Земная кора и литосфера

Образование

Твердый слой образовывался следующим образом: из верхушечного слоя мантии молодой Земли высвобождались естественные вещества, которые впоследствии и составили твердый слой планеты. Данный процесс не прекращается и в настоящее время, так как на дне океана в хребтах, в процессе движения подвижных поясов, происходит высвобождение различных веществ.

Специалистами установлено, что в состав слоя входят кислород, железо, кальций, кремний и алюминий (основной состав). Структура слоя делится на платформы (стабильные пояса) и подвижные складки (подвижные пояса).

Платформа — это такие участки, которые имеют кристаллическую основу, и именно поэтому они неподвижны. Основа состоит из гранита или базальта. В основе всех континентов находятся древние неподвижные платформы, а по краям располагаются более молодые, возникшие в период докембрия.

Подвижные пояса возникли в результате столкновения друг с другом — это, например, горные хребты. Их основное месторасположение — край твердого слоя.

Горы и горные хребты образуются постоянно. Например, когда на основной тектонической плите можно наблюдать горный хребет, значит, что именно в этом районе и происходило сталкивание основных плит. В данной оболочке Земли насчитывают четырнадцать плит, размеры их бывают как большими, так и малыми. Среди больших можно выделить Африканскую, Евразийскую, Антарктическую и Тихоокеанскую.

Следует знать, что под континентами состав литосферы формируют гранит, базальт и осадочные породы, а под океанами — океаническая кора, состоящая из базальтовых и осадочных пород.

Твердая оболочка Земли: литосфера

Это внешняя твердая сфера земного шара, заканчивается там, где минералы становятся вязкими или жидкими. Включает в себя земную кору со всеми горными рельефами, равнинами и океаническим дном. Потому условно делиться на континентальную и океаническую.

Условно данная сфера состоит из коры и части мантии, до астеносферы. Что до состава литосферы, то существует два слоя:

Верхний слой, состоит из гранита и осадочных пород. На той, части, которая принадлежит суше, литосфера покрыта тонким слоем плодородной почвы
Нижний слой, состоит из твердых базальтовых пород

Основа литосферы – это тектонические плиты, они не скреплены между собой, а больше похожи на кусочки пазлов, которые хоть и подходят друг к другу, но все являются отдельными элементами. Плиты постоянно находятся в движении, хоть и замедленном, что приводит к ряду процессов, которые неизбежно происходят из-за такой активности.

Процессы, которые происходят с литосферой:

Тектонические. Сдвиги тектонических плит, являются причиной землетрясений
Вулканические. Явление, при котором магма в виде лавы прорывается на поверхность, разрушая все на своем пути. Этот процесс не только разрушает, но созидает, лава формирует новый ландшафт
Существует также ряд процессов, который происходит из-за влияния сил земного притяжения – сели, обвалы, осыпи, оползни. Некоторые из них также могут являться следствием воздействия человека.

Каждая область земного шара имеет свои особенности тектонических процессов. Это объясняется тем, что некоторые тектонические плиты активны чуть больше, чем другие. Например, острова Гавайского архипелага, Индонезии – самая активная вулканическая зона на планете, потому что там постоянно происходят активные тектонические процессы, плиты там нестабильны. В то время как другие области Земли так же наполнены вулканами, но они менее активны или находятся в спячке.

Материковая земная кора

Границы залегания земной коры материкового типа не соответствуют географическим границам материков. Кора, имеющая материковое строение, распространяется за его пределы и на некотором протяжении покрыта водами мирового океана. Эти ее участки называются шельфами. К примеру, на территории России Азовского и Белого морей выполнено корой континентального типа, а не океанического.

Структура материковой коры образована тремя слоями:

Верхний слой образован осадочным типом горных пород и называется осадочным;
Средний, гранитный слой образован породами, имеющими магматическое и метаморфическое происхождения, близкими по составу к минералу граниту;
Нижний, базальтовый слой, образован непосредственно базальтом и некоторыми другими породами его типа, образовавшимися в результате термического метаморфоза других, преимущественно, магматических и определенного количества осадочных.

Толщина материковой коры варьирует в широких пределах: от 20-25 км в под островными архипелагами до 70 км под молодыми системами горных массивов.

Мощность гранитного слоя в тех участках континентальной коры, где ее толщина велика, достигает 20-25 километров.

Горные породы, образующие нижележащий базальтовый слой, отличаются повышенной плотностью и химическим составом. Поэтому между ним и гранатовым слоем на основании геофизических исследований была выделена граница Конрада, при пересечении которой скорость распространения упругих волн резко возрастает на 0.5 м/с. Базальтовые породы содержат больше железа, кальция и магния.

Масса все земной коры составляет 0,473% общей массы планеты, что, по научным данным, оценивается в 2.8 * 10 19 тонн. На долю материковой коры приходится 79% этой массы, на долю океанической, соответственно, 21%.

Определение химического состава континентальной части коры Земли лежит в области компетенции специально выделенной под эту цель отрасли науки — геохимии. На начальных этапах ее формирования перед учеными стоял ряд фундаментальных задач, решение которых представляло определенную сложность. Земная кора, в частности, континентальная ее часть, крайне неоднородна, поэтому было введено понятие среднего состава. Средний состав предполагалось определить для участков, находящихся на поверхности материков. Первые результаты в виде средних величин содержания определенных химических элементов в коре земли были получены американским ученым Ф.У. Кларком. Впоследствии числа, выражающие средние содержания определенных химических элементов, были названы в его честь кларками. Однако, научное сообщество отнеслось к методам, используемым ученым и полученным им значениям крайне неоднозначно, поэтому научный поиск был продолжен.

Методы немецкого химика и геолога В.М. Гольдшмита базировались на предположении о том, что осадки растаявших ледников являются отражением химического состава горных пород, образующих корковый слой материка, ведь ледники, сползая по горному склону, равномерно соскабливают, соскребают породу. Гольдшмит определил среднее содержание химических элементов в ленточных глинах Балтийского моря, которые образовались в местах существовавшего в прошлом времени ледника после его таяния, и получил числовые значения, близкие к кларковым числам.

Таким образом, результаты были верифицированы.

«Литосфера. Земная кора»

Литосфера. Земная кора. 4,5 млрд. лет назад, Земля представляла собой шар, состоящий из одних газов. Постепенно тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру и уплотнялись. Легкие породы и минералы всплывали на поверхность, охлаждались и отвердевали.

Внутреннее строение Земли.

Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро — центр Земли, средний радиус которого около 3500 км (16,2 % объема Земли). Как предполагают, состоит из железа с примесью кремния и никеля. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии (5000 °С), внутренняя, по-видимому, твердая (субъядро). Перемещение вещества в ядре создает на Земле магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.

Ядро сменяется мантией, которая простирается почти на 3000 км (83 % объема Земли). Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная. Мантия состоит из трех слоев: слоя Голицына, слоя Гуттенберга и субстрата. Верхняя часть мантии, называемая магмой, содержит слой с пониженной вязкостью, плотностью и твердостью — астеносферу, на которой уравновешиваются участки земной поверхности. Граница между мантией и ядром называется слоем Гуттенберга.

Литосфера

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Состав земной коры: кислород (49 %), кремний (26 %), алюминий (7 %), железо (5 %), кальций (4 %); самые распространенные минералы — полевой шпат и кварц. Граница между земной корой и мантией называется поверхностью Мохо.

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной (материковой) отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км). Толщина континентальной коры на равнинах 35—45 км, в горах 70—80 км. На границе материков и океанов, в районах островов толщина земной коры составляет 15—30 км, гранитный слой выклинивается.

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования. Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Литосферные плиты

Земная кора находится в постоянном движении. Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер. На ее основе создана теория литосферных плит. Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из семи крупных и нескольких более мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые и подвижные участки.

Устойчивые участки земной коры — платформы — образуются на месте геосинклиналей, потерявших подвижность. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В зависимости от возраста фундамента выделяют древние (докембрийские) и молодые (палеозойские, мезозойские) платформы. В основании всех материков лежат древние платформы.

Подвижные, сильно расчлененные участки земной поверхности называются геосинклиналями (складчатыми областями). В их развитии выделяют два этапа: на первом этапе земная кора испытывает опускания, происходит накопление осадочных горных пород и их метаморфизация. Затем начинается поднятие земной коры, горные породы сминаются в складки. На Земле было несколько эпох интенсивных горообразований: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская. В соответствии с этим выделяют различные области складчатости.

Распространение и возраст платформ и геосинклиналей показывается на тектонической карте (карте строения земной коры).

Конспект урока «Литосфера. Земная кора». Следующая тема «Горные породы».

Литосфера и кора Земли в астрономии

Изучение Земли редко когда происходят просто так — часто поиски ученых имеют вполне четкую практическую цель. Это особенно актуально в изучении литосферы: на стыках литосферных плит выходят наружу целые россыпи руд и ценных минералов, для добычи которых в ином месте пришлось бы бурить многокилометровую скважину. Многие данные о земной коре были получены благодаря нефтепромыслу — в поисках месторождений нефти и газа ученые немало узнали о внутренних механизмах нашей планеты.

Вулканы Марса

Поэтому астрономы не просто так стремятся к подробному изучению коры других планет — ее очертания и внешний вид раскрывают все внутреннее устройство космического объекта. Например, на Марсе вулканы очень высокие и многократно извергаются, когда на Земле они постоянно мигрируют, возникая периодически в новых местах. Это свидетельствует о том, что на Марсе отсутствует такое активное движение литосферных плит, как на Земле. Вместе с отсутствием магнитного поля, стабильность литосферы стала главным доказательством остановки ядра красной планеты и постепенного остывания ее недр.

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты	Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы	Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты	Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун

Что такое земная кора

В глубине 20-30 метров температура внутри коры Земли не меняется, а потом начинает возрастать около 30С за 100 метров.

Строение земной коры

Земная кора представляет собой отдельные слои горной породы, отличающиеся по своему происхождения, плотности, силе.

Название слоя	Происхождение горных пород	Описание
Осадочный	Полученные осадки — ил, органические остатки, глиняные продукты, известняки, раковины, пески, соли, мела.	Наружные слои коры земной. Сложены рыхлые горные породы, легко поддающиеся вырубке и уборке.
Гранитный	В результате раскаленной магмы возникают граниты, глины.	Промежуточная коры земной. Обладает кристаллической структурой, может выйти на поверхность земной поверхности.
Базальтовый	В результате вулканических извержений – базальт.	На границе с маской. Не изучена структура горных пород.

Таблица 1. Строение земной коры, ее слои, происхождения и особенностей.

Осадочные и гранитные слои изучены довольно хорошо, поскольку их видно на поверхности земной поверхности. Слой базальта все еще остается загадкой для ученых. Даже 10 км сверхглубокой скважины, расположенной на Кольском полуострове не смогли дойти до глубины грунтового слоя базальта.

Типы земной коры

Выделяют две типа земных кор — материковые и океанические. Часть от общего объема земных кор — 56 приходится в океане, меньшую 44 — в материке.

Материковые и океанические земные коры отличаются толщиной и количеством слоев горных пород.

	Материковая земная кора	Океаническая земная кора
Расположение	Под материками	Под Мировым океаном
Количество слоев	осадочный; гранитный; базальтовый.	осадочный; базальтовый.
Толщина	От 30 км под равнинами до 75 км под горными хребтами.	От 2 км под глубо до 15 км под большей частью Мирового океана.

Таблица 2. Особенности материковой коры и океана.

Химические элементы в составе земной коры

Химический состав коры Земли содержит полный список элементов периодической системы Д.И Менделеева. Однако 99% земной коры состоит из 8 химических веществ:

кислорода;
кремния;
алюминия;
железа;
кальция;
натрия;
калия;
магния.

Химические вещества взаимодействуют друг с другом и формируют соединения, состоящие из минералов. Общий список минералов составляет 6000 названий. Считается, что только 100-150 их можно относить к распространенным.

Как изменяется земная кора

Изменения земной коры происходят под действием внешних и внутренних сил:

Внутренние силы — это энергия земных недр. Со временем они накапливаются и извергаются, вызывая землетрясения, извержения вулканов.
Внешние силы — это энергия Солнца, которая преобразуется в энергию ветра, воды, выражающуюся в перепадах температуры, и является основой жизни живых организмов. Под воздействием внешних сил горы разрушаются, твердые породы превращаются в песок, проточные воды размывают русла рек и образуют долины. Человеческая деятельность — это тоже внешняя сила.

Твердая оболочка планеты

В научной среде термин «литосфера» стал употребляться с середины XIX века, а современное значение приобрел в XX веке.

Определение 1

Литосфера – это верхняя твердая оболочка Земли, расположенная ниже атмосферы и гидросферы над астеносферой.

В составе литосферы находится земная кора и верхняя часть мантии.

Под материками толщина литосферы больше, под океанами – меньше и варьируется от 100 до 50 км соответственно.

Земная кора под материками состоит из трех слоев и носит название материковой коры. Её верхнюю часть образует осадочный слой, ниже располагается гранитный слой, ещё ниже идет базальтовый слой.

Рисунок 1. Земная кора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

Земная кора под океанами имеет более простое строение и называется океанической. В её составе только два слоя – осадочный и гранитный, поэтому она тоньше, и её средняя мощность составляет 8 км.

Ученые предполагают, что современная земная кора – это производное от мантии и на протяжении геологической истории поверхность Земли обогащалась веществом из земных недр.

Базовые горные породы, слагающие земную кору делятся по происхождению на осадочные, магматические, метаморфические.

Горные породы осадочного типа формируются частично из продуктов разрушения – это обломочные породы, представленные песком, галечником, частично за счет жизнедеятельности организмов, т. е. органогенные – известняк, мел, ракушечник, кремнистые породы, каменный и бурый уголь, глинистые – глина, химические – каменная соль, поваренная соль, гипс.

В условиях высокой температуры и давления при кристаллизации магмы, образуются магматические породы, составляющие 95% массы вещества, слагающего земную кору.

В зависимости от того, в каких условиях происходило застывание магмы, магматические горные породы могут быть глубинные (интрузивные) – это, например, гранит, габбро и излившиеся на поверхность (эффузивные) – базальт, вулканический туф, липарит и др.

Образование метаморфических пород происходит под воздействием высокой температуры и давления в глубинах планеты – это процесс превращения пород одного типа в другой – мрамор, гнейсы, кристаллические сланцы.

Земная кора в основном состоит из кристаллических пород магматического и метаморфического происхождения.

Осадочный слой маломощный и прерывистый, который непосредственно контактирует с водной и воздушной поверхностью и активно участвует в географических процессах.

В верхней части литосферы специалисты обнаружили 90 химических элементов, из которых широкое распространение имеют только 8 элементов – это кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний.

Из них основная часть приходится на кислород – 49% и самую маленькую долю занимает натрий, калий, магний – по 2,4%.

В земной коре выделяются огромные глыбы, разные по возрасту с геологической точки зрения. Они подвержены как вертикальным, так и горизонтальным
постоянным движениям.

Относительно устойчивые глыбы получили название платформ, у них низкая сейсмическая активность и слабо расчлененный рельеф. По возрасту платформы делятся на докембрийские, т. е. древние и молодые – палеозойские и мезозойские.

Геологическая активность

Литосферные плиты движутся очень медленно — они наползают друг друга со скоростью 1–6 см/год, и отдаляются максимально на 10-18 см/год. Но именно взаимодействие между материками создает геологическую активность Земли, ощутимую на поверхности — извержения вулканов, землетрясения и образование гор всегда происходят в зонах контакта литосферных плит.

Однако есть исключения — так называемые горячие точки, которые могут существовать и в глубине литосферных плит. В них расплавленные потоки вещества астеносферы прорываются наверх, проплавляя литосферу, что приводит к повышенной вулканической активности и регулярным землетрясениям. Чаще всего это происходит неподалеку от тех мест, где одна литосферная плита наползает на другую — нижняя, вдавленная часть плиты погружается в мантию Земли, повышая тем самым давление магмы на верхнюю плиту. Однако сейчас ученые склоняются к той версии, что «утонувшие» части литосферы расплавляются, повышая давление в глубинах мантии и создавая тем самым восходящие потоки. Так можно объяснить аномальную отдаленность некоторых горячих точек от тектонических разломов.

Динамика мантии

Интересный факт — в горячих точках часто образуются щитовые вулканы, характерные своей пологой формой. Они извергаются много раз, разрастаясь за счет текучей лавы. Также это типичный формат инопланетных вулканов. Самый известный из них вулкан Олимп на Марсе, самая высокая точка планеты — высота его достигает 27 километров!

Океаническая и континентальная кора Земли

Взаимодействие плит также приводит к формированию двух различных типов земной коры — океанической и континентальной. Поскольку в океанах, как правило, находятся стыки различных литосферных плит, их кора постоянно изменяется — разламывается или поглощается другими плитами. На месте разломов возникает непосредственный контакт с мантией, откуда поднимается раскаленная магма. Остывая под воздействием воды, она создает тонкий слой из базальтов — основной вулканической породы. Таким образом, океаническая кора полностью обновляется раз в 100 миллионов лет — самые старые участки, которые находятся в Тихом океане, достигают максимального возраста в 156–160 млн лет.

Важно! Океаническая кора — это не вся та земная кора, что находится под водой, а лишь ее молодые участки на стыке материков. Часть континентальной коры находится под водой, в зоне стабильных литосферных плит

Возраст океанической коры (красный соответствует молодой коре, синий — старой). Смотреть в полном размере.

Континентальная кора, напротив, находится на стабильных участках литосферы — ее возраст на отдельных участках превышает 2 миллиарда лет, а некоторые минералы зародились вместе с Землей! Отсутствие активных разрушительных процессов позволило развиться мощному слою осадочных пород, а также сохранить прослойки разных эпох развития планеты. Это позволило также создать метаморфические вещества — минералы, сформированные за счет попадания осадочных или магматических пород в непривычные условия. Яркими примерами таких минералов являются алмазы.

Чем отличается биосфера от других оболочек Земли

Биосфера полностью состоит из живых организмов, в то время как остальные сферы земного шара состоят из неживых элементов. Зародилась она позже всех главный геосфер, менее 4 млрд лет назад в гидросфере. А на суше жизнь существует лишь около 500 млн лет. В то время как гидросфера, атмосфера и литосфера зародились существенно раньше.

Во всех организмах содержаться все известные химические элементы, хотя концентрация отдельных частиц ничтожно мала. И сама биосфера ничтожно мала, по сравнению с остальными оболочками. К примеру, ее общий вес приблизительно составляет 0, 01% от общей массы всех сфер Земли.

Биосфера постоянно развивается, меняется. А в лице отдельного ее представителя – человека, еще и меняет весь окружающий мир. К сожалению, человечество на сегодняшний день приносит больше вреда, чем пользы. Например, вымирание некоторых видов животных – прямое следствие влияния людей.