande grannar och lämnade inget ledigt utrymme för dem. Därför, från massan av olika orienterade små kristaller, "överlevde" endast de som var placerade vinkelrätt eller nästan vinkelrät mot tillväxtytan. Bakom den gnistrande kalla briljansen av kristalldruzer, förvarade i museers montrar, döljer sig ett långt liv fullt av kollisioner...

Ett annat anmärkningsvärt mineralogiskt fenomen är en bergkristall med buntar av rutilmineralinneslutningar. En stor kännare av sten A. A. Malakhov sa att "när du vänder den här stenen i dina händer verkar det som om du tittar på havsbotten genom djupen genomborrade av soltrådar." I Ural kallas en sådan sten "hårig", och i den mineralogiska litteraturen är den känd under det magnifika namnet "Hair of Venus".

Processen med kristallbildning börjar på ett visst avstånd från källan till eldig magma, när heta vattenlösningar med kisel och titan kommer in i sprickorna i stenarna. Vid en temperaturminskning visar sig lösningen vara övermättad, kiselkristaller (bergkristall) och titanoxid (rutil) fälls samtidigt ut från den. Detta förklarar bergkristallens penetration med rutilnålar. Mineraler kristalliseras i en viss sekvens. Ibland sticker de ut samtidigt, som i bildandet av "Hair of Venus".

Kolossalt destruktivt och kreativt arbete pågår fortfarande i jordens tarmar. I kedjor av oändliga reaktioner föds nya ämnen - element, mineraler, stenar. Mantelns magma rusar från okända djup in i det tunna skalet på jordskorpan, bryter igenom det och försöker hitta en väg ut till planetens yta. Vågor av elektromagnetiska svängningar, strömmar av neuron, radioaktiv strålning strömmar från jordens tarmar. Det var de som blev en av de viktigaste i uppkomsten och utvecklingen av livet på jorden.

Jorden är den enda planeten i vårt solsystem där livet uppstod. I många avseenden underlättades detta av närvaron av sex olika skal i den: atmosfär, hydrosfär, biosfär, litosfär, pyrosfär och centrosfär. Alla är nära interagerande med varandra, vilket uttrycks genom utbyte av energi och materia. I den här artikeln kommer vi att överväga deras sammansättning, huvudegenskaper och egenskaper.

Jordens yttre skal är atmosfären, hydrosfären och litosfären.

Jordens gasformiga skal är atmosfären, under den gränsar till hydrosfären eller litosfären och sträcker sig uppåt i 1000 km. Tre lager urskiljs i den: troposfären, som rör sig; efter det är stratosfären; bakom den finns jonosfären (övre lagret).

Troposfärens höjd är cirka 10 km, och massan är 75 % av atmosfärens massa. Den förflyttar luft horisontellt eller vertikalt. Ovanför ligger stratosfären som sträcker sig 80 km uppåt. Den bildar lager som rör sig i horisontell riktning. Bortom stratosfären finns jonosfären, där luften ständigt joniseras.

Storleken på hydrosfären - jordens vattenskal, är 71% av hela planetens yta. Den genomsnittliga salthalten i vattnet är 35 g/l. Havsytan har en densitet på cirka 1 och en temperatur på 3-32 ° C. De kan tränga in inte djupare än tvåhundra meter och ultraviolett - 800 m.

Levande organismers livsmiljö är biosfären, den smälter samman med hydrosfären, atmosfären och litosfären. Den övre kanten av biosfären stiger till troposfärens övre kulor, och den nedre når botten av fördjupningarna i haven. Den skiljer djursfären (mer än en miljon arter) och växtsfären (mer än 500 tusen arter).

Tjockleken på litosfären - jordens stenskal, kan variera från 35 till 100 km. Det omfattar alla kontinenter, öar och havsbotten. Under den finns pyrosfären, som är det eldiga skalet på vår planet. Det finns en temperaturökning på cirka 1 ° C var 33:e meter på djupet. Förmodligen, på stora djup, under påverkan av enormt tryck och mycket höga temperaturer, smälts stenarna och är i ett tillstånd nära vätska.

Platsen för jordens centrala skal - kärnan - 1800 km djup. De flesta forskare stöder versionen att den består av nickel och järn. I den är temperaturen på komponenterna flera tusen grader Celsius, och trycket är 3 000 000 atmosfärer. Tillståndet för kärnan har ännu inte studerats tillförlitligt, men det är känt att det fortsätter att svalna.

Jordens geosfäriska skal förändras ständigt: den eldiga tjocknar och den fasta tjocknar. Denna process provocerade vid ett tillfälle uppkomsten av solida stenblock - kontinenter. Och i vår tid stoppar inte den eldiga sfären sitt inflytande på livet på planeten. Dess inverkan är mycket stor. Att ständigt förändra kontinenternas konturer, klimatet, haven,

Endogena och påverka den kontinuerliga förändringen av det fasta ämnet som påverkar planetens biosfär.

Alla yttre skal på jorden har en gemensam egenskap - hög rörlighet, på grund av vilken den minsta förändringen i någon av dem omedelbart sprider sig till hela sin massa. Detta förklarar varför likformigheten i skalens sammansättning är relativ vid olika tidpunkter, även om de har genomgått betydande förändringar under geologisk utveckling. Till exempel, i atmosfären, enligt många forskare, fanns det initialt inget fritt syre, men det var mättat. Och senare, som ett resultat av växternas vitala aktivitet, fick det sitt nuvarande tillstånd. Sammansättningen av jordens vattenskal förändrades på ett liknande sätt, vilket bevisas av de jämförande indikatorerna för saltsammansättningen av slutna vatten och oceaniska. Hela den organiska världen förändrades på samma sätt, förändringar äger fortfarande rum i den.