Gjennomsnittlig tetthet av jordskorpen. Materialsammensetning av jorden. De viktigste stadiene i utviklingen av jordskorpen

Kjemisk oppbygning jordskorpen ble bestemt fra analysen av en rekke prøver steiner og mineraler som kommer til jordoverflaten under fjelldannende prosesser, samt hentet fra gruvedrift og dype borehull.

For tiden er jordskorpen studert til en dybde på 15-20 km. Den består av kjemiske elementer som er en del av bergarter.

De vanligste grunnstoffene i jordskorpen er 46, hvorav 8 utgjør 97,2-98,8 % av dens masse, 2 (oksygen og silisium) – 75 % av jordens masse.

De første 13 grunnstoffene (med unntak av titan), som oftest finnes i jordskorpen, er inkludert i organisk materiale planter, deltar i alle vitale prosesser og spiller en viktig rolle i jords fruktbarhet. Et stort antall elementer involvert i kjemiske reaksjoner i jordens tarmer, fører til dannelsen av et bredt utvalg av forbindelser. De kjemiske elementene som er mest rikelig i litosfæren finnes i mange mineraler (stort sett består forskjellige bergarter av dem).

Individuelle kjemiske elementer er fordelt i geosfærer som følger: oksygen og hydrogen fyller hydrosfæren; oksygen, hydrogen og karbon danner grunnlaget for biosfæren; oksygen, hydrogen, silisium og aluminium er hovedkomponentene i leire og sand eller forvitringsprodukter (de utgjør hovedsakelig den øvre delen av jordskorpen).

Kjemiske grunnstoffer i naturen finnes i en rekke forbindelser kalt mineraler.

7. Mineraler i jordskorpen - definisjon, klassifisering, egenskaper.

Jordskorpen består først og fremst av stoffer som kalles mineraler – fra sjeldne og ekstremt verdifulle diamanter til ulike malmer som man henter metaller fra til våre daglige behov.

Bestemmelse av mineraler

Vanlig forekommende mineraler som feltspat, kvarts og glimmer kalles steindannende mineraler. Dette skiller dem fra mineraler, som bare finnes i små mengder. Kalsitt er et annet steindannende mineral. Det danner kalksteinsbergarter.

Det er så mange mineraler i naturen at mineraloger måtte utvikle et helt system for deres bestemmelse, basert på fysiske og kjemiske egenskaperÅh. Noen ganger er veldig enkle egenskaper, som farge eller hardhet, med på å gjenkjenne et mineral, men noen ganger krever dette komplekse tester i laboratoriet med reagenser.

Noen mineraler, som lapis lazuli (blå) og malakitt (grønn), kan identifiseres etter farge. Men farge er ofte villedende fordi den varierer ganske mye blant mange mineraler. Fargeforskjeller avhenger av urenheter, temperatur, belysning, stråling og erosjon.

Klassifisering av mineraler

1. Innfødte elementer

Omtrent 90 mineraler - 0,1% av massen til jordskorpen

Gull, platina, sølv - edle metaller, kobber - ikke-jernholdig metall, diamant - edelstein, grafitt, svovel, arsen

2 . Sulfider

Omtrent 200 mineraler - 0,25% av massen til jordskorpen

Sphaleritt - sinkmalm, galena - blymalm, kalkpyritt - kobbermalm, svovelkis - råstoff for kjemisk industri, cinnaber - kvikksølvmalm

3 . Sulfater

Omtrent 260 mineraler, 0,1 % av jordskorpen

Gips, anhydritt, barytt - sementråvarer, prydstein, etc.

4 . Galloider

Omtrent 100 mineraler

Halite - steinsalt, sylvitt - kaliumgjødsel, fluoritt - fluor

5 . Fosfater

Omtrent 350 mineraler - 0,7 % av massen til jordskorpen

Fosforitt - gjødsel

6 . Karbonater

Omtrent 80 mineraler, 1,8 % av jordskorpen

Kalsitt, aragonitt, dolomitt - byggestein; sideritt, rhodokrositt - malmer av jern og mangan

7. Oksider

Omtrent 200 mineraler, 17 % av massen til jordskorpen

Vann is; kvarts, kalsedon, jaspis, opal, flint, korund - edelstener og halvedelstener; bauxittmineraler - aluminiummalm, mineraler malm av jern, tinn, mangan, krom, etc.

8. Silikater

Omtrent 800 mineraler, 80 % av jordskorpen

Pyroksener, amfiboler, feltspat, glimmer, serpentin, leirmineraler er de viktigste steindannende mineralene; granater, olivin, topas, adularia, amazonitt - edelstener og halvedelstener.

Egenskaper

Glans er et veldig karakteristisk trekk ved mange mineraler. I noen tilfeller er det veldig lik glansen til metaller (galena, pyritt, arsenopyritt), i andre - til glansen av glass (kvarts), perlemor (muskovitt). Det er også mange mineraler som selv når de er nysprukket ser matte ut, det vil si at de ikke har noen glans.

Et bemerkelsesverdig trekk ved mange naturlige forbindelser er fargen deres. For en rekke mineraler er den konstant og svært karakteristisk. For eksempel: cinnabar (kvikksølvsulfid) har alltid en karminrød farge; malakitt er preget av en lys grønn farge; kubiske krystaller av pyritt gjenkjennes lett på sin metallisk-gyldne farge osv. Sammen med dette er fargen stor kvantitet mineraler er variable. Dette er for eksempel variantene av kvarts: fargeløs (gjennomsiktig), melkehvit, gulbrun, nesten svart, lilla, rosa.

Mineraler varierer på andre måter fysiske egenskaper. Noen av dem er så harde at de lett etterlater riper på glass (kvarts, granat, pyritt); andre blir ripet opp av glassstykker eller kanten på en kniv (kalsitt, malakitt); atter andre har så lav hardhet at de lett kan tegnes med en negl (gips, grafitt). Noen mineraler deler seg lett langs visse plan når de splittes, og danner fragmenter korrekt form krystalllignende (steinsalt, galena, kalsitt); andre produserer buede, "skalllignende" overflater når de brytes (kvarts). Egenskaper som egenvekt, smelteevne osv. varierer også mye.

De kjemiske egenskapene til mineraler er like forskjellige. Noen er lett løselige i vann (steinsalt), andre er løselige bare i syrer (kalsitt), og andre er motstandsdyktige selv mot sterke syrer (kvarts). De fleste mineraler er godt bevart i luftmiljø. Imidlertid er det kjent en rekke naturlige forbindelser som lett utsettes for oksidasjon eller nedbrytning på grunn av oksygen, karbondioksid og fuktighet i luften. Det har også lenge vært fastslått at noen mineraler gradvis endrer farge når de utsettes for lys.

Alle disse egenskapene til mineraler er kausalt avhengige av egenskapene til den kjemiske sammensetningen av mineraler, av krystallstrukturen til stoffet og av strukturen til atomene eller ionene som utgjør forbindelsene.

Huske

• Hva vet du om jordens indre struktur? Hvilke steiner kjenner du? Med hvilke egenskaper er de forskjellige?

Jordens indre er en mystisk og mye mindre tilgjengelig verden enn rommet rundt planeten vår. En slik enhet er ennå ikke oppfunnet der det ville være mulig å trenge inn i dypet av planeten. Verdens dypeste gruve har en dybde på 4 km, det dypeste borehullet på Kolahalvøya er 12 km. Dette er bare 1/500-del av jordens radius!

Imidlertid har folk lært å "se" ned i jordens dyp. Hovedmetoden for å studere dem er seismikk (fra det greske "seismos" - jordskjelv). Fra jordskjelv eller kunstige eksplosjoner spredte vibrasjoner seg i jordens tarmer. I stoffer med ulik sammensetning og tetthet sprer de seg med i forskjellige hastigheter. Ved hjelp av instrumenter måler spesialister disse hastighetene og dechiffrerer informasjonen.

Det er fastslått at det indre av planeten vår er delt inn i flere skjell: kjernen, mantelen og jordskorpen (fig. 33).

Kjerne - sentral del kloden. Den har svært høyt trykk og temperatur på 3000-4000 °C. Kjernen består av det tetteste og tyngste stoffet, antagelig jern. Kjernen utgjør omtrent 30 % av jordens masse, men bare 15 % av volumet. Den indre faste delen av kjernen ser ut til å flyte i det ytre, flytende laget. På grunn av denne bevegelsen rundt jorden oppstår et magnetfelt. Det beskytter livet på planeten vår mot skadelige kosmiske stråler. Kompassnålen reagerer på magnetfeltet.

Ris. 33. Intern struktur Jord

Ifølge forskere har separasjonen av jordens stoff i kjernen, mantelen og skorpen skjedd siden dannelsen av planeten for 4,6 milliarder år siden og fortsetter til i dag. Tyngre stoffer synker til midten av jorden og blir enda tettere, mens lettere stoffer stiger oppover og danner jordskorpen. Når jordens materie omfordeles, frigjøres varme - den viktigste kilden til jordas indre energi. Når separasjonen av jordens indre er fullstendig fullført, vil jorden bli en kald og død planet. Ifølge beregninger kan dette skje om 1,5 milliarder år.

Mantel(fra den greske "mantelen" - deksel, kappe) - det største av de indre skjellene på jorden. Mantelen står for hoveddelen (mer enn 80%) og massen (nesten 70%) av planeten vår. Mantelmaterialet er solid, men mindre tett enn i kjernen. Trykk og temperatur i mantelen øker med dybden. På toppen av mantelen er det et lag hvor materialet er delvis smeltet og plastisk. De harde lagene som ligger over beveger seg langs dette plastlaget.

jordskorpen- den tynneste ytre skall Jord. Jordskorpen utgjør mindre enn 1 % av jordens masse. Det er på overflaten av jordskorpen det bor mennesker, som de utvinner mineraler fra. På forskjellige steder er jordskorpen gjennomboret av mange gruver og borehull. Millioner av prøver tatt fra dem og fra jordoverflaten gjorde det mulig å bestemme sammensetningen og strukturen til jordskorpen.

Feltspat utgjør halvparten av massen av jordskorpen. De fikk til og med navnet "felt" på grunn av deres utbredte distribusjon. De finnes overalt: på fjellet, på marka...

Kvarts er et av de vanligste mineralene. Fargeløs kvarts kalles bergkrystall. Varianter av kvarts av andre farger er kjent: lilla, gul, brun, svart.

Hva er jordskorpen laget av? Jordskorpen består av bergarter, og bergarter består av mineraler. (Husk hvilke mineraler du er kjent med. Hvor klarte du å se dem?)

Mineraler er naturlige stoffer med ulik sammensetning, egenskaper og ytre egenskaper.

Mineraler utmerker seg ved slike egenskaper som farge, hardhet, glans, gjennomsiktighet og tetthet. Mineraler ble dannet og fortsetter å dannes både i de dype lagene av jordskorpen og på overflaten.

Ris. 34. De vanligste mineralene på jorden: a - feltspat; b - kvarts; c - glimmer

Folk vet om 3000 mineraler. De fleste av dem er sjeldne. Sjeldne mineraler inkluderer diamant, platina, sølv og grafitt. Det er bare noen få dusin utbredte mineraler som utgjør bergarter. De mest rike mineralene på jorden er feltspat, kvarts og glimmer (fig. 34). Mineraler danner bergarter.

Bergarter er naturlige kropper som består av ett eller flere mineraler.

Mineralkrystaller i bergart kan variere i størrelse. Hos mange raser kan de bare sees under et mikroskop. Krystaller av mineraler er knyttet til hverandre med forskjellige styrker. Derfor er noen bergarter harde og monolittiske, andre er porøse og lette, og andre er løse og sprø. Sammensetningen av mineraler i en bergart og styrken av deres forbindelse avhenger av forholdene der bergarten ble dannet. I henhold til dannelsesforholdene er alle bergarter delt inn i tre store grupper: magmatisk, sedimentær og metamorfe.

Spørsmål og oppgaver

1. Hva har mer masse - kjernen, mantelen eller jordskorpen?
2. Hvilken tilstand er stoffet i mantelen? i kjernen?
3. Hva er rock? Hvordan er det forskjellig fra et mineral?
4. Gi eksempler på bergarter og mineraler som er vanlige i ditt område.

Et karakteristisk trekk ved jordens utvikling er differensieringen av materie, hvis uttrykk er skallstrukturen til planeten vår. Litosfæren, hydrosfæren, atmosfæren, biosfæren danner de viktigste skjellene på jorden, forskjellig i kjemisk sammensetning, tykkelse og tilstand av materie.

Jordens indre struktur

Jordens kjemiske sammensetning(Fig. 1) lik sammensetningen til andre planeter terrestrisk gruppe, som Venus eller Mars.

Generelt dominerer elementer som jern, oksygen, silisium, magnesium og nikkel. Innholdet av lette elementer er lavt. Gjennomsnittlig tetthet av jordens stoff er 5,5 g/cm 3 .

Det er svært lite pålitelige data om jordens indre struktur. La oss se på fig. 2. Den skildrer jordens indre struktur. Jorden består av skorpen, mantelen og kjernen.

Ris. 1. Jordens kjemiske sammensetning

Ris. 2. Jordens indre struktur

Kjerne

Kjerne(Fig. 3) ligger i midten av jorden, dens radius er omtrent 3,5 tusen km. Temperaturen på kjernen når 10 000 K, det vil si at den er høyere enn temperaturen til de ytre lagene av solen, og dens tetthet er 13 g/cm 3 (sammenlign: vann - 1 g/cm 3). Kjernen antas å være sammensatt av jern og nikkellegeringer.

Jordens ytre kjerne har en større tykkelse enn den indre kjernen (radius 2200 km) og er i flytende (smeltet) tilstand. Den indre kjernen er utsatt for et enormt press. Stoffene som utgjør den er i fast tilstand.

Mantel

Mantel- Jordens geosfære, som omgir kjernen og utgjør 83 % av volumet til planeten vår (se fig. 3). Dens nedre grense ligger på en dybde på 2900 km. Mantelen er delt inn i en mindre tett og plastisk øvre del (800-900 km), hvorfra den er dannet magma(oversatt fra gresk betyr "tykk salve"; dette er det smeltede stoffet i jordens indre - en blanding kjemiske forbindelser og elementer, inkludert gasser, i en spesiell halvflytende tilstand); og den krystallinske nedre, omtrent 2000 km tykk.

Ris. 3. Jordens struktur: kjerne, mantel og skorpe

jordskorpen

Jordskorpen - det ytre skallet av litosfæren (se fig. 3). Dens tetthet er omtrent to ganger mindre enn jordens gjennomsnittlige tetthet - 3 g/cm 3 .

Skiller jordskorpen fra mantelen Mohorovicic grense(ofte kalt Moho-grensen), preget av en kraftig økning i seismiske bølgehastigheter. Den ble installert i 1909 av en kroatisk vitenskapsmann Andrei Mohorovicic (1857- 1936).

Siden prosessene som skjer i den øverste delen av mantelen påvirker bevegelsene av materie i jordskorpen, kombineres de under vanlig navnlitosfæren(steinskall). Tykkelsen på litosfæren varierer fra 50 til 200 km.

Nedenfor ligger litosfæren astenosfæren- mindre hardt og mindre viskøst, men mer plastskall med en temperatur på 1200 ° C. Den kan krysse Moho-grensen og trenge inn i jordskorpen. Asthenosfæren er kilden til vulkanisme. Den inneholder lommer av smeltet magma, som trenger inn i jordskorpen eller renner ut på jordoverflaten.

Sammensetning og struktur av jordskorpen

Sammenlignet med mantelen og kjernen er jordskorpen et veldig tynt, hardt og sprøtt lag. Den er sammensatt av et lettere stoff, som i dag inneholder rundt 90 naturlige kjemiske elementer. Disse elementene er ikke like representert i jordskorpen. Syv grunnstoffer - oksygen, aluminium, jern, kalsium, natrium, kalium og magnesium - står for 98 % av massen til jordskorpen (se fig. 5).

Spesielle kombinasjoner av kjemiske elementer danner forskjellige bergarter og mineraler. De eldste av dem er minst 4,5 milliarder år gamle.

Ris. 4. Struktur av jordskorpen

Ris. 5. Sammensetning av jordskorpen

Mineral er en relativt homogen naturlig kropp i sin sammensetning og egenskaper, dannet både i dypet og på overflaten av litosfæren. Eksempler på mineraler er diamant, kvarts, gips, talkum osv. (Du finner kjennetegn på de fysiske egenskapene til ulike mineraler i vedlegg 2.) Sammensetningen av jordens mineraler er vist i fig. 6.

Ris. 6. Jordens generelle mineralsammensetning

Steiner består av mineraler. De kan være sammensatt av ett eller flere mineraler.

Sedimentære bergarter - leire, kalkstein, kritt, sandstein osv. - ble dannet ved utfelling av stoffer i vannmiljøet og på land. De ligger i lag. Geologer kaller dem sider av jordens historie, fordi de kan lære om naturlige forhold som fantes på planeten vår i gamle tider.

Blant sedimentære bergarter skilles organogene og uorganiske (klastiske og kjemogene) ut.

Organogen Bergarter dannes som følge av opphopning av dyre- og planterester.

Klassiske bergarter dannes som følge av forvitring, ødeleggelse av vann, is eller vind av ødeleggelsesproduktene av tidligere dannede bergarter (tabell 1).

Tabell 1. Klastiske bergarter avhengig av størrelsen på fragmentene

Rasens navn	Størrelse på bummer con (partikler)
	Mer enn 50 cm
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Sand og sandstein	0,005 mm - 1 mm
	Mindre enn 0,005 mm

Kjemogenisk Bergarter dannes som et resultat av utfelling av stoffer oppløst i dem fra vannet i hav og innsjøer.

I tykkelsen av jordskorpen dannes det magma magmatiske bergarter(Fig. 7), for eksempel granitt og basalt.

Sedimentære og magmatiske bergarter, når de senkes ned til store dyp under påvirkning av trykk og høye temperaturer, gjennomgår betydelige endringer og blir til metamorfe bergarter. For eksempel blir kalkstein til marmor, kvartssandstein til kvartsitt.

Strukturen til jordskorpen er delt inn i tre lag: sedimentær, granitt og basalt.

Sedimentært lag(se fig. 8) dannes hovedsakelig av sedimentære bergarter. Her dominerer leire og skifer, og sand, karbonat og vulkanske bergarter er bredt representert. I sedimentærlaget er det avsetninger av slike mineral, Hvordan kull, gass Olje. Alle er av organisk opprinnelse. For eksempel er kull et produkt av transformasjonen av planter i antikken. Tykkelsen på sedimentlaget varierer mye - fra fullstendig fravær i enkelte landområder til 20-25 km i dype forsenkninger.

Ris. 7. Klassifisering av bergarter etter opprinnelse

"Granitt" lag består av metamorfe og magmatiske bergarter, som i sine egenskaper ligner granitt. De vanligste her er gneiser, granitter, krystallskifer osv. Granittlaget finnes ikke overalt, men på kontinenter der det kommer godt til uttrykk, kan dets maksimale tykkelse nå flere titalls kilometer.

"Basalt" lag dannet av bergarter nær basalter. Disse er metamorfoserte magmatiske bergarter, tettere enn bergartene i "granitt"-laget.

Tykkelsen og den vertikale strukturen til jordskorpen er forskjellig. Det finnes flere typer jordskorpe (fig. 8). I henhold til den enkleste klassifiseringen skilles det mellom oseanisk og kontinental skorpe.

Kontinental og havskorpe varierer i tykkelse. Dermed blir den maksimale tykkelsen på jordskorpen observert under fjellsystemer. Det er ca 70 km. Under slettene er tykkelsen på jordskorpen 30-40 km, og under havene er den tynnest - bare 5-10 km.

Ris. 8. Typer av jordskorpen: 1 - vann; 2- sedimentært lag; 3—mellomlag av sedimentære bergarter og basalter; 4 - basalter og krystallinske ultrabasiske bergarter; 5 - granitt-metamorft lag; 6 - granulitt-mafisk lag; 7 - normal mantel; 8 - dekomprimert mantel

Forskjellen mellom den kontinentale og oseaniske skorpen i sammensetningen av bergarter manifesteres i det faktum at det ikke er noe granittlag i havskorpen. Og basaltlaget i havskorpen er veldig unikt. Når det gjelder steinsammensetning, skiller den seg fra et lignende lag med kontinental skorpe.

Grensen mellom land og hav (nullmerke) registrerer ikke overgangen av kontinentalskorpen til den oseaniske. Erstatningen av kontinental skorpe med havskorpe skjer i havet på en dybde på omtrent 2450 m.

Ris. 9. Struktur av den kontinentale og oseaniske skorpen

Det er også overgangstyper av jordskorpen - suboseanisk og subkontinental.

Suboceanisk skorpe ligger langs kontinentale bakker og foten, kan finnes i marginale hav og Middelhavet. Den representerer kontinental skorpe med en tykkelse på opptil 15-20 km.

Subkontinental skorpe ligger for eksempel på vulkanske øybuer.

Basert på materialer seismisk lyd - passasjehastigheten til seismiske bølger - vi får data om den dype strukturen til jordskorpen. Den superdype brønnen Kola, som for første gang gjorde det mulig å se steinprøver fra mer enn 12 km dyp, brakte dermed mye uventet. Det ble antatt at på en dybde på 7 km skulle et "basalt"-lag begynne. I virkeligheten ble den ikke oppdaget, og gneiser dominerte blant bergartene.

Endring i temperatur på jordskorpen med dybden. Overflatelaget på jordskorpen har en temperatur bestemt av solvarme. Dette heliometrisk lag(fra den greske helio - sol), opplever sesongmessige temperatursvingninger. Dens gjennomsnittlige tykkelse er omtrent 30 m.

Under er et enda tynnere lag, karakteristisk trekk som er konstant temperatur, tilsvarende gjennomsnittlig årstemperatur på observasjonsstedet. Dybden av dette laget øker i kontinentalt klima.

Enda dypere i jordskorpen er det et geotermisk lag, hvis temperatur bestemmes av jordens indre varme og øker med dybden.

Økningen i temperatur skjer hovedsakelig på grunn av nedbrytning av radioaktive elementer som utgjør bergarter, først og fremst radium og uran.

Mengden temperaturøkning i bergarter med dybde kalles geotermisk gradient. Den varierer innenfor et ganske bredt område – fra 0,1 til 0,01 °C/m – og avhenger av bergarters sammensetning, forholdene for deres forekomst og en rekke andre faktorer. Under havet øker temperaturen raskere med dybden enn på kontinenter. I gjennomsnitt blir det 3 °C varmere for hver 100 m dyp.

Den gjensidige av den geotermiske gradienten kalles geotermisk stadium. Det måles i m/°C.

Varmen fra jordskorpen er en viktig energikilde.

Den delen av jordskorpen som strekker seg til dyp tilgjengelig for geologiske studieformer jordens tarmer. Jordens indre krever spesiell beskyttelse og rimelig bruk.

Plan

Jordskorpen (kontinental, oseanisk, overgangsperiode).

Hovedkomponentene i jordskorpen er kjemiske elementer, mineraler, bergarter og geologiske kropper.

Grunnleggende om klassifisering av magmatiske bergarter.

Jordskorpen (kontinental, oseanisk, overgangsperiode)

Basert på dype seismiske sonderingsdata identifiseres en rekke lag i jordskorpen, preget av forskjellige hastigheter av elastiske vibrasjoner. Av disse lagene regnes tre som primære. Det øverste av dem er kjent som det sedimentære skallet, det midterste er granittmetamorf og det nederste er basaltisk (fig.).

Ris. . Skjema av strukturen til skorpen og øvre mantel, inkludert den faste litosfæren

og plastisk astenosfære

Sedimentært lag består hovedsakelig av de mykeste, løseste og tetteste (på grunn av sementering av løse) bergarter. Sedimentære bergarter forekommer vanligvis i lag. Tykkelsen på det sedimentære laget på jordoverflaten er svært varierende og varierer fra flere m til 10-15 km. Det er områder hvor det sedimentære laget er helt fraværende.

Granitt-metamorft lag består hovedsakelig av magmatiske og metamorfe bergarter rike på aluminium og silisium. Steder hvor det ikke er sedimentært lag og et granittlag kommer til overflaten kalles krystallskjold(Kolsky, Anabarsky, Aldansky, etc.). Tykkelsen på granittlaget er 20-40 km noen steder er dette laget fraværende (på bunnen av Stillehavet). I følge studiet av hastigheten til seismiske bølger endres tettheten av bergarter ved den nedre grensen fra 6,5 ​​km/sek til 7,0 km/sek. Denne grensen til granittlaget, som skiller granittlaget fra basaltlaget, kalles Conrads grenser.

Basaltlag skiller seg ut ved bunnen av jordskorpen, er tilstede overalt, tykkelsen varierer fra 5 til 30 km. Tettheten av stoffet i basaltlaget er 3,32 g/cm 3, dets sammensetning skiller seg fra granitter og er preget av et betydelig lavere silikainnhold. Ved den nedre grensen av laget observeres en brå endring i passasjehastigheten til langsgående bølger, noe som indikerer en skarp endring i bergartenes egenskaper. Denne grensen anses å være den nedre grensen til jordskorpen og kalles Mohorovicic-grensen, som diskutert ovenfor.

I ulike deler av kloden er jordskorpen heterogen både i sammensetning og tykkelse. Typer av jordskorpen - kontinental eller kontinental, oseanisk og overgangsperiode. Den oseaniske skorpen opptar omtrent 60%, og den kontinentale skorpen omtrent 40% av jordoverflaten, som er forskjellig fra fordelingen av arealet til havene og landet (henholdsvis 71% og 29%). Dette skyldes det faktum at grensen mellom de aktuelle skorpetypene går langs kontinentalfoten. Grunne hav, som for eksempel de baltiske og arktiske hav i Russland, tilhører verdenshavet bare med geografisk punkt syn. I området av hav er det oseanisk type, preget av et tynt sedimentært lag, under hvilket det er et basaltlag. Dessuten er havskorpen mye yngre enn den kontinentale skorpen - alderen til førstnevnte er ikke mer enn 180 - 200 millioner år. Jordskorpen under kontinentet inneholder alle 3 lagene, har stor tykkelse (40-50 km) og kalles fastland. Overgangsskorpen tilsvarer de undersjøiske kontinentale marginene. I motsetning til det kontinentale, avtar granittlaget her kraftig og forsvinner ut i havet, og da avtar tykkelsen på basaltlaget.

Sedimentære, granitt-metamorfe lag og basaltlag danner sammen et skall, som kalles sial - fra ordene silisium og aluminium. Det antas vanligvis at i det sialiske skallet er det tilrådelig å identifisere konseptet med jordskorpen. Det har også blitt fastslått at gjennom geologisk historie absorberer jordskorpen oksygen, og til dags dato består den av 91 volumprosent.

Hovedkomponentene i jordskorpen er kjemiske elementer, mineraler, bergarter, geologiske kropper

Jordens substans består av kjemiske elementer. Innenfor steinskallet danner kjemiske elementer mineraler, mineraler danner bergarter, og bergarter danner på sin side geologiske kropper. Vår kunnskap om jordens kjemi, eller på annen måte geokjemi, avtar katastrofalt med dybden. Under 15 km blir kunnskapen vår gradvis erstattet av hypoteser.

Den amerikanske kjemikeren F.W. Clarke, sammen med G.S. Washington, etter å ha startet analysen av forskjellige bergarter (5159 prøver) på begynnelsen av forrige århundre, publiserte data om gjennomsnittlig innhold av omtrent ti av de vanligste elementene i jordskorpen. Frank Clark tok utgangspunkt i at den faste jordskorpen til en dybde på 16 km består av 95 % magmatiske bergarter og 5 % sedimentære bergarter dannet av magmatiske bergarter. Derfor, for beregningen, brukte F. Clark 6000 analyser av forskjellige bergarter, og tok deres aritmetiske gjennomsnitt. Deretter ble disse dataene supplert med gjennomsnittlige data om innholdet av andre grunnstoffer. Det viste seg at de vanligste elementene i jordskorpen er (vekt%): O – 47,2; Si - 27,6; Al - 8,8; Fe – 5,1; Ca – 3,6; Na - 2,64; Mg – 2,1; K – 1,4; H – 0,15, som summerer seg til 99,79 %. Disse grunnstoffene (unntatt hydrogen), samt karbon, fosfor, klor, fluor og noen andre kalles steindannende eller petrogene.

Deretter ble disse tallene gjentatte ganger avklart av ulike forfattere (tabell).

Sammenligning av ulike estimater av sammensetningen av kontinentalskorpen,

Type bark	Øvre kontinentalskorpe				Kontinental skorpe
		Goldschmidt, 1938	Vinogradov, 1962	Ronov et al., 1990	Ronov et al., 1990

De gjennomsnittlige massefraksjonene av kjemiske elementer i jordskorpen ble navngitt etter forslag fra akademiker A.E. Fersman Clarks. De siste dataene om den kjemiske sammensetningen av jordens kuler er oppsummert i følgende diagram (figur).

All materie i jordskorpen og mantelen består av mineraler som varierer i form, struktur, sammensetning, overflod og egenskaper. For tiden er mer enn 4000 mineraler identifisert. Det er umulig å gi et eksakt tall fordi antallet mineralarter hvert år fylles på med 50-70 navn på mineralarter. For eksempel ble rundt 550 mineraler oppdaget på territoriet til det tidligere Sovjetunionen (320 arter er lagret i A.E. Fersman Museum), hvorav mer enn 90% ble oppdaget på 1900-tallet.

Mineralsammensetningen til jordskorpen er som følger (vol.%): feltspat - 43,1; pyroksener - 16,5; olivin - 6,4; amfiboler - 5,1; glimmer - 3,1; leirmineraler - 3,0; ortosilikater - 1,3; kloritt, serpentiner - 0,4; kvarts - 11,5; cristobalitt - 0,02; tridymitt - 0,01; karbonater - 2,5; malmmineraler - 1,5; fosfater - 1,4; sulfater - 0,05; jernhydroksider - 0,18; andre - 0,06; organisk materiale - 0,04; klorider - 0,04.

Disse tallene er selvfølgelig veldig relative. Generelt er mineralsammensetningen til jordskorpen den mest varierte og rike sammenlignet med sammensetningen av dypere geosfærer og meteoritter, månens substans og de ytre skallene til andre jordiske planeter. Så 85 mineraler er identifisert på månen, og 175 i meteoritter.

Naturlige mineraltilslag som utgjør uavhengige geologiske kropper i jordskorpen kalles bergarter. Konseptet "geologisk kropp" er et multi-skala konsept, det inkluderer volumer fra en mineralkrystall til kontinenter. Hver stein danner en tredimensjonal kropp i jordskorpen (lag, linse, massiv, dekke...), preget av en viss materialsammensetning og spesifikk indre struktur.

Begrepet "stein" ble introdusert i russisk geologisk litteratur på slutten av 1700-tallet av Vasily Mikhailovich Severgin. Studiet av jordskorpen har vist at den er sammensatt av ulike bergarter, som basert på deres opprinnelse kan deles inn i 3 grupper: magmatisk eller magmatisk, sedimentær og metamorfe.

Før du går videre til en beskrivelse av hver av gruppene av bergarter separat, er det nødvendig å dvele ved deres historiske forhold.

Det er generelt akseptert i utgangspunktet Jord representerte et smeltet legeme. Fra denne primære smelten eller magmaen ble den faste jordskorpen dannet ved avkjøling, i utgangspunktet utelukkende sammensatt av magmatiske bergarter, som bør betraktes som den historisk eldste bergartgruppen.

Først i en senere fase av jordens utvikling kunne bergarter av en annen opprinnelse oppstå. Dette ble mulig etter fremveksten av alle dens ytre skall: atmosfæren, hydrosfæren, biosfæren. Primære magmatiske bergarter ble ødelagt under deres påvirkning og solenergi, det ødelagte materialet ble flyttet av vann og vind, sortert og sementert igjen. Slik oppsto sedimentære bergarter, som er sekundære til de magmatiske bergartene de ble dannet av.

Både magmatiske og sedimentære bergarter tjente som materialer for dannelsen av metamorfe bergarter. Som et resultat av ulike geologiske prosesser sank store områder av jordskorpen, og sedimentære bergarter samlet seg innenfor disse områdene. Under disse synkingene faller de nedre delene av lagene til stadig større dybder i området med høye temperaturer og trykk, i området for penetrering av forskjellige damper og gasser fra magmaen og sirkulasjonen av varmtvannsløsninger, og introduserer nye kjemiske elementer i steinene. Resultatet av dette er metamorfose.

Fordelingen av disse rasene varierer. Det er anslått at litosfæren består av 95 % magmatiske og metamorfe bergarter og bare 5 % sedimentære bergarter. På overflaten er fordelingen noe annerledes. Sedimentære bergarter dekker 75 % av jordoverflaten og bare 25 % er magmatiske og metamorfe bergarter.

LITOSFÆRENS HOVEDKJENNSKAP

Litosfæredannelse

Etter at planetens masse nådde omtrent sin moderne verdi for rundt 4,6 milliarder år siden, begynte dens selvoppvarming. Det var to varmekilder - gravitasjonskompresjon og radioaktivt forfall. Som et resultat begynte temperaturen inne i jorden å stige og smeltingen av metaller begynte. Mantelen ble dannet som et resultat av differensiering av primærstoff etter tetthet. Jern og nikkel har sunket, konsentrert i kjernen, og et relativt lett stoff, pyrolitt, samlet seg i mantelen. Prosessen med differensiering av mantelmateriale fortsetter til i dag.

Jordens struktur

Med moderne tekniske midler kan vi ikke direkte observere og studere jordens dype lag. Det dypeste borehullet på jorden når ikke 8 km. Dypere lag studeres ved indirekte geofysiske metoder, på grunnlag av hvilke man bare kan bygge hypoteser. Den viktigste er den seismiske metoden, som, basert på forplantningshastigheten til elastiske bølger i jorden forårsaket av et jordskjelv eller kunstige eksplosjoner, gjør det mulig å bedømme de elastiske egenskapene til materie lokalisert på forskjellige dyp. Basert på tallrike målinger er det således fastslått at forplantningshastigheten til seismiske bølger endres brått på visse dyp. Dette skyldes først og fremst den brå endringen i tettheten til jordens lag (tabell 8.2.1).

Den første seksjonssonen, kalt Mohorovicic sone, som ligger på en gjennomsnittlig dybde på 33 km , den andre er på en gjennomsnittlig dybde på 2900 km. Disse sonene deler jorden inn i tre hovedlag: skorpe, mantel og kjerne(Figur 8.2.1).

Bark- det øvre solide bergartskallet på jorden. Basert på fysiske egenskaper er barken delt inn i tre lag: sedimentær, granitt og basalt(Figur 8.2.2) . Basert på tykkelse og struktur er det to hovedtyper av skorpe: kontinental og oseanisk.

Figur 8.2.1 – Jordens skjell, kjennetegnet ved passasjehastigheten til seismiske bølger

(Bogomolov, Sudakova, 1971)

i mellomsonen mellom dem er det en overgangstype skorpe. Den kontinentale skorpen har en gjennomsnittlig tykkelse på 35 km (opptil 80 km fjellrike land) og består av tre lag: sedimentær med en tykkelse på 0 – 15 km, granitt med en gjennomsnittlig tykkelse på 10 km og basalt med en gjennomsnittlig tykkelse på 20 km. Sedimenter er hovedsakelig representert av leire, sand og kalkstein. Tykkelsen på havskorpen er i gjennomsnitt 5 km: det sedimentære laget er omtrent 1,5 km tykt, granittlaget er fraværende, og det basaltiske laget er omtrent 5 km tykt. Navnene granitt og basalt ble gitt dem ikke for deres mineralogiske sammensetning, men fordi hastigheten til seismiske bølger i disse lagene tilsvarer hastigheten til seismiske bølger i granitt og basalt.

Figur 8.2.2 – Jordskorpens struktur: 1 – vann, 2 – sedimentært lag, 3 – granittlag,

4 – basaltlag, 5 – mantel (Neklyukova, 1975)

Kontinuerlige endringer skjer i livet til jordskorpen – store forsenkninger og hevninger dannes og utvikler seg. I stabile områder, såkalt plattform, løft og bunner måles i hundrevis av kilometer, og hastigheten på vertikale bevegelser måles i brøkdeler av en millimeter per år. I mobil, såkalt geosynklinal soner, trau og løft har en langstrakt form i størrelsesorden 50–100 km, og hastigheten på vertikal bevegelse er ca. 1 cm per år. Årsaken til de vertikale bevegelsene ligger i jordkappen.

Mantel– jordskallet, forskjellig fra skorpen hovedsakelig i fysiske parametere. Den består av oksider av magnesium, jern og silisium, som danner magma. Trykket i mantelen øker med dybden og når 1,3 millioner atmosfærer ved kjernegrensen. Tettheten av mantelen øker fra 3,5 i de øvre lagene til 5,5 g/cm 3 ved kjernegrensen. Temperaturen til mantelmaterialet øker følgelig fra ca. 500°C til 3800°C. På tross av høy temperatur, er mantelen i fast tilstand.

På dybder på 100 til 350 km, spesielt mellom 100 og 150 km, er kombinasjonen av temperatur og trykk slik at stoffet er i myknet eller smeltet tilstand. Dette laget av smelting og økt aktivitet kalles astenosfæren, Noen ganger - bølgeleder. Konveksjonsstrømmer genererer horisontale astenosfæriske strømmer. Hastigheten deres når flere titalls centimeter per år. Disse strømmene førte til at litosfæren ble splittet i separate blokker og til deres horisontale bevegelse, kjent som kontinentaldrift. Asthenosfæren inneholder vulkanske brennpunkter og sentre for dypfokuserte jordskjelv.

Den nedre grensen til litosfæren er trukket over astenosfæren. Livet til jordskorpen, dens vertikale og horisontale bevegelser, vulkanisme og jordskjelv er nært knyttet til den øvre mantelen. Derfor inkluderer moderne vitenskap i litosfæren jordskorpen og den øverste mantelen til astenosfæren, til en dybde på omtrent 100 km.

Mantelen strekker seg fra jordskorpen til en dybde på 2900 km, hvor den grenser til kjernen som ligger midt på jorden.

Tabell 8.2.1 – Dybder og grunnleggende egenskaper ved geosfærer (Shubaev, 1979)

Geosfærens navn	Dybde, km	Tetthet, g/cm 3	Temperatur, ºС	Del i total masse, %
jordskorpen	5-40 til 70	2,7-2,9		0,8
Mantel	øverste	40-400	3,6	1400-1700	10,4
gjennomsnitt	400-960	4,7	1700-2400	16,4
Nedre	960-2900	5,6	2900-4700	41,0
Kjerne	2900-6371	over 11.5		31,5

Kjerne– den sentrale delen av jorden er ikke helt klar kjemisk og fysisk natur. Siden begynnelsen av det 20. århundre. det er en hypotese om at kjernen er 85–90 % jern; i den ytre flytende kjernen tilsettes oksygen, og i den indre flytende kjernen tilsettes nikkel. I følge moderne data har silikatkjernehypotesen flere tilhengere. Men uavhengig av sammensetningen av de kjemiske elementene for kjernen, på grunn av spesielle fysiske forhold, preget av fullstendig degenerasjon av de kjemiske egenskapene til stoffet. Temperaturen på kjernen er omtrent 4000°C, trykket i midten av jorden er mer enn 3,5 millioner atmosfærer. Under slike forhold går stoffet over i den såkalte metalliske fasen, elektroniske skall atomer blir ødelagt og elektronplasma av individuelle kjemiske elementer dannes. Stoffet blir tettere og mettet med frie elektroner. Store ringvirvler av frie elektroner som oppstår i kjernen genererer sannsynligvis et konstant magnetfelt på jorden, som strekker seg inn i nær-jordens rom flere jordradier. Dannelsen av magnetosfæren og isolasjonen av jordens natur fra solkoronaens plasma var den første og en av de viktigste betingelsene for livets opprinnelse, utviklingen av biosfæren og dannelsen av den geografiske konvolutten.

Den ytre kjernen er flytende. Tettheten til den ytre kjernen i den øvre delen er ca. 10,0 g/cm3 . Den indre kjernen er solid, dens tetthet når 13,7 g/cm3.

Kjemisk sammensetning av jordskorpen

Fordelingen av kjemiske elementer i jordskorpen ble først kvantifisert av den amerikanske vitenskapsmannen F.W. Clark. Til hans ære, det gjennomsnittlige relative innholdet kjemisk element i jordskorpen kalles vanligvis Clark.

Alle elementene i jordskorpen, i henhold til deres clarke, kan deles inn i to grupper:

1. Elementer med store clarks. Denne gruppen inkluderer (clarks er gitt i henhold til Vinogradov, 1960):

Summen av disse 8 elementene er 99,03 %. Den samme gruppen inkluderer hydrogen (H - 0,1%) og titan (Ti - 0,7%). Elementene i denne gruppen danner uavhengige kjemiske forbindelser, kalles de hoved-.

1. Elementer med lav clarke. Denne gruppen inkluderer alle de andre grunnstoffene i jordskorpen, de er for det meste spredt blant de kjemiske forbindelsene til andre grunnstoffer, kalles de spredt

Gjennomsnittlig innhold av et kjemisk grunnstoff lik 0,1 % tas konvensjonelt som grense mellom grupper. Jordskorpen domineres av lette atomer som okkuperer de første cellene periodiske tabell, hvis kjerner inneholder et lite antall protoner og nøytroner. Grunnstoffer med jevne atomtall og atommasser dominerer også.

Prosesser som skjer i jordens dyp påvirker dannelsen av steiner, jordskjelv og vulkanutbrudd, for å bremse vibrasjoner av landoverflaten og havbunnen og til andre fenomener som transformerer jordens overflate. Derfor studerer geografisk konvolutt, er det nødvendig å kjenne til jordens struktur og naturen til dens indre lag.