Учение о сферах земли

Министерство  образования, науки, молодежи и спорта Украины

Государственное учреждение

Луганский национальный университет им. Тараса Шевченко

Институт  педагогики и психологии

 

Кафедра психологии

 

 

УЧЕНИЕ О СФЕРАХ ЗЕМЛИ

 

РЕФЕРАТ ВЫПОЛНИЛ

Студент I курса,  гр. «П2»

Институт педагогики и

Психологии

Дневного отделения

 

Городнянский Станислав  Констанинович

 

 

 

 

 

 

 

 

Луганск - 2012

План

Введение

Внутренние оболочки земли

Гидросфера

Биосфера

Атмосфера

Учение Вернадского о ноосфере

Список исползованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Мы живем в эпоху активного  развития человеческой цивилизации, быстрого развития технологий и расширения знаний в самых разных областях наук. Все эти науки являються одновременно самостоятельными и переплетающимися друг с другом. Однако, на мой взгляд, есть нечто очень важное, базовое, без знаний об этом не зародилась бы или не получила бы развитие наука и вообще человечество. Это учение о сферах Земли. Это знание является принципиально важным, т.к. мы находимся на такой ступени прогресса, когда начинаем осваивать космос. Но как человек может осваивать другие планеты, не изучив свою? Поэтому я обратися к различным источникам, чтобы получше изучить все сферы планеты Земля, и поделиться этим знаним.

В географии различают следующие сферы: внутренние оболочки земли(кора, мантия, ядро), гидросфера, биосфера, атмосфера и ноосфера. Некоторые из них в свою очередь разделены на другие сферы.

 

Внутренняя оболочка земли

Земна́я кора́ — внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.

Кора есть на Марсе и Венере, Луне и многих спутниках планет-гигантов. На Меркурии, хотя он и принадлежит  к планетам земной группы, кора земного  типа отсутствует. В большинстве  случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.

Масса земной коры оценивается в 2,8·1019 тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли.

Океаническая кора

Океаническая кора состоит главным  образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые  древние её участки датируются поздней юрой.

Толщина океанической коры практически  не меняется со временем, поскольку  в основном она определяется количеством  расплава, выделившегося из материала  мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние  оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5-7 километров.

В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в  отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень  близко к поверхности, и литосферный  слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала  растет пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина  океанической литосферы достигает  наибольших значений, составляя 130-140 километров.

Континентальная кора

Континентальная кора имеет трёхслойное  строение. Верхний слой представлен  прерывистым покровом осадочных  пород, который развит широко, но редко  имеет большую мощность. Большая  часть коры сложена под верхней  корой — слоем, состоящим главным  образом из гранитов и гнейсов, обладающим низкой плотностью и древней историей. Исследования показывают, что большая  часть этих пород образовались очень  давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая  из метаморфических пород — гранулитов и им подобных.

Состав верхней континентальной  коры

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около  половины массы земной коры приходится на кислород, более 25% — на кремний. Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba — составляют 99,8 % массы  земной коры.

Определение состава верхней континентальной  коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая  наука геохимия. Собственно из попыток  решения этой задачи и появилась  геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете  всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава  той части земной коры, что выходит  на поверхность на континентах. С  другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.

Первая оценка состава верхней  земной коры была сделана Кларком. Кларк  был сотрудником геологической  службы США и занимался химическим анализом горных пород. После многих лет аналитических работ, он обобщил  результаты анализов и рассчитал  средний состав пород. Он предположил, что многие тысячи образцов, по сути, случайно отобранных, отражают средний состав земной коры. Эта работа Кларка вызвала фурор в научном сообществе. Она подверглась жёсткой критике, так как многие исследователи сравнивали такой способ с получением «средней температуры по больнице, включая морг». Другие исследователи считали, что этот метод подходит для такого разнородного объекта, каким является земная кора. Полученный Кларком состав земной коры был близок к граниту.

Следующую попытку определить средний  состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной  коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной  коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близок к среднему составу, полученному  Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало  сильным подтверждением геохимических методов.

Впоследствии определением состава  континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное  признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.

Некоторые новые попытки определения  состава континентальной коры строятся на разделении её на части, сформированные в различных геодинамических  обстановках.

Ма́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности.

Границей между корой и мантией  служит граница Мохоровичича или, сокращённо, Мохо. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей — от 7 до 8—8,2 км/с. Находится эта граница  на глубине от 7 (под океанами) до 70 километров (под складчатыми поясами). Мантия Земли подразделяется на верхнюю  мантию и нижнюю мантию. Границей между  этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 670 км.

В начале 17 века активно обсуждалась  природа границы Мохоровичича. Некоторые  исследователи предполагали, что  там происходит метаморфическая  реакция, в результате которой образуются породы с высокой плотностью. В  качестве такой реакции предлагалась реакция эклогитизации, в результате которой породы базальтового состава  превращаются в эклогит, и их плотность  увеличивается на 30 %. Другие учёные объясняли резкое увеличение скоростей  сейсмических волн изменением состава  пород — от относительно лёгких коровых кислых и основных к плотным  мантийным ультраосновным породам. Это точка зрения сейчас является общепризнанной.

Отличие состава земной коры и мантии — следствие их происхождения: исходно  однородная Земля в результате частичного плавления разделилась на легкоплавкую и лёгкую часть — кору и плотную  и тугоплавкую мантию.

Источники информации о  мантии

Мантия Земли недоступна непосредственному  исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая  часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. Данные же о её геологическом строении очень ограничены.

Мантию изучают по следующим  данным:

Геофизические данные. В первую очередь  данные о скоростях сейсмических волн, электропроводности и силе тяжести.

Мантийные расплавы — перидотиты, базальты, коматииты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления  мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, механизма  плавления и физико-химических параметров процесса плавления. В целом, реконструкция  источника по расплаву — сложная  задача.

Фрагменты мантийных пород, выносимые  на поверхность мантийными же расплавами — кимберлитами, щелочными базальтами и др. Это ксенолиты, ксенокристы  и алмазы. Алмазы занимают среди  источников информации о мантии особое место. Именно в алмазах установлены  самые глубинные минералы, которые, возможно, происходят даже из нижней мантии. В таком случае эти алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты  земли, доступные непосредственному  изучению.

Мантийные породы в составе земной коры. Такие комплексы в наибольшей степени соответствуют мантии, но и отличаются от неё. Самое главное  различие — в самом факте их нахождения в составе земной коры, из чего следует, что они образовались в результате не совсем обычных процессов  и, возможно, не отражают типичную мантию. Они встречаются в следующих  геодинамических обстановках:

Альпинотипные гипербазиты — части  мантии, внедрённые в земную кору в  результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах, от которых  и произошло название.

Офиолитовые гипербазиты — перидотиты в составе офиолитовых комплексов — частей древней океанической коры.

Абиссальные перидотиты — выступы  мантийных пород на дне океанов  или рифтов.

Эти комплексы имеют то преимущество, что в них можно наблюдать  геологические соотношения между различными породами.

Недавно было объявлено, что японские исследователи планируют предпринять  попытку пробурить океаническую кору до мантии. Начало бурения планируется  на 2007 год. Обсуждалась также возможность  проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью  самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся  радионуклидов (M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov, E.P. Emets. Probing of the interior layers of the Earth with self-sinking capsules. Atomic Energy, 99, No. 2, 556—562 (2005)).

Основной недостаток полученной из этих фрагментов информации — невозможность  установления геологических соотношений  между различными типами пород. Это  кусочки мозаики. Как сказал классик, «определение состава мантии по ксенолитам напоминает попытки определения геологического строения гор по галькам, которые из них вынесла речка».

Мантия сложена главным образом  ультраосновными породами: перовскитами, перидотитами, (лерцолитами, гарцбургитами, верлитами, пироксенитами), дунитами и  в меньшей степени основными породами — эклогитами.

Также среди мантийных пород  установлены редкие разновидности  пород, не встречающиеся в земной коре. Это различные флогопитовые перидотиты, гроспидиты, карбонатиты.

Процессы, идущие в мантии, оказывают  самое непосредственное влияние  на земную кору и поверхность земли, являются причиной движения континентов, вулканизма, землетрясений, горообразования  и формирования рудных месторождений. Всё больше свидетельств того, что  на саму мантию активно влияет металлическое  ядро Земли.

Ядро́ Земли́ — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра — 1,932·1024 кг.

Известно о ядре очень мало —  вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Образцы вещества ядра недоступны.

Иногда утверждается, что источником магнитного поля Земли является железо ядра. Это заблуждение основано на представлении обывателей о постоянном магните. На самом деле ферромагнитные свойства железа (да и любого металла  вообще) пропадают выше точки Кюри. Источником магнитного поля Земли является движущийся проводник — жидкий металл или водород.

Вероятно, одним из первых предположение  о существовании внутри Земли  области повышенной плотности высказал Генри Кавендиш, который вычислил массу и среднюю плотность  Земли и установил, что она  значительно больше, чем плотность, характерная для пород, выходящих на земную поверхность.

Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а  глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом.

Основоположник геохимии В. М. Гольдшмидт в 1922 году предположил, что ядро образовалось путём гравитационной дифференциации первичной Земли в период её роста или позже.